В конце процесса проращивания свежепроросший солод следует оценивать по его внешним признакам и свойствам эндосперма. Это позволяет сделать выводы о ходе процесса соложения и оценить целесообразность проведенных мероприятий. Запах свежепроросшего солода должен быть свежим и напоминать огуречный. Кисловатый, слегка фруктовый запах позволяет сделать заключение о неправильном ходе солодоращения (например, об интрамолекулярном дыхании в результате слишком длительного или частого орошения или слишком продолжительного повторного замачивания, о слишком продолжительных углекислотных паузах при периодической вентиляции, о поступлении на переработку ячменя, поврежденного при хранении). Затхлый, плесневелый запах свидетельствует о переработке заплесневевшего ячменя, недостаточной степени его очистки или о вторичном инфицировании в солодорастильной установке. Последнее случается редко, когда на переработку поступает ячмень с большим количеством поврежденных зерен или обрушенный ячмень. Треснувшие и лопнувшие зерна могут дать толчок к распространению инфекции. Затхлый, застоявшийся запах может образоваться из-за повышенного содержания истертых ростков корешков, так как они набиваются между зернами свежепроросшего солода и затрудняют равномерную вентиляцию грядки.
Исходя из этого, необходимо ежедневно контролировать внешний вид проращиваемого зерна и, прежде всего, степень его инфицирования микроорганизмами: зеленая окраска, проступающая на поверхности зерна, возникает из-за поражения Penicillium, черная - Rhizopus и красная - Fusarium. Наличие даже 0,5 % таких окрашенных зерен требует особой обработки партии зерна.
Проростки корешков должны быть одинаковой длины и свежими. Наличие коричневых увядших проростков свидетельствует о потере влаги вследствие неправильного ведения солодоращения. Потеря необходимой влаги приводит к неудовлетворительному растворению. Повышенная ломкость проростков указывает на слишком частые проходы или неудовлетворительную работу ворошителя, особенно в случае использования солодорастильных аппаратов ящичного типа со шнековыми ворошителями.
Ростки листа должны быть развиты равномерно. Наличие проростков («гусаров») нежелательно, но при переработке разнородного ячменя и частом опрыскивании их появление неизбежно.
При растирании зерна должен получаться сухой мучнистый порошок. При неполном растворении зерен необходимо проверить степень растворения эндосперма. На краях и особенно на брюшной стороне труднорастворимого ячменя, солодоращение которого велось при повышенной влажности, зачастую обнаруживается осаливание.
Степень растворения у всех зерен должна быть но возможности равномерной. Липкая или тестообразная консистенция свидетельствует о слишком позднем или сильном орошении. При сушке такие зерна характеризуются плохим запахом, с трудом высушиваются и дают при затирании стекловидный труднорастворимый солод.
Перед выгрузкой свежепроросшего солода должна определяться его влажность (в целях получения данных для проведения последующей сушки).
Визуальный контроль прорастающего зерна на любой стадии роста - даже на крупных и полностью автоматизированных установках - позволяет оценить результативность проводимых мероприятий. Определение качества готового свеже-проросшего солода осуществляется с учетом необходимого типа солода и ожидаемых превращений при сушке.
Сушка свежепроросшего солода
Общие положения
Свежепроросший солод легко портится из-за высокой влажности, поэтому его следует перевести в устойчивое для хранения состояние удалением воды. Химико-биологические превращения, происходящие в процессе проращивания, при сушке должны завершиться. Кроме того, задачей сушки является устранение запаха и вкуса свежепроросшего солода, формирование характерного для каждого типа солода аромата и достижение соответствующего окрашивания. При сушке также удаляют ростки листа и корешки, способствующие повторному поглощению влаги высушенным солодом.
Этих целей можно достичь с помощью подсушивания (подвяливания) и сушки солода. В процессе обезвоживания свежепроросшего солода различают два этапа. Подсушивание (подвяливание) - удаление влаги из свежепроросшего солода при более низких температурах до влажности около 10 %. Ha этой стадии удаление воды до достижения влажности 18-20% (до так называемой точки гигроскопичности) проходит легко. Дальнейшее подсушивание до 10 %-ного содержания влаги проходит труднее, но все еще сравнительно просто. В высокопроизводительных сушилках эта стадия отличается скачкообразным подъемом температуры отводимого воздуха, а при работе двухярусной сушилки - легким «прохождением» слоя солода. Способы подсушивания светлого и темного солода различны.
Собственно высушивание проводится до содержания влаги в светлом солоде 3,5-4 %, а темного - до 1,5-2 %. По сравнению с подсушиванием обезвоживание проходит намного сложнее, так как ему противодействуют капиллярные, а в конце и коллоидные взаимодействия, удерживающие влагу внутри зерна. Замедлению удаления воды на этой стадии способствуют сморщивание и ломкость ростков корешков. Обезвоживание проводят при температуре 80-105 °С.
При обезвоживании в зерне происходят физические и химические изменения.
1.6.1.1. Физические изменения зерна относятся к влажности, объему, массе и цвету солода. Снижение влажности с 41-48 до 1,5-4 % должно проводиться таким образом, чтобы в свежепроросшем солоде не происходило резкого уменьшения объема. При замачивании и проращивании ячменного зерна его объем увеличивается, оно становится более упругим. В результате растворения в сердцевине зерна образуются мелкие пустоты, которые должны но возможности дольше сохраняться, чему способствует правильное ведения процессов подсушивания и сушки. Объем солода больше объема ячменя на 16-23 %, а в благоприятных случаях - даже более чем на 24 %. Последнее возможно только при осторожном обезвоживании с применением большого количества воздуха и пониженных температур. Таким путем получают солод, сохраняющий положительные свойства свежепроросшего солода и содержащий большое количество ферментов, хорошо разрыхляемый и размалываемый. При слишком быстрой сушке и воздействии на еще влажное зерно высоких температур внешние слои зерна затвердевают, наблюдается сморщивание пор, стекловидность. Тем самым затрудняется отведение еще находящейся внутри зерна влаги, оно становится тяжелым и жестким. Такой солод при затирании отдает экстракт частично. Масса солода при сушке в результате удаления воды изменяется. 100 кг ячменя дают около 160 кг свежепроросшего солода влажностью около 47 %, из которых получается около 80 кг сухого солода. Таким образом, необходимо удалить количество воды, примерно соответствующее массе готового сухого солода. Свежепроросший солод, получаемый современными способами солодоращения, обычно наполовину состоит из воды. Цветность различных типов солода оценивается по-разному: 2,0-2,5 ц. ед. EBC для свежепроросшего солода, 2,5-4 - для светлого, 5 - 8 - для венского и 9,5-21 ц.ед. EBC - для темного. Аромат и вкус солода формируются параллельно с формированием цвета. Образование участвующих в этих процессах веществ обусловлено химическими превращениями различных соединений.
1.6.1.2. Химические изменения свежепроросшего солода при сушке делятся на три основных типа: превращения, которые проявляются как следствие дальнейшего естественного развития процессов диссимиляции и синтеза новых соединений (фаза роста); превращения, продолжающиеся после прекращения роста как результат чисто ферментативных реакций (ферментативная фаза); превращения, происходящие в результате процессов высушивания или наступившего теплового затвердевания зерна и которые следует рассматривать как чисто химические изменения, протекающие под влиянием тепла и в присутствии определенных количеств воды (химическая фаза).
