Сушка солода
Полученный при проращивании солод имеет высокую влажность (42–45 %) и не годится для хранения. Он имеет сырые запах и вкус и по своему химическому составу не удовлетворяет требованиям пивоварения:
– в нём нет красящих и ароматических веществ;
– содержится много белков, которые растворяются в воде (и в пиве) с образованием мути;
– в ростках солода содержится алкалоид гордеин, придающий пиву неприятный (горький) привкус.
Для получения качественного продукта свежий солод сушат, влажность его при этом снижается (рис. 29), а температура подводимого воздуха повышается.
В это время изменяются его вкус, цвет, аромат и химический состав. Изменения происходят в результате глубоких биохимических,
химических и физико-химических процессов.
При нормальной сушке эндосперм зерна хорошо растворенного солода приобретает мучнистый вид (в сравнении с ячменем, у которого очень твёрдый эндосперм). Крахмальные зёрна освобождаются от цементирующей их массы из гемицеллюлозы, гумми- и белковых веществ.
При сушке свежепроросшего солода выделяются (по классической схеме) три стадии.
1. Физиологическая.
Температура 30–40С, влажность уменьшается с 43 % до 30 %. Время выдержки 8 ч. В этот период сушки температура приближается к оптимальной для действия ферментов
и их активность существенно повышается. Одновременно продолжаются физиологические процессы. Зерно продолжает расти, но в более благоприятных условиях, чем в солодорастильном аппарате. Происходит развитие зародышевого листка и корешков, активно потребляются углеводы.
Эта стадия также необходима для сохранения ферментов (если начать сразу с высоких температур, то кроме образования стекловидного солода будут разрушены ферменты, что неприемлемо).
2. Ферментативная.
Температура 40–65С, влажность уменьшается с 30 % до 12 %. Время выдержки 8 ч. При таких температурах физиологические процессы подавляются, но действие ферментов продолжается активно и, как следствие, происходит накопление продуктов гидролитического распада. При неоправданно быстром повышении температуры может произойти частичная клейстеризация крахмала и получиться стекловидный солод, что недопустимо.
3. Химическая.
Температура 65–85С, влажность уменьшается с 12 % до 2–3 %. Время выдержки 8 ч. При повышении температуры до 80С действие ферментов прекращается, но химические процессы
продолжаются и даже ускоряются. Продукты распада белков и углеводов вступают во взаимодействие с образованием новых соединений, обеспечивающих характерные для солода органолептические свойства.
При достижении влажности 8 % и дальнейшем постепенном её снижении температура может быть повышена до 85С без заметного увеличения цветности и сохранения активности ферментов, что важно при производстве светлого солода. Надо также учитывать, что стадия подвяливания необходима не только для избежания образования стекловидного солода, но и для того, чтобы сохранить ферменты, полученные в результате проращивания.
При производстве тёмного солода важно получить ярко выраженные ароматические свойства и более высокую цветность, чем в светлом солоде. Для этого сушку ведут в другом технологическом режиме. С этой целью увеличивают время ферментативной фазы для накопления продуктов распада. Для энергичного взаимодействия между продуктами гидролиза фазу химической сушки проводят при повышенных температурах, вплоть до 105С.
Сушилка с опрокидывающейся решеткой
До сих пор существуют одноярусные и двухярусные горизон-
тальные солодосушилки периодического действия мощностью 16 т/сут и более с механизированной загрузкой свежепроросшего солода и выгрузкой готового продукта. Сушилка оснащена нагнетательным вентилятором необходимой производительности и напора.
Высота слоя свежепроросшего солода 0,5–1,0 м; температура агента сушки изменяется от 55 до 85°С. Рециркуляция агента сушки осуществляется в течение 6 ч на последней стадии сушки. Одноярусные сушилки периодического действия имеют простую конструкцию, компактны, обладают высокой производительностью и сравнительно небольшим удельным расходом топлива.
Свежепроросший солод ровным слоем высотой до 1 м загружается на решетку и высушивается в течение 16–18 ч без перемешивания. Полный цикл операций, включающий загрузку, сушку и выгрузку готового продукта, составляет 24 ч.
Недостатком данных сушилок является то, что в них трудно оптимизировать режим сушки. В верхнем слое солода продолжительнее, чем в среднем и нижнем, протекают физиологические и ферментативные процессы, а в нижнем слое продолжительнее идут химические процессы, что не позволяет получить светлый солод необходимого качества.
Круглые, высокопроизводительные сушилки
Современные сушилки оснащены погрузочно-разгрузочными устройствами. Такие сушилки могут иметь одно- и двухъярусную компоновку.
Данные сушилки оснащены погрузочно-разгрузочным устройством, выполненным в виде горизонтального шнека, который может перемещаться в вертикальном направлении. В таких сушилках отпадает необходимость в ворошителе. Решетки выполнены в виде перфорированных листов, имеющих живое сечение отверстий = 30 %. Решетка с наружной стороны
опирается на вращающиеся ролики, которые приводятся во вращение тремя–шестью электродвигателями мощностью по 1–2 кВт. Приводы снабжены устройствами для переключения направления вращения, а также имеют две скорости вращения.
