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        行業解決方案

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        1.1啤酒行業糖糊化鍋、煮沸鍋疏水與溫度控制
        發布時間:2016-8-15 10:55:43

        一、啤酒釀造工藝過程及蒸汽的作用:

        1、糖化工藝:

        將粉碎的麥芽和淀粉質輔料用溫水分別在糊化鍋、糖化鍋中混合,調節溫度,使麥牙分解并溶于水。糖化鍋先維持在適於蛋白質分解作用的溫度(50~55℃),在此溫度范圍內保溫進行蛋白休止。將糊化鍋中液化完全的醪液兌入糖化鍋后,維持在適於糖化作用的溫度(62~67℃),在此溫度范圍內保溫進行糖化休止,以制造麥醪。這個溫度范圍內發酵度最高,低于或高于此溫度范圍,可發酵性糖和最終發酵度都降低。

        糖化過程中,蛋白質休止和糖化休止的溫度和時間若不達標,會導致糖化中酶的分解活力迅速下降,淀粉分解困難,麥汁濃度不能保證,生產效率也會降低,以及其間酒花添加的時間均不能很好掌控,糖化醪PH不合格,直接影響到啤酒的質量。因此,這階段對溫度、加熱時間的控制尤其重要。下面我們分別闡述。

        2、氣動控制閥在糖化工藝中的應用

        2.1糖化的主要設備包括糖化鍋,糊化鍋,回旋沉淀槽,煮沸鍋,麥汁過濾槽。

        糖化工藝中,要求控制保溫溫差±0.5℃,保溫時間±2分鐘,要求非常嚴格,一般使用氣動控制閥來實現各階段的溫度自動控制,為了確保精度和壽命,選用波紋管密封氣動控制閥最為合適。

        因為波紋管密封氣動控制閥有以下優點

        A、閥桿為波紋管密封結構,零泄漏;一旦到了設定的參數,閥門可以立即實現切斷動作,關閉閥門。若使用傳統填料密封控制閥,一旦到了設定的參數,首先需要克服填料對閥桿的摩擦阻力才能關閉閥門,時間上滯后一點,也就意味著控制偏差增大了,溫差很難控制到±0.5℃,但是波紋管密封的就可以做到。

        B、密封面堆焊了司太立合金,且閥門關閉時為平面密封,耐沖蝕性能優秀,長期使用也不容易泄漏,因此長期使用后控制精度還是很高,而其他線密封結構的控制閥就很難做到這一點。

        2.2因為糖化工藝是一個非常嚴苛的、變化的溫度過程控制,與啤酒的品質和口味息息相關,實在是很重要,不允許有任何意外超溫的情況出現,所以很多用戶還會在氣動控制閥前加裝一個氣動切斷閥。這個切斷閥以前大多數時候選用的是氣動球閥,但是因為球閥是軟密封,長期用在高溫蒸汽上,密封面很容易老化、磨損變形,導致泄漏,閥門壽命較短,近年大家逐步會選用氣動波紋管截止閥替代氣動球閥。

        因為氣動波紋管截止閥有以下優點

        A、利用角行程氣缸作為執行機構,確保了該閥既有截止閥的密封性能,又有球閥的快速開關性能。

        B、既解決了傳統氣動球閥不耐沖蝕、不耐高溫,密封件易老化、易泄漏、使用壽命短等問題, 又解決了傳統直行程切斷閥在流體突然增壓時,閥桿易變形、氣動機構易被頂開失效而產生泄漏等問題;

        C、閥桿為波紋管密封結構,零泄漏。

        安裝圖如下:


        3、疏水閥在糖化工藝中的應用及常見問題

        我們知道,糖化的溫控要求非常嚴苛,為了確保準確的升溫時間和溫度,疏水閥也是非常關鍵的,若疏水閥選型不對或閥門質量不好,則會出現疏水不及時,積水、水錘等現象,不僅設備容易損壞,而且在規定的升溫時間內物料達不到工藝要求的溫度。從而導致糖化中酶的分解活力迅速下降,淀粉分解困難,麥汁濃度不能保證,生產效率也會降低,以及其間酒花添加的時間均不能很好掌控,直接影響到啤酒的質量。若疏水閥泄漏,又達不到節能降耗的要求。

        3.1糖化鍋常見問題

        實際生產中,很多用戶都碰到了同樣的問題----水錘!