Рост зерна возможен до тех пор, пока его влажность не упадет ниже 20 %, а температура не превысит 40 °С. Он проявляется в увеличении длины зародышевого листка, которое происходит до конца процесса подсушивания. Накопление ферментов способствует процессу растворения эндосперма, проявляющегося в увеличении количества растворимого азота, низкомолекулярных продуктов распада крахмала и в дальнейшем расщеплении стенок клеток эндосперма. Степень этих изменений тем больше, чем выше влажность и температура в области примерно до 30 °С (в противном случае происходит инактивация части лабильных ферментов), однако если рост зародышевых листка и корешка в сравнении с ферментативными процессами невелик, то происходит накопление низкомолекулярных продуктов расщепления.
Ферментативная фаза наблюдается при температуре 40-70 °C. Под действием амилазы, пептидазы, глюканазы и фосфатазы процессы расщепления происходят до тех пор, пока снижение влажности или повышение температуры не приведет к инактивации ферментов. Так как при пониженной влажности ферменты значительно более стабильны, чем при повышенной, они сохраняются в тем больших количествах, чем ранее из свежепроросшего солода будет удалена вода. Так как к этому моменту прекращается дальнейший рост зародыша корешка, то и продукты расщепления больше не расходуются на создание новой ткани. В результате в зерне накапливаются различные виды сахаров (глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза). Если с α-аминным азотом каких-либо существенных изменений не происходит, то отдельные аминокислоты ведут себя специфически: так, например, в процессе подсушивания содержание глицина, аламина и аргинина существенно возрастает, а содержание глютаминовой кислоты и амидов постоянно растет с начала подсушивания. При содержании влаги менее 10 % прекращаются и эти реакции, так как ферменты инактивируются. Потеря ферментов тем выше, чем более влажный солод оказывается в области высоких температур. Эти обстоятельства учитывают при различных способах сушки светлого и темного солода. Так, при сушке светлого солода вследствие удаления больших количеств воды на ранних стадиях, то есть при более низких температурах, наблюдаются сравнительно небольшие ферментативные изменения их состава.
Что касается отдельных ферментов, то активность ß-амилазы снижается гораздо сильнее, чем α-амилазы, которая в результате повышения активности при подсушивании сохраняет уровень активности, свойственный для свежепроросшего солода. Во время фазы подсушивания при температуре 50 °С наблюдается увеличение содержания эндопептидаз и повышение их эффективности. При сушке даже при высоких температурах не отмечается какого-либо заметного снижения активности этих ферментов. Экзопептидазы характеризуются значительным повышением активности в процессе подсушивания - лишь дипептидаза инактивируется до такой степени, что ее активность в сушеном солоде ниже, чем у свежепроросшего. Активность амино-и карбоксипептидаз, напротив, в сушеном солоде всегда выше, чем в свежепроросшем. Эндо-β-глюканаза во время подсушивания инактивируется не так сильно, а экзо-β-глюканаза инактивируется при температурах выше 50 °С, и в светлом солоде ее активность составляет лишь треть от начального значения. Полифенолоксидазы и пероксидазы очень чувствительны к температуре и значительно инактивируются в ходе подсушивания при температурах выше 80 °C, что впоследствии приводит к повышению содержания антоцианогенов в сусле и пиве.
Каталазы при подсушивании существенно инактивируются, и при температуре 80 °C их активность не обнаруживается. Значительная потеря активности при подсушивании отмечается также у липоксиназ.
Химические изменения при повышенных температурах. При определении растворимого азота конгрессного сусла выявлены большие различия при использовании свежепроросшего и сухого солода (вследствие активного образования протеолитических ферментов при подсушивании и их действия при затирании). При затирании сухого солода происходит не только более сильное расщепление белков, но и явное увеличение содержания высокомолекулярного азота, что объясняется повышенной активностью эндопептидаз и повышением дисперсности коллоидного белка. Хотя у светлого солода эти изменения не так значительны, как в темном, они влияют на полноту вкуса, пенообразование и стабильность пива. Светлый солод следует высушивать при температуре не ниже 80 °С, а у темного солода в диапазоне температур 100-105 °С отмечается сильная коагуляция белков. Наиболее очевидны химические превращения, вызывающие значительное потемнение эндосперма и придающие отчетливый «жареный» аромат, характерный для типичного темного солода.
Формирование цвета и аромата происходит при температурах свыше 100 °C и влажности около 5 % в ходе реакций сахаров, содержащихся в свежепроросшем солоде, и продуктов расщепления белков (аминокислот, дипептидов и трипептидов). Аминогруппа аминокислоты реагирует с карбонильной группой моносахарида с образованием N-замещенного гликозиламина. Последний подвергается перегруппировке Амадори и становится N-замещенным 1-амино-1-деокси-2-ке-тоном, находящемся в равновесии со своей энольной формой. Из этого кетона посредством перегруппировки Хейнса получается 2-амино-2-деоксиальдон. Далее возможны два направления реакции, основанные на энол- или кетоформе.
Важным промежуточным продуктом первого направления является 3-дезо-ксиозон, который превращается в фуран путем отщепления воды и циклизации. Из пентоз возникает 2-фурфураль, а из гексоз и гексилоз - 5-гидрокси-2-фур-фураль и 5-метил-2-фурфураль. В присутствии первичных аминов могут образовываться производные пиррола и пиридина.
Путем 2, 3-энолизации продуктов перегруппировки Амадори может образовываться 1-дезоксисозон, который через соответствующие промежуточные ступени, отщепление воды и циклизацию может продуцировать γ-пироны (например, мальтол), фураны (например, изомальтол и 2-ацетилфуран) и фураноны (например, фуранол). Эти вещества характеризуются солодовым карамельным ароматом. Именно 4-дезоксиозоном, который продуцируется путем удаления ОН-связей в 4-й позиции глюкозы, объясняется образование гидроксиацетилфурана и (в присутствии первичных аминов) образование производных гидроксиацетилпиррола и пиридина.
Химическая активность аминокислот возрастает с увеличением расстояния между карбоксильными и аминными группами, в связи с чем реакционная способность β-аланина вдвое, а £-аминокапроновой кислоты втрое сильнее, чем α-аланина. Активность основных аминокислот различна - так, скорость реакции глицилглицина при pH 5,5 в 4-8 раз больше, чем глицина, а трипептида - всего лишь в 4,6 раза. Чтобы вызвать реакцию этих аминокислот, необходимо поддерживать температуру сушки темного солода 100-105 °С в течение 5-6 ч.
Для получения при сушке темного солода желаемого цвета и аромата необходимо достаточное содержание низкомолекулярных продуктов расщепления крахмала и белка. Это является теоретическим обоснованием того, почему темный свежепроросший солод очень долго растворяется и в процессе подсушивания продолжительное время выдерживается при высокой влажности в диапазоне температур 40-60 °С. Продуцирование этих низкомолекулярных продуктов расщепления в необходимом количестве у некоторых сортов ячменя идет с большим трудом. Для изготовления темного солода меньше всего подходит очень бедный белком ячмень.
