Использование холодильной тарелки, оросительного или закрытого холодильников
Охлаждение осуществляется в два этапа: до температуры 40-70 °С на холодильной тарелке в тонком слое, а затем с помощью оросительного охладителя - до температуры внесения дрожжей.
2.7.6.1. Холодильная тарелка - это квадратный или прямоугольный резервуар со стенками высотой 20-34 см. Изготавливают ее, как правило, из стальных листов высокого качества, нержавеющей стали, иногда из меди и, реже, из алюминия. Стальные листы устанавливают совершенно ровно, заклепки утапливают. В чашеобразном углублении расположены три отверстия с вентилями для сусла, осадка взвесей и моечной воды. Уклон тарелки к ним должен быть небольшим во избежание подъема и отрыва мути. Площадь холодильной тарелки рассчитывают исходя из высоты слоя сусла (15-25 см) - из соображений устойчивости она не должна превышать 150 м2, что при средней высоте слоя сусла дает объем тарелки 300 гл. Чтобы исключить образование ржавчины, холодильную тарелку покрывают специальными лаками. После слива сусла и очистки тарелки ее необходимо высушить или насухо вытереть. При запуске холодильной тарелки в эксплуатацию, а также после ежегодного удаления пивного камня (путем полирования) следует провести «холостые» варки с материалом, содержащим дубильные вещества (хмелевая дробина, ростки солода и т. д.). Не следует забывать, что агрессивные воды разъедают стальные листы холодильной тарелки.
Размещение помещения для холодильной тарелки на верхних этажах варочного цеха или здания подвала обеспечивает доступ охлаждающего воздуха и беспрепятственное отведение испарений. После перекачивания сусла в течение 15-20 мин оно остается в холодильной тарелке от одного до нескольких часов, причем в теплое время года процесс дальнейшего охлаждения начинают уже при температуре 60-70 °С. Зимой длительность охлаждения увеличивают иногда до 12 ч. Как бы то ни было, продолжительность выдержки должна обеспечить выпадение в осадок взвесей горячего сусла. Образование хлопьев взвесей охлажденного сусла можно стимулировать путем перемешивания, а также направленным потоком стерильного воздуха от вентиляционной установки. При этом движение воздуха должно быть своевременно прекращено, чтобы до начала слива сусла успели выпасть в осадок взвеси горячего сусла и образовавшиеся к этому моменту взвеси охлажденного сусла.
2.7.6.2. Оросительный холодильник является второй ступенью охлаждения и состоит из горизонтальных медных или оцинкованных медных труб, размещенных строго друг над другом или в шахматном порядке. Тем самым не только увеличивается поверхность охлаждения, но и улучшается поглощение кислорода и образование хлопьевидного осадка взвесей охлажденного сусла (при сливе сверху). Для равномерного заполнения установки через распределительные лотки с отверстиями длина холодильника не превышает 6 м, а высота во избежание разбрызгивания сусла - 2,5 м. Поверхность охлаждения разделена: к верхним трубам, количество которых составляет 2/3 от общего числа труб, подводят 2-2,5-кратный объем воды для охлаждения сусла примерно до 20 °С. Последующее охлаждение требует примерно трехкратного объема охлаждающей пресной воды или рассола. Производительность аппарата составляет 14 гл на 1 м длины холодильника в час. Она должна быть такой, чтобы предварительное охлаждение сусла из одной варки в холодильной тарелке можно было закончить максимум за 2 ч. Для достижения большей производительности требуется несколько холодильников. Чистка холодильника после каждой варки и раз в неделю с добавлением разбавленной серной кислоты и дрожжей требует больших трудозатрат. Аэрация установки стерильным воздухом может снизить биологические риски и улучшить потребление кислорода основной массой охлаждаемой жидкости. Модернизацией оросительного холодильника является секционный холодильник, отдельные элементы которого, изготовленные из нержавеющей стали, могут открываться и легко очищаться.
2.7.6.3. Закрытые холодильники конструктивно представляют собой либо трубчатые, либо пластинчатые холодильники. Первые состоят из двух отделений для предварительного охлаждения и одного отделения для дополнительного охлаждения. В них скрытая теплота сусла используется несколько хуже и по сравнению с пластинчатыми холодильниками их сложнее стерилизовать.
