Охлаждение жидкостей

Существует необходимость охлаждения сусла или пива в потоке в различных точках. В первую очередь это касается

· охлаждения горячего охмеленного сусла до исходной температуры начала брожения;

· охлаждения пива после главного брожения;

· глубокого охлаждения пива перед фильтрованием и т. д.

Охлаждение производится при помощи

· пластинчатого охладителя (с уплотнением) для системы косвенного охлаждения или

· кожухотрубного (сварного) охладителя для системы прямого охлаждения.

Если имеется скважинная вода с температурой 12°С, то с помощью пластинчатого охладителя можно понизить температуру горячего сусла примерно па 3 градуса выше указанной температуры, то есть до 15°С. Охлаждение ниже этой температуры невозможно, так как скважинная вода холоднее обычно не бывает, да и для теплопередачи необходима небольшая разность температур. Если необходимо охлаждение до исходной температуры начального сусла около 8°С, то потребуется использование охлажденной воды (не выше 4-5°С). Однако для охлаждения скважинной воды с температурой 12°С до 4-5°С потребуется электрическая энергия.

Для такого охлаждения существуют две принципиальные возможности, а именно:

· одноступенчатое или

· двухступенчатое охлаждение.

Одноступенчатое охлаждение (рис. 10.25, а)

Горячее сусло поступает с температурой около 95°С и охлаждается противотоком холодной воды с температурой 4°С до температуры начала брожения 8°С. При этом охлаждающая вода нагревается до 80° С и ее можно в дальнейшем использовать как горячую воду. За счет увеличения размеров пластинчатого охладителя температуру горячей воды можно повысить до 94-95°С и накапливать ее в емкости-энергонакопителе, тем самым аккумулируя энергию для последующего использования в системе рекуперации энергии (см. раздел 3.4.2.6.3).

Поэтому для реализации одноступенчатого охлаждения сначала нужно охладить весь объем холодной воды с 12 до 4°С. Исходя из этого, холодопропзводителыюсть составит

(12°С - 4°С) • общий объем холодной воды • удельную теплоемкость

Расход энергии при этом довольно высокий.

Двухступенчатое охлаждение (рис. 10.25, b)

В данном случае горячее сусло охлаждается в первой, более крупной секции скважинной водой с температурой 12°С. Для этого не требуется особых энергозатрат, так как вода с такой температурой имеется в наличии, однако здесь требуется больше охлаждающей воды, чем в одноступенчатом охлаждении.

В примыкающей меньшей секции глубокого охлаждения предварительно охлажденное сусло охлаждается холодной водой с температурой 4°С и доводится до температуры начала брожения 8°С.

Преимущество двухступенчатого охлаждения состоит в том, что затраты холода требуются лишь для выработки намного меньшего количества охлажденной воды с температурой 4°С.

Поэтому необходимая для этого холодопроизводительность требуется только па второй ступени охлаждения.

При этом необходимая холодопроизводительность двухступенчатого охладителя тем меньше, чем ниже температура на реверсивной плите (6).

Преимущество использования двухступенчатого охлаждения вытекает из того, что для получения температуры скважинной воды не требуется никаких затрат холода, так как имеющийся потенциал воды из скважины не исчерпаем. Хотя в обоих случаях у сусла отбирается одинаковое количество тепла, для работы двухступенчатого охладителя требуется меньшая холодопроизводительность, чем для одноступенчатого.

Иногда для второй ступени применяют также кожухотрубные охладители с непосредственным испарением аммиака.

В связи с небольшим расходом воды на многих пивоваренных предприятиях используются одноступенчатые охладители, хотя, с другой стороны, для охлаждения пивоваренной воды становится необходимым дополнительный теплообменник и накопитель ледяной воды. К этому добавляются регулировка температуры, насосы, а также соответствующая арматура.

В одноступенчатых охладителях требуется меньше охлаждающей воды, но больше холода, в двухступенчатых же охладителях необходимо меньше холода, но зато больше охлаждающей воды.

Решение о выборе того или иного варианта следует принимать с учетом всех учитываемых критериев и, прежде всего, стоимости воды и производства холода.