Файл: Колотуша, П. В. Интенсификация солодовенного производства.pdf

При заранее заданной высоте цилиндрической час­ ти Н (в зависимости от ширины стального листа) данное уравнение решается путем пробных подстано­ вок значений D.

С помощью ЭЦВМ по приведенному уравнению определяем диаметр чана при различной его емкости и высоте цилиндричес­ кой части. Результаты расчетов приведены в

виде графиков (рис. 5).

Рис. 5. График для опреде­ ления основных размеров замочного чана в зависимости от заданной емкости:

Профессор П. М. Мальцев рекомендует объем за­ мочного чана определять из расчета 2,2м3 на 1 т ячменя.

Гидротранспорт

всовременных солодовнях

Главным требованием, предъявляемым при выборе средств механизации производственных процессов, является надежность в работе, простота конструкции и экономичность как при монтаже, так и при эксплуа­ тации. С учетом этих требований и следует подходить к выбору средств перемещения зерновых масс в со­ лодовенном производстве.

При подаче ячменя на замачивание и замоченного ячменя на проращивание наиболее удобным и целесо­ образным средством является гидротранспорт. Он вы­ сокопроизводителен, экономичен и обеспечивает пол­ ную механизацию операций по погрузке, транспорти­ рованию и выгрузке зерна. Поперечное сечение его трассы в несколько раз меньше любого вида механи­

34

ческого транспорта. Особенно, он удобен в существу­ ющих старых помещениях. Кроме того, гидротран­ спорт обеспечивает непрерывность процесса, сокраще­ ние потерь транспортируемого материала, улучшает санитарно-технические условия работы и условия тех­ ники безопасности.

Схема подачи ячменя гидротранспортом из подрабо­ точного отделения на замачивание показана на рис. 6.

Очищенное и отсортированное зерно из бункера 1 самотеком поступает на автоматические весы 2, а затем

всборник <3. Взвешенный ячмень самотеком попадает

всмеситель 4, где струя воды под давлением 0,15—0,2

МПа подхватывает его и по трубопроводу 5 (диамет­ ром 100—150 мм) перемещает в замочные чаны 6. В процессе гидротранспортирования происходит ин­ тенсивная мойка зерна и его увлажнение. Уклон тру­ бопровода в сторону замочных чанов должен состав­ лять не менее 5°.

При необходимости транспортирования ячменя из помещения подработки в замочные чаны, когда послед­ ние находятся выше уровня зерноочистительных ма­ шин, рекомендуется применять насссн\к схему, пока занную на рис. 7.

Из бункера 1 ячмень, отсортированный и взвешен­ ный на весах 2, самотеком поступает в промежуточный бункер 3, затем в приемный сосуд-смеситель 4, который разделен перегородкой на две неравные части а и б в соотношении 1:4. Зерно поступает сверху в меньшее отделение а, а к нижней его части по трубе 10 танген­ циально подводится под давлением вода. Под действи­ ем струи воды, поступающей в смеситель, зерно в виде пульпы выбрасывается в большее отделение б сосудасмесителя, а из него по трубопроводу 5 поступает в приемный патрубок центробежного насоса 6, приводи­ мого во вращение электродвигателем 7. Смесь воды с зерном с помощью насоса подается по трубопроводу 8 в замочные чаны 9.

Такая схема транспортировки проверена длитель­ ной эксплуатацией на многих заводах и является высокоэффективным способом механизации перемеще­ ния зерна.

С помощью гидротранспорта также удобно и целе­ сообразно подавать замоченный ячмень из замочных чанов в солодорастильные ящики. Перемещение ячме­ ня можно осуществить как с применением насоса, так и без него.

Безнасосные установки применяются при наличии надлежащего уклона гидропривода. Установлено, что надежная работа и достаточная производительность такой установки обеспечиваются при разности началь­ ной и конечной отметок трубопровода не менее 3 м и гидромодуле зерно-водяной смеси 1:3 и выше. Принци­ пиальная схема для транспортирования замоченного ячменя без насоса не отличается от схемы, приведенной на рис. 6. В этом случае для успешного транспортиро­ вания ячменя зерно-водяную смесь в замочном чане до полного его освобождения необходимо поддержи­ вать в состоянии турбулентного движения продувкой сжатого воздуха. Кроме того, в нижнюю часть замоч-

36

Расчет гидротранспортной установки

При расчете гидротранспортных установок основ­ ной задачей является определение наиболее экономич­ ных, технологических оптимальных значений кон­ систенций гидросмеси С, скорости ее движения V, необходимого напора h и диаметра трубопровода. Для определения этих показателей предварительно необхо­ димо составить график, изображающий трассу трубо­ провода (в плане и разрезе) и задаться производитель­ ностью установки.

