Производительность фильтрационного чана путем оптимизации крупности и метода помола

 

ЗАДАНИЕ

 

Цель и задачи работы:

Цель работы – увеличение выхода экстракта и производительности фильтрационного чана путем оптимизации крупности и метода помола.

Задачи:

- оценить влияние фракционного  состава помола на выход экстрактивных  веществ

- оценить влияние методов  помола на выход экстрактивных  веществ

- модернизировать дробилку  солода под оптимальный метод  помола 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………	3
1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ………………………………………………...	4
2 Технологический процесс, выполняемый вальцЕВОЙ ДРОБИЛКОЙ…………………………………………………………….……	6
3 ОПИСАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО  УСТРОЙСТВА……………….….	7
4. Основные  правила эксплуатации и повышение  надежности проектируемого механизма…………………..	9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...	11
СПИСОК ЛитературЫ…………………………………………………...	12

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Выбору солода и его подготовке перед дроблением нужно уделять определенное внимание. Солод с разными свойствами смешивают в определенном соотношении, чтобы основное сырье имело состав, обеспечивающий равномерное качество пива. Основную часть засыпи составляет солод гарантированного качества. Свежеприготовленный солод сначала добавляют небольшими дозами, которые могут быть увеличены только после отлежки солода. Солод старый, влажный, или с другими недостатками добавляют осторожно, чтобы их плохое качество не отразилось на готовом продукте. Раньше солод, предназначенный для дробления, отвешивали в бункер, в котором он перемешивался и потом поступал в дробилку. В настоящее время для этой цели используют смесители или дозаторы, однако всегда рекомендуется подавать в дробилку солод выравненного качества, чтобы работа дробилки была равномерной.

Солод, хранящийся на открытых площадках или в закрытых солодохранилищах, всегда загрязнен пылью, которая образуется в результате истирания зерна при транспортировке. На открытых площадках в солод могут попасть и другие примеси, поэтому перед дроблением его очищают от пыли и примесей. Для этой цели используют простейшие очистительные машины, состоящие из сотрясательных сит, сепаратора для пыли и магнитного прибора. Грубые примеси, камешки, обрывки мешковины, и т. д. задерживаются на верхнем сите, в то время как солод проходит на нижнее сито, где очищается от песка и других мелких примесей. Пыль и легкие примеси отсасываются и собираются в пылеосадительной камере или другом пылеотделителе.

Для очистки солода можно использовать и обычные ростко-отбивные машины, однако очистительные машины с ситами более экономичны. Полировочные машины для очистки солода в настоящее время не применяются. Из-за истирания и дробления хрупкого зерна возникали ненужные потери зерна, и к тому же содержание этих машин было слишком дорого.

Раньше солод перед дроблением обрызгивали водой, чтобы оболочки увлажнялись и при дроблении меньше повреждались. Это было немаловажно, так как солод дробили на мельничных жерновах; однако и позже пытались увлажнять солод так же, как на мельницах перед помолом увлажняют зерно. В последнее время было введено запаривание солода непосредственно перед дроблением. На шнековом транспортере длиной 3 м солод обрабатывается паром и умеренно увлажняется. Влажность солода возрастает только на 0,05%, однако оболочки размягчаются и лучше отделяются; оставаясь более крупными, частицы оболочек образуют хороший фильтрующий слой.

При разрушении солодового зерна во время дробления экстрактивные вещества становятся доступными для воды; тем самым ускоряется процесс растворения и остальные химические и физические процессы при затирании. Чем мельче частицы, тем быстрее в них проникает вода, обеспечивая действие ферментов. Однако солод нельзя дробить слишком мелко, поскольку тогда возникли бы значительные трудности при дальнейших технологических процессах. Главные компоненты солодового зерна — это оболочки и эндосперм. Они отличаются по своему составу, физическим свойствам и функции в пивоваренном процессе.

Оболочка не имеет значения для получения экстракта. Она состоит главным образом из нерастворимой целлюлозы, дубильных веществ, горьких веществ, пентозанов и небольшого количества других органических и минеральных веществ, которые частично переходят в раствор. При дроблении оболочки должны остаться в виде больших частиц, с одной стороны, чтобы при фильтрации они образовывали рыхлый легко проходимый фильтрующий слой и, с другой — потому, что мелкораздробленные оболочки лучше выщелачиваются и в пиво переходит больше веществ, которые придают"ему более резкий вкус. Оболочка эластична и при дроблении оказывает большее сопротивление, чем остальные части зерна; при дроблении хрупкого солода она не слишком повреждается.