При простым нагревании свежепроросшего солода можно получить не желаемые ароматические и красящие вещества, а солод с пригорелым, жженым привкусом, способным испортить вкус пива.
При высоких температурах сушки из Сахаров образуются N-гетероциклические соединения. Содержание азотистых гетероциклических соединений при повышении температур сушки также возрастает экспоненциально. Как и в случае других продуктов реакции Майяра и альдегидов Штрекера, содержание образовавшихся N-гетероциклических соединений зависит от содержания их предшественников, причем здесь оказывает влияние содержание влаги в материале, проращивание при пониженных температурах и продолжительность проращивания. Если серосодержащая аминокислота, например, цистеин, вступает в реакцию с ди карбон ильным соединением, то через несколько промежуточных реакций образуется 2-ацетилтиазоль. К ароматическим веществам, образующимся только при сушке, то есть формирующимся при реакциях Майяра (например, при расщеплении по Штрекеру), относят большинство N-гетероциклических соединений, а также оксазин солода и 5-ацетил-2, 3-дигидропирролизин. Ароматическими веществами этой группы, продуцируемыми при термоокислительном расщеплении жирных кислот, являются транс- 2-ноненаль и γ-ноналактон.
В кислородосодержащих гетероциклических соединениях, например γ-пи-ранонах, изомальтоле и фуранеоле, отсутствует атом азота. Многие из этих соединений обладают интенсивным ароматом орехово-попкорнового, картофельного или грибного оттенка. Некоторые из них, например дериваты пролина, придают также ощущение горечи.
Аромат и пороговое значение его восприятия определяются составом N-гетеро-циклических соединений, а также положением и количеством серосодержащих групп. Пороговое значение восприятия варьирует от 10 мг/кг до 0,002 мкг/кг.
Таким образом, эти субстанции не всегда желательны. У темного солода желательно присутствие продуктов реакции Майяра, то есть гетероциклических соединений, образующихся в процессе кипячения сусла при повышенных температурах, или при сильной термической нагрузке перед кипячением и после кипячения сусла (см. раздел 2.5.5). Позднее они могут привести к формированию посторонних запахов.
При повышении температуры подсушивания с 75 до 85 °С содержание N-гетеро-циклических соединений существенно возрастает, особенно пиразинов и 2-аце-тилпиррола. Дальнейшее повышение температуры с 85 до 100 °C может привести к увеличению их содержания на 60-300 %. При подсушивании темного солода и температуре сушке 100 °С отмечается еще большее увеличение содержания этих соединений, что обусловлено повышенным образованием аминокислот и сахаров при «томлении» солода.
Следствием образования меланоидинов при подсушивании является снижение содержания инвертного сахара и аминокислот, а также пептидов. При кислой реакции меланоидинов при повышенных температурах подсушивания снижается значение pH солодового экстракта или конгрессного сусла. В образовании аминокислот проявляется также действие фосфатаз, выделяющих неорганические фосфаты из органических фосфорных соединений; кроме того, при повышенных температурах сушки происходит осаждение вторичных и третичных фосфатов, что проявляется в снижении буферных свойств солода.
Важной в качественном и количественном отношении реакцией является процесс термического расщепления предшественника диметилсульфида (ДМС) S-метилметионина (SMM) на свободный диметилсульфид и гомосерин. Образующийся при расщеплении Штрекера мети-ональ также может превращаться в ДМС и пропенальдегид. Впоследствии ДМС может преобразоваться в диметилди-сульфид. Диметилсульфоксид (ДМСО), другой предшественник ДМС с очень высокой температурой кипения (189 °С), может превращаться в ДМС в результате сильного термического воздействия или при помощи дрожжей и определенных бактерий.
Таким образом, в солоде, высушенном при высоких температурах (90-100 °С), содержится меньше предшественников ДМС, чем в солоде, высушенном при низких температурах. Содержание ДМС в пиве зависит от многих факторов, при этом конечное значение предшественников ДМС определяется свойствами ячменя и интенсивностью сушки. Определенную роль играет и технология приготовления пива (кипячение сусла, его обработка, способы брожения).
В процессе подсушивания содержание антоцианогенов уменьшается в результате действия пероксидазы и поли-фенолоксидазы, которые их окисляют до высокомолекулярных би- три- и т. п. флаванов. Это характерно, прежде всего, при способах подсушивания при высоких температурах. Таким образом, конгрессное сусло, полученное из такого солода, характеризуется повышенным содержанием полифенолов, особенно антоциа-ногенов, что приводит к снижению степени (коэффициента) полимеризации и окрашиванию. Это приходится учитывать и вести сушку светлого солода при температурах 80-85 °С.
Содержание экстракта солода, определенное в лабораторном сусле, с ростом температуры сушки уменьшается. Это обусловлено, во-первых, повышенной коагуляцией белка, и, во-вторых, образованием частично нерастворимых меланоидинов. Кроме того, следует учитывать, что высокие температуры сушки сильнее инактивируют ферменты. Поскольку степень связанных с этим превращений веществ при лабораторном затирании уменьшается, наблюдается снижение выхода экстракта по сравнению с ожидаемым. При хорошем предварительном подсушивании и осторожном нагревании до температуры сушки наблюдаются незначительные различия. Темный солод теряет в процессе подсушивания и интенсивной длительной сушки значительно больше экстракта, чем светлый и средне-окрашенный. Свежевысушенный солод дает худший экстракт, чем хранившийся, так как при сушке происходит частичное поглощение коллоидами гидратационной воды, что способствует появлению опалесценции в конгрессном сусле. В ходе хранения солода при небольшом поглощении влаги снова происходит набухание ранее дегидратированных коллоидов.
При использовании в сушилках серосодержащего топлива, например кокса, достигается осветление солода, выявляемое по более светлой окраске цветочной оболочки и цветности конгрессного сусла. Последнее объясняется не столько осветляющим действием диоксида серы, сколько блокированием реакционно-способных концевых групп сахаров или продуктов их преобразования - карбонилов и т. д. Сжигание мазута с более высоким содержанием серы (выше 0,2 %) не приводит к описанному эффекту, зато довольно часто наблюдается частичное потемнение цветочной оболочки солода, известное как «полосатость» или «тигрение». Рекомендуется использовать мазут с низким содержанием серы (менее 0,5 %), хотя специальные конструкции топок позволяют сжигать даже мазут с повышенным содержанием серы, однако из-за более низкого значения pH обычно образуется больше полифенолов и низкомолекулярных продуктов расщепления, вызывающих более сильное потемнение на последующих этапах процесса пивоварения.
