Кипячение при низком избыточном давлении с выносным кипятильником

У сусловарочных котлов с выносным кипячением сусло циркулирует через кипятильник, расположенный вне котла, оборачиваясь при этом 7-8 раз в час. При этом сусло постоянно отбирается из нижней части сусловарочного котла и перекачивается насосом через выносный кипятильник (рис. 3.70, 1).

В качестве выносного кипятильника применяется чаще всего кожухотрубный теплообменник, реже - пластинчатый теплообменник. Через трубы пропускают сусло, с наружной стороны труб противотоком движется пар. Когда сусло нагревается, то пар охлаждается и конденсируется. Выносной кипятильник устанавливают вертикально или горизонтально, в последнем случае его устанавливают с легким наклоном для лучшего стекания конденсата. Оба варианта получили распространение на практике.

Размеры наружного кипятильника определены требуемой поверхностью нагрева. Эта поверхность зависит от числа нагревательных труб, их диаметра и длины.

Если скорость движения сусла в трубах слишком мала, появляется опасность пригорания или как минимум карамелизации сусла, а значит сильного повышения его цветности. Кроме того, следует опасаться, что из-за высокой температуры коагулируемый белок осядет в трубах. Чтобы этого избежать, в настоящее время считают, что скорость течения сусла в трубах кипятильника должна составлять как минимум 2,6-3,0 м/с. Чтобы достигнуть равномерности теплообменного процесса, предусматривается достаточная длина пути для прохождения каждой частицы объема сусла. Но так как длина кипятильника ограничена его габаритными размерами, то часто концы горизонтальных труб, выведенные на торцевую плиту, соединяют изогнутыми поворотными трубами, так что каждая частица объема сусла проходит теплообменник многократно (рис. 3.71). В любом случае места поворотов приводят к появлению касательных напряжений, воздействующих на сусло.

Для проведения процесса кипячения сусла имеются два варианта:

· весь котел находится под небольшим избыточным давлением, вторичный пар от водится через перепускной клапан, преимуществом этого варианта является повышенная температура вторичного пара;

· сусло в котле кипятится без давления, вторичный пар также отводится без избы точного давления, но внутри выносного кипятильника сусло кипит при повышенном давлении, соответствующем темпера туре кипения 102-104°С.

Требуемое для повышенной температуры кипения избыточное давление (80-200 миллибар) достигается с помощью:

· баростатического клапана (клапана для сброса давления), устанавливаемого перед впуском сусла в котел;

· повышения числа оборотов насоса.

Разница между температурой пара и температурой сусла не должна превышать при этом 10 градусов. Требуемая площадь поверхности теплопередачи составляет 10-11 м² на 100 гл готового сусла.

При условии достаточной скорости протекания и небольшой разнице температур между паром и суслом рабочий цикл теплообменника достигает 30-40 варок. После этого требуется мойка. Если параметры плохо согласованы, то может потребоваться мойка уже через 6-8 варок

При обратном попадании сусла в котел давление в сусле падает. При этом происходит желательное интенсивное испарение. Для этого сусло возвращают через отражатель в форме конуса или через распределительное устройство, подводящее сусло на уровне поверхности сусла в котле

Циркуляционный насос подбирают так, чтобы все содержимое котла могло пройти через кипятильник приблизительно 8 раз в час. Однако этим не гарантируется, что каждая частица объема сусла прейдет именно 8 раз через кипятильник - ведь содержимое котла перемешивается принудительно.

Выносное кипячение, предусматривавшееся сначала лишь как вспомогательное мероприятие для улучшения работы сусловарочного котла, у которого эффективность кипячения была недостаточной, в настоящее время является хорошо зарекомендовавшим себя способом кипячения сусла. Этот способ имеет ряд преимуществ перед внутренним кипячением (которое в настоящее время также претерпело усовершенствования):

· циркулирующий объем сусла допускает точную регулировку и может быть легко приспособлен к объему сусловарочного котла;

· температура сусла на выходе из выносного кипятильника может точно устанавливаться;

· имеется возможность использования строго контролируемого выдерживания сусла при повышенных температурах с помощью дополнительного буферного танка;

· возможно использование для обогрева предельно низкого избыточного давления насыщенного пара (Р_изб = 0,3 бар);

· можно устанавливать любую нужную величину поверхности теплообмена.

Однако нельзя упускать также недостатки выносного кипятильника, заключающиеся в следующем:

· требуются более высокие инвестиционные затраты при приобретении оборудования (трубопроводы, теплообменник, циркуляционный насос), а также следует произвести изоляцию этого дополнительного оборудования;

· принудительная циркуляция требует дополнительной электроэнергии для перекачки сусла;

· при высоких скоростях потока сусла возникают касательные напряжения;

· потребность в площадях для установки оборудования больше, соответственно выше и стоимость монтажа оборудования.

Несмотря на недостатки, выносное кипячение успешно применяется на многих пивоваренных предприятиях.