Эндосперм содержит экстрактивные вещества, которые полностью могут быть использованы в пивоваренном процессе. Это прежде всего крахмал и другие сахариды и белки. Однако состав этих веществ в различных частях зерна неодинаков. Уже отдельные зерна крахмала имеют разную величину. Крупные зерна крахмала содержат около 90% чистого крахмала, остаток составляют белки, клетчатка, жир и другие вещества, сосредоточенные в оболочке крахмального зерна. У мелких крахмальных зерен доля этих веществ выше. На физические свойства эндосперма влияет растворение солода. Эндосперм хорошо растворенного солода хрупкий и при дроблении легко измельчается. Ферментативные процессы происходят в ячменном зерне при соложении, как известно, от зародыша к кончику зерна, где растворение происходит позднее. Также и распределение ферментов в эндосперме не одинаково-края эндосперма богаче ферментами, чем середина. Поэтому в эндосперме всегда имеются менее растворенные и более твердые частицы, которые оказывают сопротивление при дроблении, и хуже размалываются, чем хрупкие. Середина зерна в узком зазоре между вальцами обычно хорошо перемалывается; менее раздробленными остаются твердые кончики.

При дроблении каждое солодовое зерно должно быть расплющено и содержимое его освобождено. Оболочки должны быть хорошо перемолоты и очищены от твердых частиц эндосперма, которые обычно к ним прилипают и в таком состоянии труднодоступны для воды и действия ферментов, вследствие чего могр переходить в пивную дробилку неиспользованными. Крупная крупка, образующаяся из твердых частиц зерна также с трудом растворяется и медленно осахаривается. Ее доля должна быть как можно меньше. Лучше всего происходит растворение и осахаривание мелкой крупки и муки. Мука - наиболее часть дробленого солода, однако менее пригодна, так как дисперсия ее частиц настолько значительна, что очень высокое содержание ее в дробленом солоде вызывает трудности при фильтрации.

Пригодность состава дробленого солода устанавливается эмпирически в зависимости от оборудования варочного отделения. Если используется фильтрационный чан, дробленый солод должен быть грубого помола; более тонкий помол можно использовать для фильтр-пресса. Для того чтобы обеспечить равномерное качество дробленого солода, ячмень перед солодоращением должен быть хорошо отсортирован, чтобы он содержал зерно приблизительно одинакового размера. Загрузка солододробилки тоже не должна колебаться; при перегрузке помол получается слишком грубым и между вальцами могут проходить целые зерна солода.

Состав помола оказывает влияние на скорость фильтрации, выход экстракта и до определенной степени на качество сусла. При использовании фильтрационных чанов наиболее важно влияние помола на скорость фильтрации. Грубые помолы с большой долей неповрежденной оболочки обеспечивают быструю фильтрацию и промывку пивной дробины. Слой пивной дробины выше и рыхлее и сусло быстро проникает через этот слой. Если помол тонкий, слой пивной дробины слеживается.

Тонкие части — мука и пудра — заполняют проточные каналы и образуют на поверхности труднопроходимый слой. Чтобы обеспечить сток первого сусла или стекание промывной воды, слой пивной дробины приходится разрыхлять или перелопачивать. Кроме того, что это приводит к потере времени, частое рыхление также отрицательно влияет на прозрачность первого сусла, а следовательно, и на качество сусла. Если заторы кипятятся и достигаются хорошие выходы экстракта, предпочтительнее грубые помолы с содержанием 25-30% оболочки, чтобы ускорить фильтрацию. Для заторных фильтр-прессов можно пользоваться тонкими помолами. Однако и здесь в зависимости от конструкции фильтра и материала салфеток выбирается такой состав помола, чтобы первое сусло и промывная вода стекали прозрачными.

Для достижения более высоких выходов экстракта больше подходят тонкие помолы. Однако прямой зависимости между тонкостью помола и экстрактом не существует, поскольку выход экстракта зависит еще от других факторов (от метода затирания, качества использованного солода, степени промывки пивной дробины и т. д.). Осахаривание и выщелачивание экстракта из пивной дробины также зависит не только от тонкости помола, а еще от многих других факторов.

Из излишне раздробленной оболочки может выделяться больше нежелательных дубильных и горьких веществ. На выщелачивание этих веществ при неудовлетворительном составе помола влияет также продолжительность фильтрации первого сусла и промывной воды. Готовое сусло в таких случаях имеет повышенный цвет, а пиво более резкий вкус.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод что состав помола также не маловажен как и прочие производственные факторы, этим и объясняется выбор темы данной квалификационной работы.

