УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ОСВЕТЛЕНИЯ ПИВНОГО СУСЛА Российский патент 2002 года по МПК C12C7/14 C12C13/00 

Описание патента на изобретение RU2179180C1

Изобретение предназначено для применения в пивоваренном производстве.

Сваренное и охмеленное пивное сусло перед брожением охлаждают и осветляют в известной установке, содержащей отстойный аппарат, сепаратор и пластинчатый теплообменник [1] . Охлаждение проводят в две стадии. Начальную стадию охлаждения сусла от 95 до 55oC осуществляют в отстойном аппарате, снабженном рубашкой, в которую подают охлаждающую воду [2]. Одновременно с охлаждением происходит и осветление сусла за счет коагуляции и осаждения белковых частиц на дно аппарата. Эта стадия продолжается 1 - 2 ч в зависимости от объема загружаемого сусла. Из отстойного аппарата сусло направляют в сепаратор для отделения оставшихся в сусле белковых частиц, а из сепаратора - в секционированный пластинчатый теплообменник, в котором сусло охлаждают до 6oC, при этом в качестве хладоносителей используют артезианскую и "ледяную" воду (с температурой 1oC), а также рассол.

Недостатками этой установки являются низкая производительность отстойного аппарата, большие энергозатраты на сепарирование и необходимость разборки пластинчатого теплообменника для его очистки после каждого цикла работы установки.

Наиболее близкой к заявляемой (прототипом) является установка для охлаждения и осветления сусла, содержащая емкостной аппарат с вертикальным цилиндрическим корпусом, рубашкой на корпусе, сборником отстоя в его днище и мешалкой-распределителем, а также два сборника охлаждающей воды, сообщенные с рубашкой аппарата трубопроводами [3]. В этой установке благодаря наличию мешалки-распределителя ускоряются процессы охлаждения и осветления сусла. Например, в аппарате емкостью 20 м3 при подаче в него 0.01 м3/с сусла с температурой 95oC и такой же подаче в рубашку воды с температурой 20oC сусло охлаждается до 52oC за время заполнения аппарата, равное 33 мин, а вода нагревается до 63oC. Вода с такой температурой пригодна для приготовления очередного затора без дополнительного нагрева, поэтому ее направляют в один из сборников установки. При дальнейшем охлаждении сусла в заполненном аппарате теплую воду из рубашки направляют во второй сборник и затем используют для производственных целей, в частности для мойки аппаратов. Таким образом частично утилизируется теплота охлаждаемого сусла и снижается расход чистой воды.

Однако в конструкции этой установки не предусмотрена возможность охлаждения сусла до конечной температуры 6oC, что является ее недостатком.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы установки в конечной стадии охлаждения и осветления сусла.

Решение этой задачи достигается тем, что установка, содержащая емкостной аппарат с вертикальным цилиндрическим корпусом, рубашкой на корпусе, сборником отстоя в его днище и мешалкой-распределителем, а также два сборника охлаждающей воды, сообщенные с рубашкой аппарата трубопроводами, снабжена прямоточным теплообменником и насосом, сообщенными между собой и рубашкой аппарата посредством трубопроводов и запорной арматуры с возможностью создания замкнутого контура циркуляции воды, причем теплообменник подключен к трубопроводам артезианской воды и рассола и снабжен вентилем для регулирования подачи рассола.