При прямом обогреве сушилки в зависимости от используемого топлива могут образовываться нитрозамины (нитрозодиметиламин, NDMA). Эти нитрозамины с незначительными потерями (в частности, при кипячении сусла) без изменения попадают в готовое пиво. Содержание образующихся при проращивании предшественников нитрозаминов (диметиламина, этиламина, тирамина, горденина, грамина и др.) зависит от условий проращивания. Другими источниками нитрозаминов являются различные оксиды азота, обозначаемые как NOv (в основном - NO и NO2). Эти оксиды при растворении в воде или жирах солода дают N2O3 и N2O4. Растворенные NOx находятся в равновесии с нитратами и нитритами, из которых они продуцированы. Содержащийся в топочном газе NO2 нитрифицирует, например, горденин при подсушивании. Это азотсодержащее соединение далее распадается до нитрозодиметиламина. Содержание серы в сгораемом материале (например, в коксе, в определенных сортах жидкого топлива) путем блокирования реакции нитрификации вызывает последующее снижение содержания NDMA. Наряду со снижением уровня нитратов в сушильном воздухе удачными оказались попытки снизить содержание аминов в свежепроросшем солоде путем изменения условий солодоращения, применив сокращенную его продолжительность, насыщение технологического воздуха CO2 или подсушивание корешков зародыша к концу процесса солодоращения. Эффективным оказалось опрыскивание проращиваемого зерна раствором сахара за 24 ч до выгрузки свежепроросшего солода. Наилучшим решением являются косвенные системы обогрева сушилки, разработанные с учетом описанной проблематики.
К присутствующим в окружающей среде веществам, способным попасть в продукт с сушильным воздухом, относятся и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Подозрения, что использование сушилок с прямым обогревом может привести к повышенному содержанию этих веществ в солоде, относительно 3, 4-бензпирена не подтвердились.
Содержание SO2 в солоде при сжигании сжиженного или природного газа составляет 1,5-8 мг/кг, легкого нефтяного топлива (содержание серы 0,2-0,5%) - 5-10 мг/кг, а кокса (содержание серы около 0,9%) - 20-23 мг/кг. Судя по результатам многочисленных исследований, содержание SO2 в солоде не оказывает существенного влияния на содержание диоксида серы в пиве.
Сушилки
При подсушивании (подвяливании) и сушке свежепроросшего солода используются сушилки солода, в которых через материал пропускается сушильный воздух. Сушилки по конструкции можно классифицировать следующим образом:
· по размещению и числу ярусов - горизонтальные с одним, двумя или тремя ярусами; вертикальные с несколькими ярусами (прямоугольные или круглые);
· по высоте загрузки - обычные и высокопроизводительные;
· по комбинированию с солодорастильными системами: солодорастильно-сушильные ящики (так называемые стационарные или статические солодовни), стационарные башенные и круглые солодовни и т. д.;
· по виду систем отопления - с косвенным нагревом, при котором осушающий воздух нагревается от теплообменных поверхностей, и с прямым нагревом, при котором газы, образующиеся при горении, смешиваются с сушильным воздухом и пропускаются непосредственно через свежепроросший солод;
· по виду топлива или виду теплоносителя - на коксе, антраците, газе, жидком топливе, паре, горячей воде и т. д., но при указании вида топлива имеет значение тип отопления сушилки - прямой или косвенный.
1.6.2.1. Высокопроизводительные одноярусные сушилки являются наиболее распространенной конструкцией сушилок. Характерная особенность этих сушилок - это значительная высота слоя солода (0,6-1 м) и высокая удельная нагрузка на поверхность решетки (250-400 кг/м2). На неопрокидывающейся поверхности решетки производится как подсушивание (подвяливание), так и сушка. Поверхность для размещения солода в сушилке представляет собой решетку, устойчивую к боковым деформациям, со значительной площадью живого сечения - до 30-40 %. Примыкающие друг к другу участки решетки устанавливают на опорном каркасе из металлических рам, закрепленных на несущих металлических опорах. Сушильная решётка крепится к несущим стенкам с учетом температурных деформаций. В большинстве случаев применяются опрокидывающиеся решетки, которые поворачиваются с помощью наклонного вала. Решетки могут состоять из одной или двух частей. В нервом случае необходима большая высота помещения, а бункер для солода размещается возле стены сушилки, а во втором случае бункер или транспортер размещают в центре пространства, куда подается сушильный агент. Соответственно по-разному устраиваются технологические проходы. В вентиляционные установки сушилки входят вентилятор, шахты для свежего, рециркуляционного и отводимого воздуха и устанавливаемые в них заслонки. Выходное отверстие для выпускаемого из сушилки воздуха должно быть расположено на такой высоте, чтобы насыщенный водяными нарами газ не мог попасть в отверстие для забора свежего воздуха. Сушильный воздух проходит через материал, расположенный на решетке, и отводится в особый воздуховод, образующий с каналом для рециркуляционного воздуха общую шахту. Расход и отвод воздуха регулируются с помощью специальной жалюзийной заслонки.
С помощью вентилятора воздух засасывается прямо из шахты свежего или рециркуляционного воздуха и нагнетается в ресиверную емкость (или помещение), работающую под небольшим давлением и предназначенную для снижения давления подаваемого вентилятором воздуха и более равномерного распределения его под ситом. Объем ресиверной емкости или помещения зависит от площади сушилки и наличия устройств, которые включают бункер для солода и транспортные устройства для сухого солода.
Дополнительная установка ресиверной емкости или устройство специального помещения оказывают относительно небольшое влияние на равномерность процесса сушки, нарушаемую не столько неравномерностью подачи воздуха, сколько неравномерностью загрузки солода.
Размер выходного отверстия вентилятора определяется площадью поверхности сит. В процессе сушки оно перекрывается распределительной заслонкой, направляющей подводимый теплый воздух к материалу и обеспечивающей равномерное распределение давления. Отклонения в давлении можно уменьшить с помощью установки перфорированной отражающей плиты, позволяющей производить асимметричное нагнетание теплоносителя в ресиверную емкость или помещение. Выходное отверстие для воздуха находится в боковой стене. Во избежание застоя воздуха верхний край отверстия должен примыкать к перекрытию. Высота помещения над ситом определяется площадью поверхности опрокидывающегося сига. Помещение над ситом имеет плоское перекрытие, которое тщательно теплоизолируют (особенно если оно является верхним перекрытием здания). Доступ во все помещения сушилки обеспечивается через двери с падежным уплотнением. Для выравнивания или сброса давления при входе ресиверное помещение оборудуется шлюзом с двумя дверями.
Вентилятор создает давление, которое в зависимости от высоты слоя солода, встроенных элементов и размеров сушилки может составить 60-200 мм вод. ст. Производительность вентилятора составляет 2500-3000 м3 воздуха/кВт ч. Для подсушивания светлого солода потребляется 4000-5000 м3 воздуха/т солода; при сушке расход воздуха снижают до 2300-2700 м3 воздуха/т солода. Регулировать расход воздуха можно путем уменьшения свободного сечения отверстий для свежего или выпускаемого воздуха, но, как правило, изменяют частоту оборотов электродвигателя с помощью регулирующего сопротивления. Изменяющуюся при подсушивании и сушке потребность в воздухе можно регулирован, также путем установки двух электродвигателей, работающих либо одновременно, либо поочередно с определенной частотой вращения. Для поддержания в ресиверном помещении постоянной температуры в него нагнетается подогретый воздух. Производительность этого вентилятора составляет 3200 м3/т ч.