Главным условием нормальной и экономичной ра­ боты гидротранспортера является обеспечение крити­ ческой скорости гидросмеси, т. е. наименьшей скорос­ ти, при которой зерна движутся во взвешенном со­ стоянии. При такой скорости поток предельно насыщен зернами и перемещает максимально возможное коли­ чество материала.

Для определения критической скорости смеси икр следует воспользоваться номограммой, построенной для различных значений плотности гидросмеси и ди­ аметров трубопровода. Далее приведен пример расчета гидротранспортной установки.

Пример. Рассчитать гидротранспортную установку для пода­ чи промытого зерна в пневматический ящик (см. рис. 8) при условиях: производительность установки по зерну Q3 =18 т/ч; расстояние подачи ¿=36 м; высота подъема г = 13 м.

Согласно результатам исследований, проведенных в КТИПП,

оптимальная концентрация смеси зерно-вода при транспортиро­ вании должна составлять С = 1:2, или 30% зерна и 70% воды, а критическая скорость ее движения чКр — 2 м/с. Тогда диаметр трубопровода можно определить из условий непрерывности струи:

Л’кр = ЗОз

ИЛИ

P _ 3Q3

Укр

где Q3 — производительность по зерну, м3/с.

38

120 мм.

Необходимый напор для преодоления сопротивлений в сети

h = п (il + г),

где h — напор насоса, м; п — коэффициент, учитывающий по­ тери напора местных сопротивлений, принимается равным 1,1; і — гидравлический уклон, равный 0,046; / — общая длина трас­ сы (по условиям задачи Z = 36 + 13 = 49 м); г — высота подъема, равная 13 м.

Тогда Л= 1,1(0,046 • 49+ 13)= 16,8 м.

Потребная мощность двигателя

где N — мощность двигателя, кВт; Qc — производительность установки по гидросмеси, Qc — 3Q3 = 0,0077 ■ 3=0,0231 м3/с; г]— КПД насоса, равный 0,6; у — плотность транспортируемой гидросмеси, равная 1050 кг/м3.

Следовательно,

0,0231 • 16,8 ■ 1050 = 6,7 кВт.

102 • 0,6

Глава II

ПРОРАЩИВАНИЕ ЯЧМЕНЯ

Главной задачей проращивания ячменя является активизация и накапливание различных ферментов, вызывающих гидролиз запасных веществ эндосперма зерна с тем, чтобы обеспечить достаточное его разрыхле­ ние и максимальный перевод в сусло в определенном ко­ личественном соотношении. И хотя при затирании соло­ да с водой происходят дополнительные гидролитические

39

процессы, основное соотношение отдельных фрак­ ций веществ, в особенности белковых, устанавли­ вается именно в стадии проращивания.

Замачивание и проращивание зерна с физиологи­ ческой точки зрения — единый процесс, так как жиз­ ненные процессы роста зародыша и связанные с ним биохимические изменения, начавшиеся с момента по­ ступления вегетационной влаги, продолжаются и при проращивании. При правильно выбранном режиме к концу замачивания ячмень проходит полную фазу фи­ зиологического прорастания и в дальнейшем условия проращивания должны обеспечить фазу биохимическо­ го растворения эндосперма.

АКТИВАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ ПРИ СОЛОДОРАЩЕНИИ

При проращивании ячменя каждый фермент играет определенную роль, и только при полном взаимодей­ ствии всех ферментов можно получить желаемый хи­ мический состав солода, а затем и сусла. На макси­ мальный перевод экстракта солода в раствор наиболь­ шее влияние оказывают гидролитические ферменты и особенно ферменты, гидролизующие крахмал, белко­ вые вещества и клеточные стенки эндосперма, т. е. амилолитические, протеолитические и цитолитические.