Работа заявляемой установки в начальной стадии охлаждения сусла (в период заполнения аппарата) отличается от работы прототипа тем, что в рубашку аппарата с помощью насоса подают воду из второго сборника, а горячую воду из рубашки, как и в прототипе, направляют в первый сборник. По окончании заполнения аппарата включают в работу теплообменник, в который подают прямотоком артезианскую воду с температурой 10oC и рассол с температурой -16oC. На выходе из теплообменника получают "ледяную" воду с температурой 1oC, которую насосом направляют в рубашку аппарата, а из рубашки теплую воду направляют во второй сборник. По мере охлаждения сусла в аппарате температура воды на выходе из рубашки понижается и достигает температуры артезианской воды. В этот момент подачу артезианской воды прекращают и вместо нее в теплообменник направляют воду из рубашки аппарата. В дальнейшем до окончания процесса охлаждения сусла вода циркулирует по замкнутому контуру "рубашка - теплообменник - насос-рубашка". Поскольку температура воды, поступающей в теплообменник, продолжает снижаться, для рационального использования холода, а также во избежание обледенения теплопередающих стенок теплообменника подачу рассола сокращают с помощью регулирующего вентиля пропорционально входной температуре воды [4]. При достижении температуры сусла 6oC подачу рассола в теплообменник прекращают, выключают насос и мешалку аппарата. Сусло по инерции продолжает замедленное вращение вокруг оси аппарата, при этом вблизи стенки корпуса сусло совершает нисходящее движение, а вблизи днища его движение направлено по спирали к оси вращения. Находящиеся в сусле частицы белка вовлекаются в это движение и оседают в сборнике отстоя подобно тому, как это происходит в гидроциклонном аппарате [2]. Таким образом заявляемая установка позволяет проводить обе стадии охлаждения сусла и его осветление в одном емкостном аппарате, что имеет существенное значение для сохранения стерильности сусла перед брожением. За счет того, что в этой установке процесс отделения денатурированных белков протекает при низкой температуре сусла, достигается более полное их отделение, в то время как при повышенной температуре часть белков остается в сусле в растворенном состоянии. Благодаря тому, что в начальной стадии охлаждения сусла в рубашку аппарата подается вода из второго сборника, а в последующей стадии вода из рубашки направляется в тот же сборник, повышается степень утилизации теплоты сусла и сокращается расход самой воды. Экономия воды достигается также тем, что завершающую стадию охлаждения сусла проводят в режиме циркуляции воды по замкнутому контуру, при этом потребление воды отсутствует. За счет прямоточного движения воды и рассола в теплообменнике и сокращения подачи рассола в период циркуляции обеспечивается рациональное использование холода и исключается обледенение теплообменника.

Согласно расчету в предлагаемой установке процесс охлаждения 20 м3 сусла от 95 до 6oC при потреблении 40 м3 артезианской воды продолжается 2.5 ч, при этом от сусла отводится 7300 МДж теплоты, из которых 2190 МДж (т.е. только 30%) передается рассолу, а остальные 5110 МДж используются для подогрева воды: 20 м3 - до температуры 63oC (1-й сборник) и 20 м3 - до 20oC (2-й сборник).

Предлагаемая установка изображена на чертеже.

Установка содержит сборники воды 1 и 2, емкостной аппарат 3, прямоточный теплообменник 4 типа "труба в трубе" и центробежный насос 5. Корпус аппарата вертикальный цилиндрический выполнен из листового алюминия и снабжен рубашкой 6, изготовленной из алюминиевого уголка, свальцованного в змеевик по наружному диаметру корпуса и приваренного к его обечайке. В днище корпуса имеется сборник отстоя 7, декантатор 8 для слива осветленного сусла, патрубки подвода воды для размыва и выгрузки отстоя. На крышке корпуса имеются патрубки подачи горячего сусла и воды для мойки аппарата, а также патрубок отвода паровоздушной смеси. Аппарат снабжен мешалкой-распределителем 9 с приводом. Теплообменник имеет патрубок подвода артезианской воды с запорным вентилем 10, патрубки подвода и отвода рассола, а также вентиль 11 для регулирования подачи рассола. Оба сборника воды, рубашка аппарата, теплообменник и насос сообщены между собой трубопроводами, на которых установлены вентили 12-16 для переключения потоков охлаждающей воды в ходе работы. Установка оснащена датчиками 17 - 19, измеряющими температуру воды на выходе из рубашки, температуру артезианской воды и температуру сусла в аппарате. Установка может быть оснащена системой автоматического управления (на чертеже не показана).