Отопительные устройство. В сушилках применяют различные отопительные устройства. При прямом отоплении (например, в сушилке, обогреваемой коксом) вентилятор засасывает свежий или рециркуляционный воздух через слой сгорающего топлива. При этом происходит перемешивание воздуха с продуктами сгорания, после чего смесь нагнетается в ресиверную камеру. Температура регулируется с помощью чувствительных термостатов. Минимальная теплотворная способность кокса составляет около 29 300 кДж/кг (7000 ккал/кг). В нем содержится примерно 0,9% серы, и при сжигании около 130 кг кокса/1 τ солода одновременно сжигается 1,2 кг серы.
Omoпленuе мазутом требует соблюдения специальных требований к оборудованию котельных. В одной из их конструкций предусматривается двойная обшивка металлическими листами, через которую пропускается весь сушильный воздух. Благодаря этому исключается раскаливание соприкасающейся с прямым пламенем рубашки и достигается хорошее перемешивание воздуха с газообразными продуктами сгорания. Теплотворная способность среднего или легкого мазута составляет 39 800-42 700 кДж/кг (9500 - 10200 к кал/кг).
Хорошо себя зарекомендовало omoплeние газом - природным (преимущественно метаном) и сжиженным (бутаном). Минимальная теплотворная способность природного газа составляет 29 300-30 600 кДж/м3 (7000-9000 ккал/м3), сжиженного - 83 400 кДж/м3 (20 000 ккал/м3). При сгорании минерального топлива образуются многочисленные продукты сгорания - например, водяной пар, двуокись серы, зола, пыль, угарный газ, оксид азота, а также диоксид углерода. При полном сгорании природного газа коэффициент эмиссии диоксида углерода невелик. У жидкого топлива этот коэффициент больше, чем у природного газа, а у твердого - больше, чем у сжиженного. Так как при сжигании образуется вода, то осушающее действие воздуха снижается, что особенно сказывается при низких значениях влажности в конце подсушивания. При необходимости долю свежего воздуха при сушке следует увеличить примерно на 10 %.
Непрямое отопление предусматривает наличие нагревающих устройств с большими поверхностями теплообмена (калориферами), от которых нагревается воздух. В качестве топлива могут быть использованы различные виды горючего, в том числе и такие, которые из-за их состава не используют в системах с прямым отоплением во избежание прямого контакта с солодом. Вследствие напряженного теплового режима особое внимание уделяют герметичности системы отопления. Нагрев воздуха через теплообменники требует повышенного расхода электроэнергии и топлива из-за потерь при теплопередаче и сжигании горючего.
В новых конструкциях отработанный газ по стальным трубам направляется в многочисленные отделения, где газ охлаждается до 50 °С, благодаря чему происходит конденсация водяного пара. В этих обогревательных устройствах можно применять топливо с максимальной теплотой сгорания, что позволяет достичь КПД сушилок с прямым отоплением.
Более простыми являются системы отопления с использованием горячей воды температурой около 110 °С (для подсушивания) и 140-160 °С (для сушки) или пара. Для подсушивания применяют также пар под давлением 0,15-0,2 MПa (для сушки требуется давление пара 0,5 МПа).
Одноярусные сушилки самых разных модификаций хорошо зарекомендовали себя на практике - они просты в обслуживании, а управление процессом сушки может быть полностью автоматизировано. Продолжительность подсушивания и сушки как светлого, так и темного солода составляет 19-21 ч.
Потребность в энергии зависит от высоты слоя загружаемого материала: при прямом отоплении она меньше (25-40 к В т · ч), чем при непрямом (33-48 кВт · ч/т готового солода). Это же относится и к расходу тепла: для прямого отопления и для описанных выше обогревательных устройств с низкими температурами отводимых газов - 3,35-4,40 · 106 кДж/т (0,8-1,05 ∙ 106 ккал/ч), а для отопления горячей водой или паром (вследствие потерь в паровом котле) - 4,0-4,6 · 106 к Д ж / т готового солода (0,95-1,1 Х Х 106 ккал/т).
1.6.2.2. Двухъярусные сушилки высокой производительности. Желание лучше использовать отводимую от сушки теплоту при нагревании и сушке и возможность использовать ее для нагрева воздуха для подсушивания привело к появлению многоярусных сушилок. Сита в них располагают друг над другом или одно за другим. В последнем случае речь идет о так называемых «сушилках с рециркуляционным воздухом» - материал остается в них на той же решетке в течение всего времени подсушивания и сушки. В высокопроизводительных двухъярусных сушилках с ситами, расположенными друг над другом, в первых конструкциях конца 1970-х - начала 1980-хх гг. в конце подсушивания продукт перекладывался с верхнего сита на нижнее.
В двухъярусной сушилке с решетками, расположенными друг над другом, чаще всего используют круглые решетки - поворотные (опрокидывающиеся) со стационарными погрузочно-разгрузочными устройствами или стационарные, с вращающимися погрузочно-разгрузочными шнеками. Удельная нагрузка составляет примерно 350 кг готового солода/м2 поверхности решеток, что соответствует 435 кг солода в пересчете на свежепроросший. Воздух для сушки в этой конструкции подается на решетку по каналу свежего воздуха через теплообменник и каскадный нагреватель. Вентилятор расположен между нижней и верхней решетками и нагнетает воздух с добавлением предварительно нагретого свежего воздуха через решетку для подсушивания. Для предварительного нагрева свежего воздуха до заданной температуры используют или противоточный теплообменник, или нагревательные элементы. Продолжительность подсушивания и нагрева составляет 19-20 ч за вычетом времени загрузки, выгрузки и охлаждения. Чтобы на верхней решетке гарантировать полное высыхание, необходим вентилятор с удельной мощностью 3200 м3/т готового солода в час. Производительность вентилятора можно регулировать до 50 %, хотя воздушный поток для верхней и нижней решеток регулируется путем добавления нагретого воздуха соответственно потребностям подсушивания и сушки. Удельная теплоотдача при сушке составляет у противоточного теплообменника 2100-2300 МДж (500-550 Мкал)/т готового солода, а среднегодовая потребность в электрической энергии - 45-50 кВт · ч/т готового солода
В старой конструкции предусмотрены 2 системы нагнетательной вентиляции: первая пропускает нагретый воздух через решетку (мощность 2500-3000 м3/т в час), а вторая пропускает воздушные массы из пространства под решеткой, смешанные с нагретым воздухом, через второй теплообменник мощностью 3800 м3/т в час (до температуры подсушивания). Оба вентилятора регулируются ступенчато.
Загрузка таких сушилок производится механически транспортирующим устройством для свежепроросшего солода. Разравнивание материала осуществляется горизонтальным шнеком с регулировкой высоты слоя. Подсушенный солод этим же устройством перегружается на нижнюю решетку.
