Зертханалық ЖҰмыстарғА Әдістемелік нұСҚАУ

Сусловарочные котлы

Выпаривание жидкости в сусловарочных котлах должно осу­ществляться достаточно быстро (за 1 ч около 10% влаги от об­щего количества сусла в котле). В связи с этим они имеют бо­лее развитую поверхность нагрева на единицу объема обраба­тываемой жидкости и связанные с этим конструктивные особен­ности.

В процессе кипячения сусла влага удаляется как за счет па­рообразования на поверхности нагрева, так и путем .испарения с открытой поверхности сусла, называемой зеркалом испарения. При нормальных условиях с 1 м² поверхности сусла в течение 1 ч может испаряться в котлах без ме­шалки 40-50 л влаги, в котлах с мешалкой 60-70 л.

Для того чтобы поверхность испарения была достаточно большой, отношение диаметра котла к высоте его цилиндрической части принимают равным примерно 2: 1.

На интенсивность теплообмена влияет как форма котла, так и форма греющей поверхности. Конструкция котла должна спо­собствовать интенсивной циркуляции жидкости. В котлах с двойным сферическим днищем у стенок слой жидкости (количество) на единицу поверхности наименьший. Кроме того, слой конденсата в верхней части паровой рубашки также минималь­ный и, следовательно, он получает большее количество тепла, т. е. нагрев его выше. В меньшем слое несколько облегчается парообразование, а также увеличивается объем паровых пузырьков по отношению к объему жидкости. Все эти факторы способ­ствуют уменьшению плотности паро - жидкостной смеси у стенок котла, которая и вытесняется более плотной жидкостью, поступающей из его центральной части. В центре котла жидкость опускается и, проходя по поверхности нагрева, будет подниматься вверх у стенок. Таким образом, для увеличения круговой циркуляции жидкости в котле сферическое днище должно иметь большую кривизну.

Поверхность нагрева сусловарочных котлов выполняется также в виде медных змеевиков, которые устанавливаются око­ло дна. По условиям прочности в змеевиках возможно примене­ние пара более высокого давления, чем в паровых рубашках.

С увеличением разности температур между греющим паром и суслом растет тепловая нагрузка на единицу поверхности на­грева, становится более интенсивным парообразование и соот­ветственно теплообмен, а продолжительность процесса выпари­вания (при равных поверхностях) сокращается. Кроме того, повышение температуры поверхности нагрева благоприятно ска­зывается на вкусовых качествах пива. Имеются котлы, у которых поверхность нагрева выполнена в виде вращающегося змеевика, последний выполняет одновременно и роль мешалки. Такая конструкция позволяет повысить коэффициент теплопередачи. Однако наличие змеевика, особенно стационарного, зна­чительно затрудняет очистку котла. В настоящее время отече­ственной промышленностью выпускаются котлы, изготовленные из листовой стали. В процессе работы сталь покрывается пивным камнем и не ржавеет.

Сусловарочные котлы варочных агрегатов на 1-1,5 т укомплектовывают змеевиковыми паровыми подогревателями, а котлы агрегатов на 3 и 5,5 т, кроме паровой рубашки, имеют дополнителъную поверхность нагрева - трубчатый подогреватель (теплообменник).

Сусловарочный котел с дополнительной поверхностью нагре­ва показан на рисунке 2. 0,н состоит из цилиндрического стального резервуара с паровой рубашкой 1 и сферической крышкой 7. Крышка котла имеет смотровой люк и пароотводящий патрубок с поворотной заслонкой и желобом для сбора и отвода конден­сата. Для подачи в котел воды предусмотрена оросительная тру­ба 8, а для сусла - труба 9.

Рис. 3.2. Сусловарочный «котел с до­полнительным трубчатым подогрева­телем.

В процессе работы сусло поступает в вертикальные трубные каналы подогревателя снизу, где оно быстро нагревается и вы­брасывается из труб в сусловарочный котел. Подогреватель в зависимости от размеров поверхности нагрева может значитель­но ускорять процесс выпаривания влаги из сусла. Мешалка 4 вращается от электродвигателя 6 через редуктор 5. Готовое сусло вместе с хмелем удаляются через выпускной патрубок 3.

Значительный интерес представляют сусловарочные котлы, работающие под избыточным давлением. При кипячении сусла под давлением достигается более полная коагуляция белков, чем при обычном кипячении, повышается биологическая стойкость пива, улучшается санитарно-техническое состояние варочного цеха, повышается коэффициент теплопередачи.

4. Контрольные вопросы

2. Опишите конструкцию и устройство сусловарочных котлов.

1. 
   Зертханалық жұмыс тақырыбы: Насосы и трубопроводы.
   

