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啤酒厂强制煮沸加热器应用
时间:2017/12/6    作者:编辑:陈露    文章来源:北京燕京啤酒股份有限公司
 

麦汁煮沸是啤酒工厂麦汁制备过程中的关键工序之一,同时也是啤酒生产中最为耗能的环节,一个好的煮沸系统可在低能量消耗的同时得到最高品质的麦汁。目前我国大中型啤酒厂大多采用内加热器的常压煮沸、低压煮沸、低压动态煮沸、或几种方式的组合煮沸,这些煮沸方式都能满足啤酒麦汁煮沸的工艺要求,但是不同的煮沸方式煮沸的时间、蒸发量、内加热器清洗频次以及蒸汽的消耗量是不同的,因此在啤酒生产和啤酒设备制造企业对于煮沸方式和内加热器的研究革新一直没有停止过,努力使在提高麦汁质量的前提下,降低煮沸时间及能耗、减少清洗频次,这对于麦汁煮沸具有十分重要的意义。下面介绍一种新型强制煮沸加热器煮沸技术。
强制煮沸加热器煮沸技术目前在国内少数啤酒厂使用,这种煮沸技术可以有效降低麦汁的热负荷,保护对泡沫起积极作用的蛋白质,促进风味物质的形成,同时能去除麦汁中不利口味的物质,减少游离DMS。强制煮沸加热器还可以将煮沸所需能源减到最小,煮沸参数可独立控制以应对不同的原材料质量或啤酒种类,有可控且恒定的蒸发量,内加热器加热表面上结垢少,减少煮沸锅CIP清洗次数。此项技术成熟、先进、经济、实用,如果能广泛应用到啤酒生产企业,在节能、降耗、增效以及提高产品质量方面,可以为企业带来意想不到效益。北京燕京啤酒股份有限公司已经成功使用此套设备。
一、原理
普通内加热器是列管式换热器,壳程通入饱和水蒸气,管程的麦汁自下而上流动,麦汁受热在加热管的上段沸腾,流经锥形管段,冲向顶部伞形分布罩,经分布罩反射,洒向煮沸锅的上部空间,同时将锅内上部空间的麦汁泡沫击碎,避免溢锅现象的发生,煮沸产生的二次蒸汽,由排汽筒排出,经二次蒸汽回收系统回收热量,麦汁在煮沸锅内继续循环、加热。因此内加热器的传热有二方面作用,一是蒸汽通过管壁对麦汁进行加热,使麦汁温度升高;二是麦汁在管段的上部受热后沸腾产生汽泡,麦汁的密度减少,而管段的下部麦汁密度不变,二者的密度差所产生的压差使管内的麦汁上升,煮沸锅内麦汁补充到加热管内,这样就形成了全锅的麦汁循环。
强制煮沸加热器的核心是安装在加热列管束上方的一个文丘里喷嘴(如图1)。由一台外部泵驱动,麦汁通过中央管向上输送。这将在喷嘴外部区域创造真空,从而强化麦汁在管束中的流动。当每小时循环麦汁量是煮沸量的8倍时,文丘里喷嘴也几乎能够产生同样的循环量。设计时,4 m/s 被定为麦汁流的最大速度。
二、工艺
强制煮沸系统有两个循环回路:内加热器的自然循环和泵循环。(如图2)煮沸过程分为三个阶段:阶段1:由能量供给引起的自然循环和泵循环 。阶段2: 减少能量供给下泵循环。阶段3: 由能量供给引起的自然循环和泵循环。麦汁的循环可以与总蒸发量独立开来。在不同的泵的速度下和不同的阶段,可以得到不同的参数以控制煮沸工艺。
在传统的煮沸系统中,麦汁的循环及游离DMS含量的减少都与蒸发有关。在煮沸过程中游离DMS必须去除到这样的程度,即使在回旋沉淀槽中游离DMS含量会增加,但也不会超过100 µg/l 的风味阈值。
游离DMS在冷却的麦汁中保持恒定,如图3。
强制麦汁煮沸允许麦汁的循环与蒸发独立开来。在煮沸工艺阶段2,麦汁仅通过外部的泵和文丘里喷嘴循环。强制麦汁煮沸工艺因此允许在减少能量输入的情况下减少游离DMS含量,如图4。
三、影响
强制内加热器加热列管中强烈的麦汁流增加了与加热表面的热传递,因此平均加热温度可以减少,从而列管中的结垢也显著减少,仅需很少次数的中间清洗。煮沸锅内麦汁的循环次数的增加可以使麦汁均匀混合并保证了煮沸过程中热凝固物很好地形成,如图5。
四、比较
强制内加热器煮沸与传统内加热器煮沸优势比较:
1.能降低总蒸发量到约4 %-4.5 %,并可通过蒸汽流量计精确控制。
2.改善热传递降低麦汁的热负荷和减少加热列管的结垢。
3.由于减少了内加热器清洗次数,从而可减少清洗时间、清洗剂用量和水的用量。
4.麦汁在加热和煮沸阶段均匀地混合。
5.不利口味物质的有效蒸发与总蒸发量独立。
6.保护对泡沫起积极作用的蛋白质并改进啤酒风味的稳定性。
五、改造
传统的内加热器可以改造成强制内加热器煮沸系统,文丘里喷嘴带有麦汁分配罩及循环泵均与内加热器连接,更换现有的加热器列管并增加麦汁中央管。如图6
六、示例
在北京燕京啤酒股份有限公司投入使用前后对比:
1.总蒸发量从原来的6~8%降低到4~6 %以下,蒸汽总消耗量从原来的25 t/次糖化降到18 t/次。
2.煮沸锅内加热器清洗频次从原来的4锅清洗一次降为25锅清洗一次。
3.煮沸终了时DMS值为25-30ppb,可凝固性氮为12-18ppm。

综上所述,强制煮沸加热器技术在保证产品质量的前提下减少了蒸汽用量以及CIP清洗水和清洗剂用量,这对于面临着日益激烈的市场竞争和环保压力的现代啤酒企业,无疑是一个值得推广的节能减排的技术项目。此技术的应用可以有效地降低成本,保证产品的质量和产量的提高,获取更大的经济和社会效益。

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