Установка действует циклически. Цикл ее работы включает две стадии - охлаждение сусла в ходе заполнения аппарата и последующее охлаждение и осветление сусла в заполненном аппарате. В стадии заполнения горячее сусло подают в мешалку-распределитель, сусло отбрасывается мешалкой на стенку корпуса аппарата и стекает по ней тонкой пленкой. Одновременно с началом подачи сусла открывают вентили 12, 13, 14 при закрытых вентилях 15, 16 и включают насос. Вода из сборника 2 поступает в рубашку аппарата через нижний патрубок и отводится из рубашки через верхний патрубок в сборник 1. Вследствие теплообмена между суслом и водой через стенку корпуса сусло охлаждается, а вода нагревается. При достижении верхнего уровня заполнения аппарата подачу сусла прекращают. Для дальнейшего охлаждения сусла в заполненном аппарате открывают вентили 10, 11, 15, а вентили 13 и 14 закрывают. В теплообменник поступают прямотоком артезианская вода и рассол. Степень открытия вентиля 11 выбирают так, чтобы вода в теплообменнике охлаждалась до 1oC. Охлажденная вода направляется в рубашку аппарата, а из рубашки теплая вода отводится в сборник 2. Так как сусло в аппарате продолжает охлаждаться, температура воды на выходе из рубашки постепенно понижается и в определенный момент времени сравнивается с температурой артезианской воды на входе в теплообменник. В этот момент, определяемый с помощью датчиков 17 и 18, подачу артезианской воды в теплообменник прекращают закрытием вентиля 10, одновременно открывают вентиль 16 и закрывают вентиль 12. Создается замкнутый контур циркуляции воды "рубашка - теплообменник - насос - рубашка". Сусло продолжает охлаждаться и вместе с тем происходит дальнейшее понижение температуры циркулирующей воды. С целью экономии расхода холода и исключения возможности обледенения труб теплообменника подачу рассола сокращают, постепенно уменьшая степень открытия вентиля 11 пропорционально температуре воды на выходе из рубашки. По сигналу датчика 19 о достижении температуры сусла 6oC закрытием вентиля 11 прекращают подачу рассола в теплообменник, выключают насос и мешалку аппарата. После завершения процесса осаждения белковых частиц осветленное сусло сливают из аппарата через декантатор 8, выгружают отстой из сборника и промывают аппарат водой.

Источники информации
1. Назаров Н. И., Нечаев А.П., Щербаков В.Г. и др. Технология и оборудование пищевых производств. - М.: Пищевая пром-сть, 1977. - С. 251-252.

2. Попов В. И., Кретов И.Т., Стабников В.Н., Предтеченский В.К. Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1983. - С. 293-295.

3. Харин В.М., Шишацкий Ю.И., Кулаков В.И., Кулакова С.В. Рекуперативный теплообмен в емкостных аппаратах периодического действия // Теор. основы хим. технол. 1998. - Т. 32. - N 5. - С. 495-501.

4. Харин В. М., Агафонов Г.В., Бардаков В.И. Расчет и оптимизация теплообмена в аппаратах в условиях сплошного обледенения теплопередающей стенки // Теплоэнергетика. Воронеж: ВГТУ, 1999. - С. 95-111.

Похожие патенты RU2179180C1

название год авторы номер документа
МОНОБЛОК ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИВНОГО СУСЛА 2000
  • Востриков С.В.
  • Федоров А.В.
RU2185430C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕЗОДОРИРОВАННОГО ПИЩЕВОГО РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Антипов С.Т.
  • Евсеев Н.В.
  • Кретов И.Т.
  • Рассказов В.В.
  • Шахов С.В.
RU2167535C1
СПОСОБ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ИЗ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ 2001
  • Харин В.М.
  • Агафонов Г.В.
  • Харин М.В.
RU2178723C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫМОРАЖИВАНИЯ ВОСКОВЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ 1999
  • Антипов С.Т.
  • Шахов С.В.
  • Рязанов А.Н.
  • Ященко С.М.
  • Овсянников В.Ю.
RU2156280C1
НЕПРЕРЫВНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА 1997
  • Востриков С.В.
  • Болдырев С.Ю.
RU2125590C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА 1998
  • Востриков С.В.
  • Боднарь М.В.
RU2143001C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОКА ИЗ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ 1998
  • Антипов С.Т.
  • Шахов С.В.
  • Ященко С.М.
  • Васильченко А.Н.
RU2146708C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА 2000
  • Востриков С.В.
  • Горшков Е.А.
RU2180920C1
СПОСОБ ВЛАГОУДАЛЕНИЯ ИЗ ФОСФОЛИПИДНОЙ ЭМУЛЬСИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ 2010
  • Алтайулы Сагымбек
  • Антипов Сергей Тихонович
  • Шевцов Александр Анатольевич
  • Шахов Сергей Васильевич
RU2442821C1
СПОСОБ ВЫМОРАЖИВАНИЯ ВОСКОВЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2001
  • Антипов С.Т.
  • Ященко С.М.
  • Овсянников В.Ю.
RU2190010C1

