Кипячение при низком избыточном давлении с накопителем тепловой энергии

⇐ ПредыдущаяСтр 60 из 169Следующая ⇒

Вследствие применения теплообменных установок на различных производственных участках варочного цеха обычно образуется большой избыток теплой воды, которой трудно найти применение. Однако в варочном цехе нужна горячая вода с достаточно высокой температурой, которую можно использовать для целей обогрева при небольшом подводе дополнительной теплоты. Кроме того, необходимо использовать даже небольшую разность температур и накапливать горячую воду для использования по мере появления потребности в ней. Это возможно осуществить с использованием теплоизолированных систем с накоплением тепловой энергии (рис. 3.80).

Испарившаяся в сусловарочном котле (3) вода конденсируется в конденсаторе вторичного пара (4), тогда как охлаждающая вода в противотоке нагревается до 97°С. Нагретая до 97°С вода вводится в верхнюю часть накопителя энергии (5). Этой горячей водой из верхней части накопителя энергии можно нагревать неохмеленное сусло, находящееся в сборнике (1) или затор в заторном аппарате (6). Возможны и другие объекты для обогрева, но следует обращать внимание на то, чтобы горячая вода при этом не остывала.

Горячая вода хранится в хорошо теплоизолированных накопителях энергии, при этом в процессе работы происходит постоянное смещение пограничного слоя между очень горячей и менее горячей водой соответственно расходу накопленной тепловой энергии Толщина смешанной зоны зависит от конструкции накопителя и составляет для узких накопителей лишь 10-20 см

При таких системах накопления тепловой энергии можно долгое время хранить избытки теплоты и в любой момент использовать их. При этом важно следить за тем, чтобы стремление использовать малейшие температурные перепады не привело бы к тому, что температура в накопителе опустилась до слишком низкого уровня.

Экономия первичной энергии по сравнению с традиционным кипячением без повторного использования теплоты составляет;

· для кипячения при низком избыточном давлении около 40--50%;

· для кипячения при низком избыточном давлении с накопителем энергии около 60-70%

Потребление энергии при кипячении сусла

Сусловарочный котел является самым большим потребителем энергии во всем цикле приготовления сусла. Поэтому следует совершенно точно представить, как повысить экономическую эффективность.

Потребление энергии выражается в кВт • ч или кДж, при этом:

· 1 кВт • ч = 3, 6 МДж = 860 ккал.

Мы знаем также, что обычные теплоносители имеют следующую теплоту сгорания (см. также раздел 10.2.1):

· природный газ- 11, 20 кВт • ч/м³;

· топочный мазут - 10, 14 кВт • ч/л;

· дизельное топливо- 11, 16 кВт • ч/кг;

· каменный уголь - 8, 95 кВт • ч/кг.

При этом для варочного цеха можно принять КПД равным 80%, то есть в варочном цехе эффективно используется около 80% энергии.

Исходным пунктом нашего рассмотрения является потребление энергии, которое мы имеем при использовании традиционного сусловарочного котла.

Потребление энергии при нагреве сусла до кипения

Обычное неохмеленное сусло при полном наборе имеет температуру около 75°С. Чтобы довести его до кипения, требуется подведение около 3 кВт • ч/гл = 10, 5 МДж теплоты.

Потребление энергии при традиционном способе кипячения

Если мы кипятим сусло 90 мин при 100°С и при этом в нашем сусловарочном котле достигается степень испарения около 12%, то нам потребуется:

· на 1 гл готового сусла около 14 кВт • ч (12 000 ккал).

Экономия энергии при переходе к кипячению при низком избыточном давлении

При кипячении с низким избыточным давлением (КНИД) общее время кипячения существенно сокращается в связи с повышением температур и ускорением процессов растворения и превращений веществ. И если вместо прежних 12% (10-15%) здесь испаряется только 5-7%, то по сравнению с традиционным кипячением экономится 6 кВт • ч/гл готового сусла, так что здесь требуется:

· на 1 гл готового сусла около 9 кВт • ч (= 7740 ккал).

Эту существенную экономию получают благодаря лишь уменьшению степени испарения.