2.7.6.4. Пластинчатые холодильники состоят из пакетов пластин специальной формы из нержавеющей стали, одна сторона которых омывается суслом, а другая - турбулентным потоком хладагента. Пары и группы пластин могут подключаться параллельно или последовательно, что позволяет в широких пределах регулировать скорость течения и тем самым интенсивность теплообмена. Для предварительного охлаждения используется водопроводная вода, а для дополнительного охлаждения - охлажденная пресная вода. Рассол применяют реже, причем при его использовании холодильная секция должна быть выполнена из специальной листовой стали (V4A). Встречается также система непосредственного испарения аммиака или фреона, но в этом случае речь идет о горизонтальных холодильниках в виде пучка труб или трубчатом котле-испарителе. В новых установках для охлаждения сусла используется исключительно охлажденная пивоваренная вода температурой 1-2 °С, которая непосредственно в холодильнике нагревается до 80-85 °С.
При работе с холодильной тарелкой соотношение сусла и водопроводной воды составляет 1 : 2, сусла и охлаждающей воды - 1 : 2-3. В закрытых системах охлаждения сусла стремятся к получению соотношения сусла и водопроводной воды 1 : 1,1-1,2, что обеспечивает подогрев воды для варочного цеха. Промежуточные элементы позволяют отбирать сусло при любой температуре. Так как подобный пластинчатый аппарат имеет сопротивление 2,5-3,5 бар, сусло должно перекачиваться насосами. Стерильность эксплуатации обеспечивается ежедневной очисткой и мойкой после каждой варки с помощью циркуляции горячей воды (85-90 °С), щелочи (70-75 °С), а также дополнительной «нейтрализации» пластин разбавленной азотной кислотой. Закрытый холодильник не дает возможности суслу поглощать кислород.
Отстой, остающийся на холодильной тарелке после стекания сусла, обрабатывают с помощью пресса или центрифуги. Сусло из осадка взвесей составляет A-5 % от объема всего сусла.
2.7.6.5. Пресс для извлечения сусла из осадка взвесей состоит из ребристых плит с проложенными между ними салфетками. На каждые 100 кг засыпи солода требуется 2-3 л объема камеры, так что при засыпи 5000 кг это требуется 20 камер размером 64 х 64 см. Фильтрование сусла из осадка взвесей происходит либо с использованием естественного перепада высот (3-4 м) прямо от холодильной тарелки, либо через напорный резервуар, в котором собирается осадок взвесей, отделенный в холодильной тарелке. Полученное таким способом прозрачное сусло обычно стерилизуют, так как оно сильно инфицировано. Стерилизацию проводят либо при помощи стерилизатора для сусла из осадка взвесей (20-30 мин при температуре 85-90 °С), либо в отдельном пластинчатом пастеризаторе (60 с при температуре 85 °С). Тем не менее сусло из осадка взвесей зачастую сбраживают отдельно, а дрожжи повторно не используют.
2.7.6.6. Для отделения осадка взвесей сусла и сусла можно использовать камерные или тарельчатые сепараторы, причем последние зачастую являются саморазгружающимися (см. далее раздел 2.7.7.1).
Эксплуатация холодильной тарелки требует много места, энергии и трудозатрат; хотя тарелка и подвержена инфицированию, с технологической точки зрения у нее много преимуществ. Благодаря испарению 5 - 8 % исходного объема сусла наблюдается рост концентрации сусла, которая у 11-13 %-ного сусла повышается на 0,5-0,8 %; этот эффект частично компенсируется за счет разбавления водой. Осадок взвесей горячего сусла гарантированно оседает, если ускоренный слив сусла вследствие технологических ошибок не вызывает подъема мути. Содержание осадка взвесей охлажденного сусла при стекании сусла в диапазоне температур 65-45 °C снижается в среднем на 15-25 %, а перемешивание или более длительная выдержка позволяют увеличить этот показатель до 30-40%. При попадании сусла на холодильную тарелку происходит его умеренная аэрация при высоких температурах, физическое связывание кислорода осуществимо лишь в сочетании с использованием оросительного холодильника (табл. 2.19).
Таблица 2.19. Содержание кислорода в сусле
| Холодильная тарелка с оросительным холодильником | Холодильная тарелка с пластинчатым холодильником | ||
| Температура слива, °С | |||
| Перед охладителем, мг 09 / л | 1,5 | 0,7 | 0,8 |
| После охладителя, мг 02 / л | 6,4 | 5,7 | 3,5 |
При использовании пластинчатого холодильника необходимо позаботиться о дополнительной аэрации сусла. При подаче на холодильную тарелку сусло резко охлаждается до температуры 75-80 °С, окрашивание изменяется в узких пределах, однако дополнительная изомеризация горьких веществ хмеля осуществляется в меньшей степени.