Реферат патента 2002 года УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ОСВЕТЛЕНИЯ ПИВНОГО СУСЛА

Изобретение касается пивоваренной промышленности. Установка содержит емкостной аппарат с вертикальным цилиндрическим корпусом, рубашкой на корпусе, сборником отстоя в его днище и мешалкой-распределителем, а также два сборника охлаждающей воды, сообщенные с рубашкой аппарата трубопроводами, прямоточный теплообменник, центробежный насос, соединительные трубопроводы, запорную арматуру и датчики для измерения температуры сусла в аппарате, артезианской воды, подаваемой в теплообменник, и воды на выходе из рубашки аппарата. Весь процесс охлаждения сусла от 95 до 6oС и его осветления осуществляется в емкостном аппарате, что обеспечивает сохранение стерильности сусла и более полное отделение белка. В качестве промежуточного хладоносителя используется чистая артезианская вода в количестве 2/1 по отношению к объему охлаждаемого сусла, при этом 70% теплоты сусла утилизируется (идет на подогрев воды для очередного затора и мойки аппаратуры) и только 30% теплоты отводится рассолом. Такие показатели обеспечиваются тем, что конструкция установки позволяет изменять направление потока воды на разных стадиях охлаждения сусла, в частности на завершающей стадии направлять воду по замкнутому контуру циркуляции рубашка-теплообменник-насос-рубашка. Это позволяет повысить эффективность работы. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 179 180 C1

Установка для охлаждения и осветления пивного сусла, содержащая емкостной аппарат с вертикальным цилиндрическим корпусом, рубашкой на корпусе, сборником отстоя в его днище и мешалкой-распределителем, а также два сборника охлаждающей воды, сообщенные с рубашкой аппарата трубопроводами, отличающаяся тем, что она снабжена прямоточным теплообменником и насосом, сообщенными между собой и рубашкой аппарата посредством трубопроводов и запорной арматуры с возможностью создания замкнутого контура циркуляции воды, причем теплообменник подключен к трубопроводам артезианской воды и рассола и снабжен вентилем для регулирования подачи рассола.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2179180C1

Назаров Н.И
и др
Технология и оборудование пищевых производств
- М.: Пищевая промышленность, 1977, с
Способ модулирования для радиотелефона 1921
  • Коваленков В.И.
SU251A1
ПОПОВ В.И
и др
Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности
- М.: Легкая и пищевая промышленность , 1983, с
ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ПОДАЧИ УГЛЯ В ТЕНДЕР ПАРОВОЗА 1920
  • Сучков Т.Т.
SU293A1
ХАРИН В.М
и др
Рекуперативный теплообмен в емкостных аппаратах периодического действия
Теор
основы хим
технол
Способ и аппарат для получения гидразобензола или его гомологов 1922
  • В. Малер
SU1998A1
Способ образования коричневых окрасок на волокне из кашу кубической и подобных производных кашевого ряда 1922
  • Вознесенский Н.Н.
SU32A1
Мусоросжигательная печь 1923
  • Грум-Гржимайло В.Е.
SU495A1
ХАРИН В.М
и др
Расчет и оптимизация теплообмена в аппаратах в условиях сплошного обледенения теплопередающей стенки
Теплоэнергетика
- Воронеж, ВГТУ, 1999, с
Прибор для очистки паром от сажи дымогарных трубок в паровозных котлах 1913
  • Евстафьев Ф.Ф.
SU95A1

RU 2 179 180 C1

Авторы

Харин В.М.

Агафонов Г.В.

Бардаков В.И.

Даты

2002-02-10Публикация

2000-06-20Подача