На предприятиях биотехнологии используются различные трубопроводы для транспортировки жидких продуктов.

Для изготовления трубопроводов используются следующие материалы:

- нержавеющая сталь марок: Х17Н13М2Т, Х18Н10Т, 1X13, Х17 и др.;

- алюминий;

- медь, луженая слоем пищевого олова;

- термостойкое стекло;

- винипласт;

- полиэтилен низкой и высокой плотности.

Каждый из этих материалов имеет как определение преимущества, так и недостатки.

Так, например, бесшовные трубы из нержавеющей стали могут быть использованы в очень большом диапазоне температур (до 700 °С). Поскольку в промышленности максимально возможная температура достигает при стерилизации 140 °С, то можно сказать, что по температуре транспортируемой среды трубам из нержавеющих сталей нет равных.

Для этих труб характерен также большой, практически без ограничений диапазон давле­ний перемещаемой среды.

Одной из основных характеристик труб является их диаметр и толщина стенки.

В промышленности обычно используются трубы с внутренним диаметром 15, 20, 25, 32, 36, 40, 50, 75, 100 мм. Толщина стенок труб обычно от 1 до 2 и 3 мм.

Трубы из алюминия и его сплавов обладают тем преимуществом, что они имеют малый удельный вес (2,7 г/см³) и относительно высокую устойчивость против коррозии. Однако с повышением температуры химическая стойкость этих труб резко снижается.

Предельно допустимая температура транспортируемого продукта 200-250 °С. По давле­нию эти трубы ограничиваются значениями 2,5 кг с/см² или 2,5·10⁵ Па.

Медные трубы обладают тем недостатком, что они относительно дороги, т.е. обладают высокой стоимостью и по возможности их заменяют трубами из легированной стали. Их ис­пользуют в установках для глубокого охлаждения, поскольку они хорошо выдерживают низ­кие температуры.

Трубы из неметаллических материалов (стекло, пластмассы и трубы металлические, но футерованные изнутри стеклом или пластмассами) позволяют снизить расход легированной нержавеющей стали. Они обладают высокой коррозионной стойкостью, не требуют окраски, довольно гладки, поэтому потери напора на трение по длине этих труб весьма малы, кроме того, они относительно легки, в 8 раз легче стальных и в 1,4 раза легче винипластовых.

Полиэтиленовые трубы получают способом экструзии (выдавливания), поэтому можно получать отрезки труб любой длины. По давлению они рассчитаны на давления до 10 кг с/см². Трубы из полиэтилена весьма морозостойки, выдерживают температуру до 70 °С. При замерзании продукта в трубах полиэтилен не разрушается, а лишь растягивается.

Максимально положительная температура транспортировки продукта в таких трубах 50-70 °С. Однако с повышением температуры резко снижается прочность полиэтилена.

Винипластовые трубы обладают плотностью 1,38 -1,43 г/см³. Основной недостаток ви­нипласта - хрупкость при температуре ниже 0 °С. Винипластовые трубы изготавливают диа­метром от 6 до 150 мм длиной 5-8 м. Они могут выдержать давления до 10 кг с/см².

В перспективе, в промышленности возможно использование труб из фторо­пласта - 4 (плотность 2,13-2,22 г/см³). Трубы из фторопласта имеют белую окраску и скользкую поверхность, напоминающую на ощупь парафин, поэтому в них весьма малы по­тери напора на трение по длине.

По химической стойкости фторопласт-4 превосходит все известные материалы, в том числе золото и платину. На фторопласт не действует даже смесь концентрированных соля­ной и азотной кислот, и только трехфтористый хлор и фтор его разрушают. Трубы из фторопласта являются более температуростойкими и прочными по сравнению с другими пластмассовыми трубами. Большим недостаткам является их высокая стоимость.

Большое применение в промышленности занимают трубы из термостойкого стекла. Стеклянные трубопроводы гигиеничны и легко очищаются моющими средствами, а иx прозрачность позволяет вести наблюдение за транспортировкой продуктов.

Благодаря высокой степени гладкости, снижаются сопротивления движению продукта и в результате потери напора на трение по длине в них минимальны.

Помимо этого, в результате степени гладкости труб в них практически не наблюдается отложение осадков. Недостаток стеклянных труб - их относительная хрупкость.

Изготавливают эти трубы из термостойкого стекла марки 13-В. Допускаемое рабочее давление - от 4,0 до 7,0 кг с/см². Температуры транспортируемой жидкости до + 120 °С.

Соединение стеклянных труб рекомендуется делать гибкими, поскольку гибкие соедине­ния предохраняют стенки труб от разрушающих напряжения.