Погрузочно-разгрузочное устройство имеет возможность подниматься и опускаться, а также перемещать материал из периферии к центру или наоборот. Операция загрузки или разгрузки обычно занимает около часа. Для загрузки погрузочно-разгрузочное устройство располагают на высоте, соответствующей предусмотренной толщине слоя.
Транспортировка материала осуществляется от периферии к центру. В дальнейшем после загрузки погрузочно-разгрузочное устройство опускается в нижнее положение. Таким образом, в данных сушилках вращается решетка с материалом, а погрузочно-разгрузочное устройство находится на месте. При разгрузке после окончания сушки при медленно проворачивающейся решетке постепенно погрузочно-разгрузочное устройство перемещает солод от периферии к центральному разгрузочному отверстию.
Весь процесс сушки, включая загрузку и выгрузку, осуществляется автоматически и длится 18–20 ч. Существует также конструкция одноярусной сушилки с круглой неподвижной решеткой. Данная сушилка оснащена погрузочно-разгрузочным устройством, выполненным в виде горизонтального шнека, который может перемещаться в вертикальном направлении.
Решетка в ней закреплена неподвижно, а погрузочно-разгрузочное устройство имеет возможность вращаться вокруг вертикальной центральной оси и перемещать материал в горизонтальном направлении. В таких сушилках также нет необходимости в ворошителе.
Сушка солода непрерывным способом
Сушилка представляет собой металлический корпус, в котором имеются вертикальные ситчатые секции, заполненные солодом,
и воздушные каналы. По высоте воздушные каналы разделены на четыре температурные зоны (начиная сверху) воздухоподводящими коробами и перегородкой. Поэтому воздух в сушилке движется зигзагообразно и более эффективно осушает солод.
В сушильных секциях солод перемещается сверху вниз непрерывным или пульсирующим потоком. Во избежание задержки солода между ситами их делают расширяющимися к низу. Над корпусом сушилки установлена камера подвяливания.
Свежепроросший солод загружается в камеру подвяливания сверху через вращающийся механизм подачи, который вместе с наклонным отражателем обеспечивает равномерную загрузку солода по всей площади камеры. Из камеры подвяливания солод подается вальцами в вертикальные шахты, из которых он опускается в сушильные секции. К корпусу сушилки снизу примыкают разгрузочные шахты, которые, как и загрузочные шахты, препятствуют выходу горячего воздуха в заполненном состоянии.
Разгрузочный механизм состоит из двух вальцовых пар и шнекового разгрузчика, установленного в самом низу. Валики вращаются навстречу друг другу и обеспечивают движение солода в нужном направлении. При остановке валиков движение солода прекращается.
Горячий воздух по коробам подается вентилятором в сушилку, а отработанный воздух отсасывается при помощи второго вентилятора. Сушилки такой конструкции имеют производительность от 5 до 20 т сухого солода в сутки.
Рекуперация теплоты при сушке
Если не удается использовать теплоту применяемого воздуха в сушилке, то воздух выбрасывают в окружающую среду. При этом с воздухом теряется большое количество теплоты (температура отходящего воздуха после подвяливания равна 45–50 °С, а после отсушки – 80–85 °С).
Чтобы применять значительную часть теплоты, выбрасываемой вместе с использованным воздухом, осуществляют частичный нагрев им засасываемого холодного воздуха в теплообменнике со стеклянными трубками. Такой теплообменник состоит из нескольких сотен стеклянных трубок, расположенных горизонтально и закрепленных между стенками канала для выпуска воздуха. Холодный воздух проходит внутри трубок и нагревается теплым отходящим воздухом, проходящим перпендикулярно по межтрубному пространству. Поэтому данный теплообменник является теплообменником с перекрестным током.
Стеклянные трубки применяют в связи с тем, что они значительно дешевле стальных и не подвергаются коррозии. Кроме того, они легко промываются. Экономия энергии при этом довольно существенна. Так, при расходе энергии на нагрев воздуха в сушилке 1091 кВт · ч/т готового солода можно снизить его применением рекуперативного теплообменника до 740 кВт · ч/т готового солода и таким образом получить экономию 351 кВт · ч/т.
Зимой можно получить экономию на 30–35 % больше из-за более низкой температуры наружного воздуха. Удельная нагрузка на 1 м. площади решетки в современных высокопроизводительных сушилках составляет 350–500 кг ячменя в виде свежепроросшего солода Потребность теплоты для сушки солода в одноярусных сушилках больше, чем в двухъярусных, так как в последних большую часть энергии можно использовать повторно внутри сушилки.
Дальнейшего увеличения использования первичной энергии можно добиться при использовании блочных мини-теплоэлектроцентралей, позволяющих получить электроэнергию и теплоту.