        糖化鍋和糊化鍋在換熱過程中,會出現“砰砰”的聲音,就是說系統內出現了水錘和振動。這是什么原因造成的呢?

        從兩方面來分析:

        A、水錘來自于設備內部;

        B、水錘來自于疏水閥的后端。

        糖化鍋的進汽管上都會安裝氣動控制閥或氣動切斷閥,排水管上安裝2-3個疏水閥,若這個疏水閥是杠桿浮球疏水閥,我們常常發現,有時候是疏水閥那泄漏蒸汽,有時候又是無法排水,積水嚴重,水錘也很嚴重,這個主要是兩個原因造成的:

        因為杠桿浮球疏水閥在設計時廠家一般都會要求疏水閥前管道里積水,所以設計的水位相對高一點,實際生產中,疏水閥前管道里就會積水,若設備安裝得很低,與疏水閥的高度差很小,冷凝水極可能會積存到設備加熱盤管內。當物料被加熱到接近設定溫度時,控制閥的開度變的越來越小,逐步關閉,這時盤管內蒸汽迅速冷凝,形成真空負壓,當壓力降到小于疏水閥后背壓時,冷凝水會被吸進設備內,尤其是當疏水閥后沒有安裝止回閥或止回閥失效時,公共回收管內的冷凝水大量回流,首先冷凝水迅速積滿疏水閥腔體(一般僅需要幾公斤的冷凝水就會把疏水閥腔體灌滿),浮球浮起,冷凝水繼續回流到設備盤管內,造成強大的水力撞擊聲音,就是我們常說的水錘。當產品溫度下降,控制閥再次打開時,高壓蒸汽沖進來,因為盤管內有大量冷凝水,也會產生水錘。

        出現水錘的同時,會導致設備此時無法升溫,因此,客戶會感覺到,開始階段一切都正常,升溫也很快,但就是接近設定溫度時,發現溫度很難再升上去,同時伴隨水錘沖擊聲音和振動。

        解決辦法:

        A、用自由浮球疏水閥替代杠桿浮球疏水閥,因為自由浮球疏水閥是真正的連續排放,疏水閥前管道內和設備內不會有積水,也就不會產生水錘了。

        B、同時在每一個疏水閥后單獨安裝有效的止回閥,防止回收管內的冷凝水回流到設備內。

        總之,針對前端有氣動控制閥、后面冷凝水又要回收到公共回收罐去的類似設備,最佳方案是:選用自由浮球疏水閥+止回閥,就可以解決水錘問題!

        閥門安裝圖如下:

         

        4、煮沸工藝:

        用過濾槽或過濾機濾出麥汁后,濃度較低,因此要在煮沸鍋中把麥汁煮沸,將多余的水分蒸發掉,將麥汁濃縮,使濃度達到工藝要求。煮沸強度用蒸發率來衡量,蒸發率是指單位時間內(1h)蒸發的水分占整個混合麥汁量的百分比。

        蒸發率(%)=(V1-V2)/V1T

        式中V1—混合麥汁量(100L),V2—煮沸后的熱麥汁量(100L),T—煮沸時間(h)

        一般來說,蒸發率在8%-12%煮沸效果較好,煮沸時間在90分鐘左右。

        以5-6分鐘蒸發100L水為最佳,7-8分鐘蒸發,200L水為中等。

        在煮沸過程中添加酒花,使有效成分在高溫下溶出,等煮沸完成后,熱麥汁進入回旋沉淀槽中分離出熱凝固物,即得澄清的麥汁。若超溫,煮沸強度過大,會出現麥汁溢出鍋外,酒花油過多蒸發損失,使啤酒的香味減低。

        常用設備為煮沸鍋;煮沸鍋又分為體內加熱和體外加熱兩種,如下圖: 

         

                                                           帶能源儲存的低壓煮沸系統


         


        煮沸工藝與糖化工藝類似,也是分段控制的,疏水閥和控制閥的選型和要求,參考糖化鍋即可。不過,煮沸鍋的蒸汽消耗量比糖化鍋大很多,因此,往往需要3-4個自由浮球疏水閥并聯使用才能滿足要求。


        二、釀造車間CIP系統

        CIP系統在啤酒廠的釀造和包裝車間都需要使用,工藝要求和常見的問題,與其他行業的CIP類似,說明詳見《3.2 CIP蒸汽管道閥門配置》。



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