Двухъярусные сушилки с рядом лежащими, прямоугольными или квадратными решетками называют также «сушилками с рециркуляцией воздуха» с одинаковыми решетками, оснащенными загрузочно-разгрузочным устройством. Благодаря передвижной платформе это устройство может перемещаться от одной решетки к другой. Воздух с регулируемой температурой нагревается в калорифере и продувается через решетку. Мощность вентилятора в этом случае ниже, чем у вышеописанных сушилок с перемещением солода, так как зерно в ходе всего процесса подсушивания и сушки неподвижно (и, следовательно, образованные при сушке слои не нарушаются); удельная мощность вентилятора составляет, как правило, 1500 м3/ч-т готового солода. Отводимый от решетки сушки воздух поступает в шахту отработанного воздуха снизу и отводится вентилятором определенной мощности (2500 м3/т ч). Для обеспечения большего количества воздуха для подсушивания рециркуляционный воздух смешивают со свежим воздухом, нагретым в теплообменнике, после чего смесь в теплообменнике доводят до определенной температуры. Оба вентилятора оснащены ступенчатым регулятором числа оборотов, управляемым от компьютера в зависимости от влажности свежепроросшего солода на решетках, а также от желаемого типа солода. Удельная потребность в теплоте составляет 2100-2300 МДж/1 т готового солода (500-550 Мкал/1 т). Потребность в электрической энергии составляет 30-35 кВт-ч/т. Перепад давления, преодолеваемый сушильным воздухом при прохождении через решетку подсушивания, составляет 1500 Па, а через решетку сушки - 600-800 Па. Удельная нагрузка составляет 330-400 кг готового солода /м2.
Поступление свежепроросшего солода осуществляется или через поворотный трубопровод, или через винтовой транспортер. Преимуществом такого устройства является однородная и равномерная плотность засыпи и равномерность распределения воздушных потоков. Разгрузка солода происходит или вдоль, или поперек вращения шнека на лотковый цепной транспортер. По сравнению с опрокидывающейся решеткой при этом требуется меньшая высота помещения.
В сушилке Triflex для проведения подсушивания также используется отработанный воздух от решетки сушки [734]. В данном случае речь идет о трех одинаковых, независимых одноярусных сушилках, каждая из которых снабжена вентилятором, независимым устройством отопления, а также вытяжкой и каналом для рециркуляционного воздуха. Последний подводит отработанный воздух от сушильной решетки к следующей решетке подсушивания. Две решетки загружаются свежепроросшим солодом одновременно - на одну 45 %, на другую 55 % общей массы свежепроросше-го солода. Сушилка, загружаемая в первую очередь с удельной загрузкой 409 кг солода в пересчете на свежепроросший (328 кг готового солода) работает по 20-часовому циклу, для чего вентилятор должен обладать удельной мощностью 3500 м3/ч на 1 т готового солода. Сушилка, загружаемая во вторую очередь, с удельной загрузкой 500 кг/м2 площади сита в пересчете на свежепроросший (400 кг готового солода) работает 32-33 ч. После 14 ч пребывания в сушилке А делается пауза, и восстановленный на 2/3 воздух (2300 м3/т · ч) нагревается вместе со свежим воздухом до температуры подсушивания. Отработанный воздух сушилки В тем временем разделяется на вновь загруженные сушилки для подсушивания С (45 %) и А (55 %). Отработанный воздух подводится затем к теплообменнику, и тем самым достигается высокий КПД. После окончания сушки солод охлаждается холодным свежим воздухом, а отданная при этом теплота отводится к воздуху для сушки. Удельное потребление тепла в такой сушилке составляет 2000-2100 МДж/1 т готового солода (480 Мкал/1 т), а удельное электропотребление в среднем за год - 26 кВт · ч/1 т готового солода.
1.6.2.3. Солодорастилъно-сушилыше ящики. В последние десятилетия внедрен целый ряд хорошо зарекомендовавших себя конструкций, и мы остановимся на двух основных из них.
Прямоугольный солодорастилыю-сушильный ящик по своему принципу соответствует солодорастнльному ящику с учетом длинного пути воздуха для сушки, который благодаря соответствующему расположению выпускных отверстий на противоположной стороне или в нижней части ящика равномерно проходит через весь слой зерна. Высота подситового пространства составляет 2,9-3,2 м. Удельная нагрузка секций (вместимостью 130-170 т) - 500-630 кг/м2. Такие ящики изготавливают из сборных бетонных конструкций с учетом возникающих температурных напряжений (для чего применяют гибкие уплотнения). Для изоляции пространства между ящиками предусматривают элементы из газобетона. Сушильную решетку изготавливают из оцинкованных перфорированных листов металла или в виде сушильной решетки со щелевыми отверстиями.
Обычный шнековый ворошитель используется, как правило, только во время проращивания и служит также для разгрузки высушенного солода. После прорастания зерна необходим проход ворошителя но всей ширине слоя материала для выравнивания верхнего менее проросшего слоя и создания одинаковых условий сушки для всей партии. Ворошение в процессе подсушивания и сушки способствует ускоренному просыханию, препятствует образованию уплотненных слоев, обеспечивает лучший контакт влажного свежепроросшего солода с горячим воздухом, но неизбежным следствием ворошения на этих этапах является сморщивание солода.
В современных прямоугольных солодорастильно-сушильных ящиках применяют поперечный шнек, располагаемый немного выше сушильной решетки. Шнеки-ворошители системы Saladin перемещают солод более бережно, чем поперечные шнеки. При этом минимизируется истирание ростков и их отходы под сушильной решеткой. Материал подается на горизонтальный транспортер вдоль продольной стороны ящика. Продолжительность разгрузки соответствует длительности прохода ворошителя.
Вентиляция прямоугольных солодорастильно-сушильных ящиков осуществляется с лицевой стороны. При непрерывном ведении проращивания и сушки продолжительность обоих процессов может составить всего 24 ч. Обычно продолжительность подсушивания (подвяливания) и сушки составляет не более 33 ч, в связи с чем необходимы установки для отопления и вентиляции сушилки, рассчитанные на 4 ящика. Такое увеличенное время сушки позволяет снизить подачу воздуха примерно до 3000 м3/т солода в час, благодаря чему потребность в энергии, несмотря на высокую загрузку, может составить 40 (кВт · ч)/т солода. Расход тепла на тонну солода составляет в среднем около 3800 МДж или 900 Мкал на 1 т солода. Следует отметить, что прямоугольные солодорастильно-сушильные ящики частично оборудуются типовыми ящиками с ситами, площадь живого сечения которых составляет около 20 %. Этого может оказаться недостаточно для подвода тепла и является недостатком таких моделей. В других типах ящиков предусмотрены обычные сита с площадью живого сечения 30-40 %.
Вентиляционные устройства используются те же, что и в высокопроизводительных одноярусных сушилках. Они состоят из канала свежего воздуха, шахты рециркуляционного воздуха и устройства для отвода отработанного воздуха. При использовании вентиляторов более высокой производительности можно сократить продолжительность подсушивания и сушки.
Сокращение фазы подсушивания до 28 ч в целях более эффективного использования периода проращивания обычно связано с необходимостью форсирования процесса подсушивания по расходу воздуха и температурному профилю. Так, например, производительность вентилятора увеличивают до 3000 м3/т · ч, что вызывает повышение потребления энергии. Дальнейшее сокращение процесса подсушивания и сушки при добавлении дополнительных ящиков (до 6) требует проведения суточной сушки, что позволяет поддерживать 24-часовой ритм (при подсушивании требуется производительность 3300-3700 м2/т ∙ ч). Необходимость экономии энергии привела к объединению двух растильно-сушильных ящиков, причем воздух, отводимый из одного ящика после «прорыва», служит для нагревания воздуха для подсушивания в следующем ящике. Для этого требуется воздуховод рециркуляционного воздуха, еще одна группа вентиляторов, а также дополнительная система отопления для нагревания смеси свежего и рециркуляционного воздуха для подсушивания. Общая продолжительность подсушивания и сушки составляет, в зависимости от отдельного цикла 2 24-28 ч.