Амилолитические ферменты пред­ ставляют собой целую группу биокатализатсров.

Впивоварении большое значение имеют ß- иа-амилазы

именьшее декстриназа, называемая еще предельной декстриназой. ß-амилаза является наиболее важной частью амилаз и находится в ячмене и солоде в раство­

римой и нерастворимой формах. При нормально иду­ щем процессе общая ß-амилазная активность повы­ шается до четвертого дня проращивания, затем падает или остается на достигнутом уровне. Нерастворимая форма ß-амилазы сильно уменьшается при замачива­

40

нии и в первые четыре дня проращивания. Купером и Поллоком [27] было обнаружено, что ß-амилаза солода не является одним ферментом, а смесью не менее семи различных соединений.

Ячмень содержит очень мало или совсем не содержит а-амилазы, но количество ее при проращивании зна­ чительно увеличивается, причем до третьего дня про­ ращивания а-амилазная активность остается весьма низкой, а затем увеличивается до пятого дня роста.

До недавнего времени считали, что амилаза полно­ стью разрушается до мальтозы. Однако при использо­ вании кристаллической ß-амилазы из очищенной ами­ лазы мальтозы получают только 70 % от теоретического выхода. Это указывает на присутствие в солоде фер­ мента Z, который разрушает связи, недоступные ß-ами- лазе. Установлено, что этот фермент обнаруживается, когда амилаза содержит небольшое количество ß-1-4- глюкозидных связей.

Z-фермент по своему действию не специфичен. Ника­ ких сведений об его образовании при солодовании яч­ меня пока не получено.

Предельная декстриназа —фермент, способный раз­ рушать декстрины сверх пределов а- и ß-амилазного действия. Она гидролизует конечные декстрины, от­ щепляя сахара от цепей, не атакуемых амилазами, т. е. она действует на 1—6-глюкозную связь в точке разветвления цепи. Активность этого фермента в яч­ мене очень низкая, но при проращивании увеличивает­ ся параллельно увеличению а-амилазной активности.

Из препаратов предельной декстриназы хромато­ графическим методом выделен другой, так называемый R-фермент, способный гидролизовать амилопектин. Установлено, что очищенный R-фермент способен ата­ ковать ограниченное число связей амилопектина, предположительно связи внешних ответвлений. Одна­ ко его специфичность действия не определена.

41

Цитолитические ферменты разруша­ ют стенки клеток эндосперма. Люэрс и Волькамер [27] впервые отделили цитазы от амилаз солода избиратель­ ной адсорбцией на алюминии. Они охарактеризовали их как ксиланазу, потому что выделенный фермент разрушал чистый ксилан с образованием 75% ксилозы. Затем другими исследователями были установлены и описаны системы цитолитических ферментов под общим названием геммицеллюлаз, которые можно подразде­ лить на две группы: ß-глюканазы и пентаназы. Первые, в свою очередь, подразделяются на два типа ферментов, которыеразрушают растворимые геммицеллюлозы (гум­ ми). Одна группа ферментов уменьшает вязкость гумми (эндо- ß -глюканаза) без образования восстанавливаю­ щих сахаров, тогда как другая оказывает слабое влия­ ние на вязкость, но образует сравнительно большие ко­ личества восстанавливающих сахсров (экзо- ß-глюка- наза). Активность эндо- ß-глюканазы значительно увеличивается после третьего дня проращивания и не­ сколько уменьшается при сушке солода. Но фермент обладает значительной сопротивляемостью инактива­ ции при высоких температурах высушивания солода. Увеличение экзоактивности при проращивании ячменя весьма умеренное и почти полностью подавляется при сушке солода.

При изучении действия препарата ß-глюканаз, по­ лученного из сырого солода, на ß-глюкан установлено, что вначале образуется глюкоза. После 30-часово­ го действия были обнаружены следы целлобиозы. Это доказывает существование третьего фермента, включающегося в распад водорастворимых ячменных

гумми.

Данные, полученные Приссом и Хоггеном (1956), касающиеся образования ß-глюкозной активности, а также Вессом и Меридитом (1955), касающиеся целлобиазной активности, приведены в табл. 8. Из данных,

42