Сделаем короткий расчет:

Задано: какова экономия при переходе к КНИД, если за год производят 1700 варок с выходом по горячему суслу 560 гл при стоимости мазута 0, 43 немецких марок/л?

Для производства 1 гл сусла при традиционном способе кипячения = 14 кВт • ч/гл;

для производства 1 гл сусла =9 Квт • ч/гл

при КНИД экономия = 5 кВт • ч/гл.

теплота сгорания топочного мазута 10, 14 кВт • ч/л.

Для получения первичной тепловой энергии 5 кВт • ч расход топочного мазута составит 0, 49 л.

Стоимость 0, 49 л мазута составит 0, 21 немецких марок.

Экономический эффект составил бы:

· для 560 гл - 118 немецких марок;

· для годового производства 1700 варок - 200600 немецких марок.

Конденсат вторичного пара

При кипячении сусла испаряется вода в виде вторичного пара, который на предприятиях Германии конденсируют и при этом не только получают обратно существенную часть энергии, содержащейся во вторичном паре (см. раздел 3.4.2.5.1), но одновременно получают пригодную к использованию для различных целей воду. Однако поскольку конденсат вторичного пара содержит ряд нежелательных веществ (ДМС, карбонилы старения и др.), то повторное использование его в качестве пивоваренной воды нельзя рекомендовать. Дополнительно подготовленный конденсат вторичного пара (желательно - методом обратного осмоса) может применяться в таких операциях, как:

· вода для предварительной промывки оборудования в системах безразборной мойки;

· вода для охлаждения в конденсаторах вторичного пара;

· питающая вода для паровых котлов;

· вода для мойки ящиков;

· вода для мойки силосов для дробины;

· вода для промывки дна фильтр-чанов и вирпулов;

· вода для смазки лент из синтетических тканей на линии розлива.

Сборник сусла

Заторные аппараты и фильтр-чан заняты до тех пор, пока длится затирание или фильтрование затора. При этом сусловарочный котел должен использоваться от момента начала сбора первого сусла до выгрузки горячего охмеленного сусла и является поэтому дольше всего используемой емкостью варочного агрегата. Если в сутки делают всего лишь несколько варок, то это не играет особой роли, но если оборачиваемость варочного агрегата в сутки составляет 8 или более варок, то возникает проблема с занятостью сусловарочного котла, так как в тот момент, когда уже нужно было бы его снова заполнить первым суслом, котел все еще занят (рис. 3.81).

В связи с этим при конструировании современных варочных агрегатов пришли к необходимости установки между фильтр-чаном и сусловарочным котлом сборника сусла, представляющего собой не обогреваемую, но хорошо изолированную буферную емкость, которая позволяет сохранить производственный ритм работы варочного агрегата.

Конечно, можно было бы установить второй сусловарочный котел, чтобы иметь возможность работать более гибко и при определенных условиях это возможно было бы необходимо, но не обогреваемая накопительная емкость безусловно дешевле, чем относительно дорогой сусловарочный котел

Имеется возможность при перекачке сусла в сусловарочный котел подогревать его с использованием теплообменника. В качестве теплоносителя лучше всего подходит горячая вода, которая была нагрета, например, в конденсаторе вторичного пара (см раздел 3.4.25.3).

Технология кипячения сусла

Для кипячения сусла особенно важны два связанных между собой процесса:

· кипячение сусла;

· превращение горьких веществ хмеля.

Кипячение сусла

Как правило, кипячение сусла начинается после осуществления полного набора неохмеленного сусла

Продолжительность кипячения составляет 60-70 мин. С точки зрения технологии более длительное и интенсивное кипячение дает следующие преимущества:

· горькие вещества хмеля в большей степени переходят в раствор;

· коагулируемый белок осаждается лучше;

· происходит более интенсивное испарение ДМС,

но с каждой дополнительной минутой кипячения возрастают и затраты энергии, поэтому на практике кипятят не дольше, чем это безусловно необходимо.

Важно также, чтобы в конце процесса кипячения, то есть при перекачке горячего сусла в вирпул, сусло имело бы желаемую экстрактивность (см. раздел 3.4.1.3).

⇐ Предыдущая 55 56 57 58 596061 62 63 64 Следующая ⇒