1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

При производстве производстве пива, измельчение зерна солода является одним из главных, так как в значительной мере влияет на выход и качество готовой продукции. Измельчение зерна – одна из наиболее энергоемких операций. Технологические приемы и машины, применяемые для измельчения, не в основной, но в значительной степени определяют технико- экономические показатели мукомольного завода. При выборе оборудования и общей характеристики процесса измельчения на вальцовых дробилках вводится нормативный показатель средней удельной нагрузки, который определяют отношением суточной производительности подготовительного отделения пивоваренного завода к общей длине мелющей линии.

Расход электроэнергии не может быть определен аналитически, но установлены определенные практические нормативы удельного расхода электроэнергии на 1т готовой продукции в целом по заводу. На основные показатели эффективности вальцовой дробилки влияют отношение окружных скоростей вальцов (дифференциал), состояние поверхности, точность зазора по длине вальцов. Увеличение окружных скоростей вальцов при постоянном дифференциале значительно повышает производительность, несколько увеличивает расход энергии и практически не влияет на гранулометрический состав измельченного продукта. Окружная скорость быстровращающихся рифленых вальцов составляет 5, 5...6, 0 м/ с, а микрошероховатых – 5, 2...5, 4 м/с          

Существенное влияние на производительность и характер измельчения оказывает дифференциал. При увеличении дифференциала преобладает разрушение частиц за счет деформации сдвига, при уменьшении – возрастает роль деформации сжатия.

Большое влияние на качество и производительность вальцовой дробилки оказывает не только величина зазора, но постоянство его размера по всей длине вальцов. Правильную цилиндрическую форму вальцов обеспечивают при шлифовке на специальных шлифовально-рифельных станках. На постоянство величины зазора может оказывать влияние состояние подшипников, пружин- амортизаторов и шарнирных соединений. На качество измельчения отрицательно влияет радиальное биение вальцов, которое может быть следствием неправильной геометрической формы отклонений при запрессовке полуосей, дефектов литья, вызывающих дебаланс. Чем меньше радиальное биение вальцов, тем стабильнее рабочий зазор, выше качество размола, больше износостойкость вальцов. Поэтому технология обработки вальцов обязательно включает их динамическую балансировку на специальном станке.

Важным условием выполнения всех последовательных технологических этапов измельчения зерна является обеспечение заданных параметров рифленой микрошероховатой поверхности вальцов, которые для каждой технологической системы рекомендованы «Правилами» и учтены в форме исполнения вальцовых станков. Рифли нарезают на шлифовально- рифельном станке, а микрошероховатую поверхность получают воздействием струи сжатого воздуха и абразивного материала на станке со специальным пескоструйным устройством.

 

2 Технологический процесс, выполняемый вальцЕВОЙ ДРОБИЛКОЙ

Процесс дробления ведут тщательно, так как от состава помола во многом зависит выход экстрактивных веществ. Решающее значение имеет содержание в дробленом солоде шелухи (оболочки). Крупной и мелкой крупки, муки, мучной пудры. Растворимые составные части помола легко переходят в воду, а нерастворимые разлагаются под действием ферментов. Чем тоньше помол, тем полнее извлекаются экстрактивные вещества. Однако при очень тонком помоле происходит значительное измельчение оболочки зерен, в результате чего в фильтрационном аппарате создается плотный слой, что затрудняет фильтрацию и извлечение экстрактивных веществ из дробины. Кроме того, при значительном измельчении оболочки из нее извлекаются дубильные и горькие вещества, что ухудшает вкус пива.

Для улучшения процесса дробления и предупреждения излишнего измельчения шелухи солод увлажняют. На участок шнека с солодом впрыскивается теплая вода в определенном количестве и под высоким давлением, что обеспечивает равномерное увлажнение шелухи, оболочка при дроблении остается почти целой и служит фильтрующим слоем.

Режим предварительного увлажнения зависит от качества солода. При переработке солода хорошего растворения его необходимо увлажнять в течение 25-30 мин при температуре 20-35°С, а солод плохого растворения увлажняют в течение 10-15 мин при температуре 50-55°С.

 

3 ОПИСАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО  УСТРОЙСТВА

Вальцовая дробилка состоит из двух пар валков немного отличающейся конструкции, станины, прижимных устройств, приемного патрубка и питающего валка. Станина состоит из чугунных боковин, соединенных болтами с лицевыми, нижней и верхней внутренними траверсами, передними панелями. В боковинах имеются косые проемы для замены вальцов, плотно закрытые вставками, и необходимые отверстия для различных механизмов и устройств.

Сверху станины установлена штампованная горловина с центральным отверстием для приемной трубы и двумя аспирационными отверстиями. С лицевой стороны к станине шарнирно прикреплены дверки и фортки для обслуживания станка.