Комбинированные котлы-вирпулы

Если дно сусловарочного котла сделано плоским, то его можно использовать также в качестве вирпула (котел-вирпул). Для таких котлов лучше подходят выносные кипятильники, так как для работы вирпула нежелательно наличие встроенных деталей. При использовании таких котлов с внутренним кипятильником следует учитывать, что от кипятильника возникнут существенные помехи для кругового вращения сусла (см. раздел 3.8.3), что может привести к плохому отделению взвесей горячего сусла.

Высокотемпературное кипячение сусла

Идея существенно повысить температуру кипячения сусла исходит из того, что многие реакции протекают быстрее при повышенной температуре, а значит и повышенном давлении.

Так, для полной изомеризации α-кислоты хмеля (но Зоммеру, Sommer) требуется при:

· 100°С 90 мин кипячения,

· 120°С 5-8 мин высокотемпературной выдержки

· 130°С 3-5 мин высокотемпературной выдержки

· 140°С 2-3 мин высокотемпературной выдержки

· 150°С 1-1,5 мин высокотемпературной выдержки.

При высокотемпературном кипячении сусла неохмеленное сусло собирают в суслосборнике (рис. 3.74, 1) и смешивают с хмелем. Это сусло с помощью насоса (2) доводят до давления 6 бар и затем:

· в первом теплообменнике (3) нагревают до95°С;

· во втором теплообменнике (4) нагревают до 115°С;

· в третьем теплообменнике (5) нагревают до 140°С.

На последующем участке высокотемпературной выдержки, выполненном (6) в виде змеевика, температура выдерживается 5 мин при избыточном давлении 6 бар. Затем сусло направляется в испарительную емкость (7), где избыточное давление снижают до 1 бар (= 120°С), во второй ступени сброса давления (8) давление снижают до атмосферного, а температуру соответственно до 100°С, после чего сусло можно направлять в вирпул.

Преимущества данного способа - меньшее окисление и более низкая цветность сусла, недостаток - недостаточное испарение летучих веществ. Установки для высокотемпературного кипячения сусла не получили широкого распространения и больше не изготовляются.

Системы энергосбережения при кипячении сусла

При кипячении сусла образуются водяные пары, который называют вторичным паром.Если этот вторичный пар беспрепятственно выпускают через вытяжную трубу, то специфический для пивоваренного производства запах чувствуется во всех окрестностях. Это можно рассматривать как выброс запахов в окружающую среду, что по законодательству Германии не разрешается.

Кроме того, вторичный пар содержит много тепловой энергии, которая в этом случае бесполезно уходит в вытяжную трубу. Чтобы 1 кг воды при 100°С превратить в 1 кг пара при 100°С, требуется около 540 ккал = 2260 кДж. Когда этот пар снова конденсируется, эта теплота опять выделяется в окружающем пространстве и поэтому полностью теряется для пивоваренного производства.

Конденсат вторичного пара

Целесообразно вернуть хотя бы часть теплоты парообразования. Это осуществляют путем установки конденсатора вторичного пара,подключенного к вытяжной трубе котла. Если вторичный пар конденсировать в этом аппарате, то можно получить обратно теплоту парообразования.

В этом конденсаторе (рис. 3.75) вторичный пар пропускают вокруг труб или каких-либо других теплообменных каналов, через которые прокачивают воду. Вода при этом нагревается, а вторичный пар отдает свою теплоту парообразования и конденсируется.

Смотря по целям дальнейшего использования, вторичный пар охлаждают в одну или две ступени, получая при этом горячую воду. В настоящее время выпускают конденсаторы вторичного пара с одноступенчатым охлаждением (рис. 3.76).

Из 1 гл испаренной воды можно получить до 8,0 гл горячей воды при 80°С.

Объем вторичного пара при конденсации в воду существенно уменьшается и этот конденсат может легко удаляться.

В настоящее время конденсатор вторичного пара выпускают чаще в виде одноступенчатого пластинчатого теплообменника. При этом вторичный пар подается сверху в каждую вторую пластину и конденсируется при движении вниз, тогда как охлаждающая вода течет в промежуточных пластинах в противотоке, снизу вверх, и при этом нагревается (рис. 3.76а).

Из теплотехнических соображений (в случаях, когда используется система энергосбережения с тепловым накопителем - прим. ред.) в качестве охлаждающей воды применяют воду с возможно более высокой температурой с таким расчетом, чтобы благодаря конденсации вторичного пара температура горячей воды на выходе была бы как можно ближе к точке кипения

Компрессия вторичного пара

Получаемый при кипении вторичный пар имеет температуру около 100°С и уже не может применяться для целей обогрева котла, но если его сжать путем создания избыточного давления величиной несколько десятых бара, то его температура повышается до 102-108°С и затем его можно использовать снова для целей обогрева котла. Таким путем можно непосредственно рекуперировать теплоту парообразования, израсходованную при кипячении сусла.

Условием для возможности повторного использования вторичного пара является отсутствие в нем воздуха. Оно может быть обеспечено в том случае, если в котле не образуется пена и кипячение сусла происходит без затягивания наружного воздуха.

Компрессия вторичного пара производится либо

· путем механического сжатия, в этом случае говорят о механической компрессии,либо

· путем использования пароструйного компрессора, для работы которого требуется первичный нередуцированный пар из парового котла, в этом случае говорят о термической компрессиивторичного пара.

Механические компрессоры вторичного пара можно часто встретить на современных пивоваренных предприятиях, термические же компрессоры получили меньшее распространение.