Если загрузка описанных выше ящиков производится из традиционной установки для замачивания или так называемым «моечным шнеком», в другом типе сушильно-растильных ящиков вместимостью 300 τ используется иной принцип. Ящики объемом 630 м2 с помощью редлера загружают зерном сухим способом (загрузка длится 5 ч), материал выравнивают и интенсивно увлажняют устройством орошения, установленным на ворошителе. При этом скорость перемещения ворошителя составляет всего 0,2 м/мин. Спирали ворошителя перемешивают воду и зерно со скоростью 42 об/мин. Вода подводится по лотку, располагаемому вдоль стенки ящика. При последующих циклах орошения каретка ворошителя перемещается быстрее, а шнеки, наоборот, вращаются медленнее. Такое увлажнение очень эффективно (общий расход воды составляет 0,9 м3/т, лишь на 30-40 % выше теоретического). Вентиляционные установки (5 вентиляторов общей производительностью 600 м3/т ч) обеспечивают хорошее распределение воздуха по всей длине ящика. Для сушки 6-ти вентиляторов (общей производительностью по воздуху 3800 м3/т солода ч) устанавливают в машинном зале. Обогрев производится 6-ю калориферами с газовым отоплением. Разгрузка солода выполняется через 5-6 ч при помощи устройства, в котором материал наклонным шнеком перемещается на транспортер. Рабочий цикл таких крупных секций составляет: 2 сут на замачивание, 5,5-6 сут на проращивание и 11,5 сут на сушку. Разгрузка и загрузка занимают один рабочий день.
Круглые солодорастильно-сушильные ящики бывают одно- и многоярусной конструкции. В целях рекуперации и экономии энергии их разделяют на собственно солодорастильные ящики и сушилки двухъярусной конструкции. Интересным решением в этих солодорастильно-сушильных ящиках является то, что сушильный воздух направлялся но центральному каналу через ряд изолированных, плотно закрывающихся задвижек под сушильную решетку, предназначенную для подсушивания. Длина такого воздуховода невелика (например, в секциях на 200 τ свежепроросшего солода - около 8 м). Рециркуляционный сушильный воздух отводится по отдельному воздуховоду. Еще один воздушный канал предназначен для нагревания свежезамоченной растильной грядки влагонасыщенным воздухом, отводимым в процессе подсушивания.
Аналогичный принцип используется в одноярусной системе Unimalzer, где сушильный воздух также подводится извне. Эту систему выпускают как в виде небольших секций (на 3 т), так и крупных модулей (на 200 г).
В большинстве рассмотренных типов солодорастильно-сушильных установок проращивание ведется по тем же принципам, что и в системе Saladin. Как мы уже отмечали, после замачивания (в течение 1-2 сут) загрузка производится моечным шнеком или «сухим» способом. И в том и другом случае продолжительность пребывания зерна в солодорастильно-сушильном ящике увеличивается. Рекомендуется после 1 сут замачивания (21-26 ч) выгружать замоченный материал влажностью 38 % и ожидать прорастания следующие 12-24 ч в хорошо нагретой от предыдущей сушки атмосфере помещения для проращивания, после чего провести целенаправленное орошение до влажности 45-47 %. Таким образом, в течение почти 5,5 сут. можно получить свежепроросший солод вполне удовлетворительного качества, то есть процесс проращивания вместе с подсушиванием хорошо укладывается в недельный ритм.
Стационарные (статические) солодовни, как и рассмотренные растильно-сушильные ящики, позволяют загружать партии ячменя порядка 150-300 т. Несмотря на все недостатки, отсутствие операции транспортирования свежепроросшего солода имеет
положительное значение, однако следует учитывать, что (по крайней мере у прямоугольных солодорастильно-сушильных ящиков) выгрузка замоченного материала и сушеного солода требует затрат времени и средств.
Солодорастильно-сушильные ящики являются логическим продолжением конструкции известных «башенных» солодовен, где имеются большие мощности для замачивания. Добавление лишь одного солодорастильно-сушильного ящика требует сооружения комплектной сушильной и вентиляционной установки, экономическая эффективность которой может быть достигнута только в случае ее последующего расширения.
1.6.2.4. Системы солодоращении непрерывного действия. Из старых солодовен непрерывного действия и небольшой производительности, которые в настоящее время интересны только как образец инженерно-технической мысли, на некоторых крупных солодовнях смогла утвердиться система Saturn. Она состоит из двух аппаратов для замачивания, одной внешней кольцевой решетки для проращивания и одной внутренней решетки для сушки. Суточная производительность ее последней модификации составляет 200-240 т зерна.
Прямоугольные замочные аппараты глубиной 3 м загружаются транспортным устройством с регулируемой скоростью (средняя производительность - 10-12 т/ч), в них добавляется вода, и в течение 5-7 ч зерно перемешивается с водой. Благодаря продувки сжатым воздухом достигается эффект очистки. Затем материал перекачивают в следующий замочный аппарат и воду заменяют свежей. Здесь процесс замачивания повторяется, и через 5-7 ч материал перегружают на внешнюю кольцевую решетку для проращивания, отводя воду через вибросито. Эта решетка общей площадью 1650 м2 разделена на четыре секции (секции I и IV вдвое меньше секций II и III). Производительность вентиляционных установок для меньших секций составляет около 300 м3/т · ч, а для больших - около 700 м3/т · ч. Кольцевая решетка вращается при помощи гидравлических устройств (продолжительность одного оборота в зависимости от требуемого качества солода составляет от 2 до 15 сут, как правило, 6-7 сут). Охлаждение производится смесью свежего и рециркуляционного воздуха, а нужная температура достигается с помощью холодной воды. Пo окружности кольцевой решетки смонтированы 7 шнековых ворошителей с распылительными форсунками, позволяющими осуществлять последовательное повышение влажности проращиваемого материала.
Свежепроросший солод перегружается шнеком в соседнее сушильное отделение, занимающее на внутреннем кольце площадь 4600 м2, за один оборот которого в сутки высушивается 350-450 кг готового солода/м2. Сушильная решетка разделена на четыре секции (температурные зоны); дополнительная секция служит для охлаждения солода, а еще в одной секции происходит выгрузка свежепроросшего солода. Секции сушки I и II больше по размеру (в них производится подсушивание, производительность по воздуху - 250 000 м3/ч), чем зоны III и IV, где меньшее количество воздуха (100 000 м3/ч) нагревают до температуры сушки. Отводимый из зоны IV сухой воздух направляют обратно в секции подсушивания (в зависимости от влажности воздуха секции III эту операцию можно осуществить и с отводимым из нее воздухом).
