СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЗАТОРНОЙ МАССЫ Российский патент 2003 года по МПК C12C7/00 C12C7/06 C12C7/22 B01F7/00 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к пивоваренной отрасли и может широко использоваться как способ приготовления пивного сусла, затрагивающий процессы затирания и варки пивного сусла с хмелем.

Известен способ и устройство уменьшения или исключения образования центральной воронки (Джон Эндрюс. Силы сдвига при приготовлении сусла. //Спутник пивовара, 1997, 2, с.31-33, 36-37) путем установки децентрализованной мешалки для осуществления самоотражающего эффекта, уменьшающего вращательное движение и увеличивающее нисходящее и боковое движение.

Негативное действие децентрализованной мешалки состоит в том, что зазор между мешалкой и нижней нагревающей поверхностью изменяется по всему перемешиваемому пространству, это отрицательно влияет на число Рейнольдца и, следовательно, на теплопередачу на поверхности. Вследствие этого скорость вращения мешалки должна быть увеличена или уменьшено давление пара, чтобы избежать повышения цвета в результате карамелизации и пригорания.

Наиболее близким является способ и устройство уменьшения воронки (Джон Эндрюс. Силы сдвига при приготовлении сусла. //Спутник пивовара, 1997, 2, с. 31-33), образующейся при вращении, путем установки на боковых стенках котла отражателей для препятствия вращательному движению затора и увеличения передачи энергии на нисходящее движение.

Однако это приводит к резкому увеличению сил сдвига, особенно в периферийной зоне между концом лопасти мешалки и отражателями.

Технической задачей изобретения является устранение образуемой воронки, застойных и зон пригорания пивного хмеля и сусла в процессах затирания и варки пивного сусла с хмелем.

Техническая задача достигается тем, что в способе устранения воронки и застойных зон в заторно-сусловарочном аппарате путем выравнивания окружных скоростей движения перемешиваемой массы в различных точках аппарата выравнивание окружных скоростей осуществляют увеличением угловых скоростей в слоях, расположенных ближе к оси вращения перемешиваемой массы, а в устройстве для устранения воронки и застойных зон в заторно-сусловарочном аппарате, включающем корпус аппарата и мешалку с валом, мешалка выполнена с отверстиями, диаметры которых увеличиваются от оси вращения к периферии.

На фигуре 1 изображена зависимость числа Рейнольдца от угла образующихся воронок 1, 2, 3, на фигуре 2 изображена зависимость числа Рейнольдца от частоты вращения мешалки 1, 2, 3, на фигуре 3 изображена эпюра скоростных потоков вращающейся среды, на фигуре 4 изображена схема заторно-сусловарочного аппарата с перемешивающим устройством.

Устройство для устранения воронки (фиг.4) состоит из корпуса 1, в котором установлена мешалка 2 на валу 3 с приводом 4, установленным на крышке 5.

В мешалке 2 имеются отверстия, диаметры которых увеличиваются от оси вращения к периферии.

Диаметры и расположение отверстий в мешалке определяются следующим образом.

По информации, полученной из графика числа Ренольдса от частоты вращения лопастной мешалки (фиг.2), зависимости числа Ренольдса от угла образующейся воронки в заторной массе и эпюры скоростных потоков вращающейся среды очевидно, что окружная скорость движущейся заторной массы увеличивается с увеличением радиуса. По зависимости от радиуса находятся образующиеся ориентировочные скорости в сечениях заторной массы. Каждому скоростному потоку будет соответствовать определенное значение радиуса, который и будет являться осью очередного ряда просверленных отверстий. По величине скорости найдем соответствующие площади высверленных отверстий для каждого. Очевидно, что для большей скорости вращения заторной массы, чтобы скомпенсировать эту скорость, соответствует свое значение просверленной площади. Причем диаметры отверстий, уравнивающие скоростные потоки заторной массы, выбираются по следующему алгоритму из формул:

Re = αk;

находятся радиусы вращения заторной массы в различных точках аппарата, а именно находятся радиусы или расстояния от центра для высверливания отверстий определенной площади, величина которой находится по зависимости:

Непременно должна выполнятся зависимость:

To есть с увеличением скорости потока ϑ = ωR просверливаются отверстия большей площади для понижения скорости.

Тем самым, пропуская заторную массу через отверстия, избегаем образования конусовидной воронки путем горизонтального выравнивания скоростей, что обеспечивает равномерность потока заторной массы по поверхности, получая тем самым не только потенциально больший объем аппарата, но и равномерное интенсивное перемешивание, что в свою очередь приводит к улучшению процесса экстрагирования солода в водную среду и предотвращению образования застойных зон и пригорания.

Способ устранения воронки и застойных зон в заторно-сусловарочном аппарате осуществляется следующим образом.

При проведении затирания или варки в корпусе 1 благодаря приводу 4 и с помощью вала 3 обеспечивается вращение мешалки 2. Проходя через отверстия разного диаметра в мешалке 2 жидкая масса продукта имеет одинаковую скорость во всех точках аппарата.

Преимущества способа и устройства заключаются в следующем:
1. Соблюдение режимов равномерного интенсивного перемешивания приводит к интенсификации процесса экстрагирования солода и хмеля в водную среду и пивное сусло соответственно.

2. Предотвращение образования застойных зон и зон пригорания улучшает качество приготовленного затора и пивного сусла.

3. Образование (получение) "спокойного сусла" в результате избежания воздействия сдвигающей силы внутри затираемой массы повышает качество и улучшает фильтруемость затора.

4. Избежание во время осахаривания при выделении из солода бетта-глюката его разделения с частицами солода предотвращает переход бетта-глюката в суспензию и образование студенистых отложений на частицах зерна, препятствующих свободному истечению сусла.

5. Устранение воронки позволяет уменьшить объем аппарата.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к пивоваренной отрасли, и может широко использоваться как способ приготовления пивного сусла, затрагивающий процессы затирания и варки пивного сусла с хмелем. Технической задачей изобретения является устранение образуемой воронки, застойных и зон пригорания пивного хмеля и сусла в процессах затирания и варки пивного сусла с хмелем. Способ предусматривает в процессе перемешивания заторной массы устранять воронку и застойные зоны в заторно-сусловарочном аппарате путем выравнивания окружных скоростей движения перемешиваемой массы в различных точках аппарата. Выравнивание окружных скоростей осуществляют увеличением угловых скоростей в слоях, расположенных ближе к оси вращения перемешиваемой массы. В заторно-сусловарочном аппарате, включающем корпус аппарата и мешалку с валом, мешалка выполнена с отверстиями, диаметры которых увеличиваются от оси вращения к периферии с выполнением зависимости где ϑ - окружная скорость; Р - площадь отверстия мешалки. 4 ил.

Способ перемешивания заторной массы, предусматривающий воздействие на перемешиваемую массу лопастной мешалкой с устранением воронки и тем самым снижения сил сдвига, отличающийся тем, что воздействие осуществляют путем увеличения угловых скоростей в слоях, расположенных ближе к оси вращения перемешиваемой массы за счет выполнения в лопастях мешалки отверстий, диаметры которых увеличиваются от оси вращения к периферии с выполнением зависимости

где ϑ - окружная скорость;
Р - площадь отверстия мешалки.