К преимуществам такой системы солодоращения относят относительно низкую производительность транспортирующих устройств (8-10 т/ч), возможность выбора параметров вентиляционных, охлаждающих и нагревающих установок в соответствии с той или иной секцией проращивания и сушки, возможность экономии энергии и воды, а также простоту автоматизации отдельных процессов. При этом следует учитывать, что в таких установках перерабатываются крупные партии гомогенного ячменя. Переход к изготовлению солода иного качества осуществляется изменением условий проращивания, а переход от одного типа ячменя к другому (например, от двухрядного на многорядный) осуществляется путем изменения скорости вращения кольцевых сит.
1.6.2.5. Сушилки непрерывною действия. В целях экономии энергии и прежде всего равномерного расхода тепла в 1980-е гг. были разработаны новые типы сушилок непрерывного действия, но практическое применение нашла лишь вертикальная сушилка фирмы Lausmann.
Параллельно расположенные сушильные шахты оснащены обычными профилированными решетками с несущими рамами, причем модули соединены друг с другом. Шахты разделены на 3-4 секции, соответствующие отдельным фазам сушки, между которыми имеются зоны, принимающие на себя давление столба солода и служащие выравниванию процесса удаления влаги внутри зерна. Сушка осуществляется сверху вниз - из ящика для проращивания через бункер в шахту для сушки так, что воздух для подсушивания контролируемо удаляется. Вентиляция осуществляется сквозь слой солода. По сравнению с описанными установками в вертикальных сушилках периодического действия слой солода всегда продувается только в направлении отвода сушильного воздуха. Отработанный воздух из секции 4. нагретой до 80-82 °С, направляется вновь к фронтальной стенке участка сушки 3, где он, смешиваясь со свежим нагретым воздухом, нагревается до требуемой температуры 70-72 °С и проходит через солод. Отработанный воздух из этой зоны подводится к стороне входа воздуха зоны подсушивания, смешивается со свежим воздухом и разделяется на два потока, - в зону 2 с температурой 60-62 °C; в зону 1 с температурой 50-55 °С. Из них отработанный воздух покидает сушилку в насыщенном состоянии с температурой 26-28 °С и поступает в теплообменник для сушки, где отдает тепло подводимому потоку свежего воздуха. Эта система полностью автоматизирована, при этом регулируемый параметр (температура отводимого воздуха зоны 3) меняется 4 раза в час в зависимости от процессов загрузки и разгрузки. Сначала эта температура составляет 42 °С, а после загрузки немного снижается из-за сильного испарения воды; затем в течение 15-17 мин она вновь достигает значения 42 °С. Сушилка оснащена 4-мя воздушными калориферами, которые отрегулированы на температуры 80, 70, 60 и 50 °C (с возможными вариантами). Удельный расход воздуха возрастает (из-за смешивания с нагретым свежим воздухом) с 1500 м3/ч на 1 т готового солода в фазе сушки до 3000 м3/ч на 1 т. Нагрев воздуха обеспечивается не только теплообменником, но и отводимым от секции охлаждения высушенного солода теплом.
Для выработки теплоты используются два модуля блочных термоэлементов с газовым двигателем, два компрессорных тепловых насоса с газовым двигателем и один бойлер с газовым отоплением. Дополнительно имеется возможность обогревать вертикальную сушилку теплом, подаваемым по сетям централизованного теплоснабжения. Газовый двигатель отдает частичную теплоту двигателя и отработанного газа в систему подачи горячей воды, обогревающей вертикальную сушилку. Конденсатор компрессорного теплового насоса с газовым двигателем нагревает подогретый свежий воздух из теплообменника, а испаритель теплового насоса служит для производства холода для солодорастильного ящика. Удельный расход тепла с параллельной работой энергосистем составляет в среднем в год около 1950 МДж/1 т готового солода (450 Мкал/1 т), а общий удельный расход электроэнергии - около 35 кВт/1 т готового солода.
1.6.2.6. Многоярусные сушилки. С 1940-х гг. многоярусные сушилки строились лишь в отдельных случаях и сегодня встречаются на крупных предприятиях относительно редко. Поэтому мы рассмотрим лишь основные элементы конструкции новых многоярусных сушилок. Размещение нескольких решеток друг над другом требует возведения высоких зданий башенного типа сравнительно небольшого поперечного сечения, а также разработки отопительной и вентиляционной систем. Обогрев сушилок производится в результате сжигания топлива с теплотворной способностью около 20 000 кДж/кг (4700 ккал/кг). Используются в основном жидкое и газовое топливо, а также нагревательные элементы для нагрева пара или воды. Образующиеся в результате сгорания газы отводятся вверх по облицованному шамотным кирпичом каналу в тепловую камеру и оттуда направляются в трубы теплообменника, поверхность которых является греющей поверхностью сушилки. Отношение площади поверхности нагревателя к площади поверхности сушилки колеблется в зависимости от производительности, конструкции и назначения сушилки от 2,5 до 8: 1. Высота тепловой камеры имеет большое значение, поскольку от нее зависит высота естественной тяги нагретого воздуха. В зависимости от производительности и конструкции сушилки высота нагревательной камеры может быть разной. Расход воздуха регулируется с помощью заслонки.
Сушильные решетки располагаются одна над другой, и в зависимости от их числа сушилки бывают двух- и трехъярусными. Почти повсеместно применяемые в современных сушилках профилированные решетки имеют площадь перфорации 30-40 %. Решетки, изготовляемые из перфорированных листов, используют главным образом для приготовления темного солода. Высота пространства над нижним ситом - 2 - 3 м, над верхним 4-8 м (большая высота применяется для производства светлого солода). Заканчивается это помещение вытяжным каналом - широкой каминообразной надстройкой высотой 6-10 м. Канал снабжен поворотной шлемообразной насадкой, гарантирующей беспрепятственный выход водяных паров.
Тяга и расход необходимого для сушки свежепроросшего солода воздуха в значительной степени зависят от расстояния между верхним краем нагревательных труб и выходом из вытяжного канала, загрузки на 1 M2 площади сушилки, температуры и влажности наружного воздуха. Производительность вытяжных вентиляторов составляет 1500-2000 м3/ч на 1 τ солода. Они оснащаются регуляторами, служащими для изменения подачи воздуха на различных стадиях сушки. Потребление электроэнергии составляет 10-12 (кВт ч)/т солода.
Горизонтальные сушилки с несколькими ярусами снабжаются отдельным лопаточным ворошителем с шириной захвата 80-100 см. На нижнем ярусе устанавливается ворошитель с зубьями, что обеспечивает большую степень разрыхления материала. При большой загрузке верхний ярус оснащается ворошителем системы Saladin.
Основные показатели производительности многоярусных горизонтальных сушилок приведены ниже.
Площадь сушки на одном ярусе 10-200 м2
Загрузка верхнего яруса (30-200 кг/м2 в пересчете на сухой солод)
Высота загружаемого слоя материала и удельная нагрузка при получении светлого солода:
без вентилятора 30-40 кг/м2
с вентилятором (при загрузке 200 кг/м2) 60-70 кг/м2
Высота загружаемого слоя материала и удельная нагрузка при получении темного солода:
без вентилятора 60-70 кг/м2
Продолжительность сушки:
