Дәріс №4 Сыра қайнату өндірісінің технологиялық құрал жабдықтары

1. 
   Суслоны суыту мен жарықтандыру кезінде жүретін процестер
   
2. 
   Суслоны жарықтандыру мен суыту әдістерін жұқа қабатта, жоғары қабатта, гидроциклонды аппаратта, сепараторда, түтікшелі жылу алмасу аппаратында жүргізу. Суыту мен жарықтандыру әдістерінің салыстырмалы түрде бағалау.
   
3. 
   Сыра сусласын жарықтандыру және суытуға арналған жабдықтар
   
4. 
   Сыраның негізгі ашыту мен ашуын жеткізуге арналған жабдықтар
   

Сусланың температурасын төмендету.

Ыстық құлмақталған сусланы ашытудың бастапқы температурасына дейін суытады. Ашыту түрі мен әдісіне байланысты бұл процесс түрліше болады. Көбінесе сусланы екі сатыда: бірінші суыту сатысында ыстық сусланы тұндыру аппаратында немесе суытқыш табақшасында баяу 2-6 сағат ( 60ºС-тан 5-9ºС дейін) пластиналы жылуалмастырғыштарды пайдалана отырып жүргізеді.

Суслада ауа оттегінің еруі.

Суыту процесі кезінде сусло оттегіні сіңіреді. Бірақ жоғары температурада (40(ºС-тан жоғары ) оттегіні сіңіру аз және ол сусланың органикалық заттарын қышқылдандыруға жұмсалады. Нәтижесінде сусло күңгірттенеді, құлмақтың хош иісі мен құлмақ ащысы төмендейді. Қышқылдану процесі сусланың рН-на байланысты. Н+ иондарының концентрациясы төмендеген сайын қышқылдылық белсенділігі жоғарлайды.

Суслада оттегінің еруі 40ºС төмен температурада жүреді. Сусла сіңірген оттегі сыра ашытқының көбеюі мен тіршілігіне шығындалады.

Жүзгіндердің бөлінуі.

Сыра технологиясы үшін суытылып жатқан сусладан Жүзгіндердің бөліп алу негізгі процесс болып табылады. Олар ірі және майда жүзгіндер болып бөлінеді. Өлшемі 30-80 мкм ірі жүзгіндер сусланы құлмақпен қайнату кезінде пайда болады және суыту кезінде жеңіл тұнады және ыстық сусланың жүзгіндерінің тұнбасы деп аталады. Бұл тұнба жеңіл бөлінеді, оның бір бөлігі құлмақ жинау аппаратында қалады. Ірі жүзгіндер тұнбасының құрамында: 50-60% ақуыздар, 16-20% құлмақ шайыры, 20-30% басқа органикалық заттар, әсіресе, флобафен 2-3%, минералды заттар болады. 60ºС төмен температурада суытуда түссіз суслада лайлану пайда болады. Себебі, ыстық суслада еріген заттардың бір бөлігі суығанда ерімейтін күйге өтеді және өлшемі шамамен 0,5 мкм болатын жұқа суспензия ( майда жүзгіндер немесе жұқа тұнба ) түзеді. Олардың 1/3 бөлігі полифенолды заттардан және 2/3 бөлігі глобулиннен ( дән ақуызы )тұрады. Салқын сусланы қайта қыздырғанда жүзгіндер қайта ериді.

Көптеген зауыттарда сусланы ашытудың алғашқы температурасына дейін суытуды пластиналы жылуалмастырғышта жүргізеді.

Сусланы жарықтандыру және суыту әдістерін салыстырмалы бағалау сусланы салқындатқыш табақшасында суыту кезінде үлкен көлем қажет, инфекция түсіп кету қаупі бар, бірақ тұндыру аппаратымен салыстырғанда жоғары молекулалы ақуыздың, ащы және полифенолды заттардың бөлінуі толық жүреді. Бұл ары қарай жүретін процестерді жеңілдетеді және сыраның дәмі жақсарады. Тұндыру аппаратын пайдалану өндірістік алаңды үнемдеуге мүмкіндік береді, сусланың инфекциялану қаупі төмендейді. Бірақ онда жүзгіндер аз тұнады. . Гидроциклонды аппараттарды қолдануға сусланы жарықтандыру процесі жеңіл және жылдам жүреді, ұнтақталған, брикеттелген құлмақты пайдалануға мүмкіндік береді.

Қарама – қарсы ағу құбырлы жылуалмастырғышта жылу алмасу коэфиценті аз, ал суғарғыш тоңазытқыштарда суыту кезінде сусла ауамен жанасады. Сондықтан инфекциялау қаупі жоғары. Пластинкалы жылуалмастырғыштар сыра сусласын суытушы тиімді аппараттың бірі, олардың жылу алмасу бетінің ауданы жоғарлайды және өлшемі кіші. Жылуалмастырғыштың конструкциясы өнім мен жылу тасығыш ағындарының бағытын өзгертуге мүмкіндік береді және бір жылуалмастырғышта бірнеше белгіленулері бар: қыздыру, суыту және жылуды регенерациялау үшін. Пластиналы жылуалмастырғыштар жеңіл шашылады, яғни барлық элементтері толық тазаланады. Оның кемшілігі пластиналар арасындағы тығыздағыш төсемдер тез желініп жойылады. Салқын сыра сусласын флотациялау арқылы жарықтандыру әдісі өңделген флотация кезінде сусланың қатты фазасының бөліктері толық бөлінеді және бір мезгілде оттегімен қанығады.

Флотация келесі жолмен жүреді. Жылуалмастырғышта суытылған сусла аэрациялық қолдануда жұқа дисперленген ауа ағынымен араласады. Сусла ауамен араласқан соң сусла – құбырға тұқымдық ашытқыларды енгізеді. Қоспаны флотациялау үшін ыдыстарға жібереді. Флотациялау процесінде суытылған сусла жүзгіндері өлген жасуша бөліктерімен бірге ауа көпіршіктерінің бетінде адсорбцияланады және солармен бірге сусланың бетіне шығады. Флотациялаушы ыдысқа аэрацмяланған сусланы беруді аяқтаған соң оны 6-9ºС температурада флотация аяқталуы және алдын-ала ашытуды жүргізу үшін 6-10 сағат бойы ұстайды.Жарықтанған сусланы ашытуға жібереді. Суытылған сусланың жүзгіндерімен өлі ашытқы жасушалары бар көбік флотациялық ыдыс қабырғасына тұнады. Сусланы бөліп алған соң, оны сумен шайып тастайды.

3. Сыра сусласын жарықтандыру мен салқындатуға арналған жабдықтар

Құлмақтаған ыстық сусланың ақуызды тұнбасының жүзгінді бөліктерінен жарықтандыру сепараторларында бөледі және ашыту температурасына дейін пластиналы жылуалмастырғышта салқындатады. Ыстық және салқын сусланы диатомитті сүзгіштерде, диатомитті ұнтақта өткізеді.

Сепараторларда лайлы сусла жарықтандырылады, құлмақтанған сусладан ақуызды тұнба бөлінеді, жас сырадан ашытқылар бөлінеді және де ұсталған сыраны құю алдында жарықтандырылады. Сепаратордың жұмысшы мүшесінде, яғни барабанда - сұйықтық ағашын жұқа қабаттарға бөлетін конусты табақшалар бар. Барабан айналғанда жұқа қабаттағы бөлшектердің ортадан тепкіштік жылдамдығы еркіндік құлауға айналады, нәтижесінде майда диспертті бөлшектердің тұну процесі айтарлықтаі белсенденеді.

Сепарарирлеу кезіндегі бөліктердің тұну жылдамдығы.

мұнда, dб – бөліктердің диаметрі,м;

W – айналудың бұрыштық жылдамдығы;

W – 2πn (n – айналу жиілігі, С-1);

R – айналу радиусы,м;

ρб және ρс – бөлшектер мен сұйықтық тығыздығы,кг/м3;

μ – сұйықтықтың динамикалық тұтқырлығы, Па*С
Сүзгіштік қондырғыларға қарағанда жарықтандырғыш сепараторларда сусла мен сыраның жарықтандыру дәрежесі мен каллоидты беріктігі бірнеше төмен, бірақ мұндай сыраның биологиялық беріктігі жоғары болады.

Шалтын диатомитті ұнтақ арқылы сусланы сүзуді сүзгіштері, сусланың жарықтану дәрежесін өзгертуге мүмкіндік береді. Бұл кезде 1м3 сусланың жарықтандырғышқа 0,3-1кг диатомит шығындалады. Диатомитті сүзгіштердің өнімділігі , 1м2 сүзгіштік бетке 1м3/сағ болады. Сүзгіш элементтің түріне байланысты диатомитті сүзгіштер рамалы бетті болып бөлінеді.

Пластикалы жылуалмастырғыштар сусланы ашыту және сыраны құю алдында суыту үшін және де зақымданған сусланы зарарсыздандыру үшін және сүзілген сыраны пастеризациялау үшін қолданады.

Екі секциялы жылуалмастырғышта сусла мен жылуалмастырғыштың қозғалысының сызбанұсқасы 2суретте келтірілген.

Сулы секцияда сусла үш параллельді ағынмен пластиканың екі пакетін өту арқылы салқындатылады. Салқын су да сулы секцияда үш параллельді ағынмен пластиканың екі пакеті арқылы суслаға қарсы ағынмен жүреді.

Рассолды секцияда сусло 2 параллельді ағынмен пластиканың екі пакетінен өтеді, ал рассол - параллельді ағынмен пластиканың бір пакеті арқылы бүкіл секциядан жүреді.

Пластика компоновкасының түрлі сызбанұсқасын пайдалана отырып, жылуалмастырғыштың өнімділігі мен өнімнің суыту дәрежесін өзгертіп отыруға болады.

4. 
   Сыраның негізгі ашытылуы мен ашуын жеткізуге арналған құрал жабдықтар.
   

Күшті ашытушы ашытқы түрлеріне: 11, f чештік, 34, 308, 129, Ф–2,8 аМ , 70 жатады. Орта ашытушы ашытқы түрлеріне: 776, 41, 44, S-16 вовты Р, А, гибрид 131-К жатады.

Ашыту цехының биіктігі 4,8 немесе 6 м болуы керек; цехтағы суық шығынын төменгдету үшін едендерді, төбесін, қабырғаларын жылу изоляциялық материалдармен қаптаймыз. Егер, ашыту аппараттары бірнеше қабаттан тұрса, онда бөлме биіктігі жоғарылайды. Цехтағы ауа температурасы шамамен 60С, ылғалдылық - 75% жоғары емес, көміртегі диоксидінің мөлшері – 0,1% артық емес.

Ашыту цехындағы ауаны суыту цех немесе бөлек бөлмелерде қондырыған ауа суытқыштардың көмегімен жүзеге асады. Ашыту цехындағы ауа желдеткішпен жиналады, ауа суытқышқа беріледі және суытылған соң цеха қайтарылады. Бұл әдіс цехтағы температураны тұрақтандырады және жақсы желдетуді қамтамасыз етеді.

Негізгі ашытуды ашық және жабық ашыту аппараттарында жүргізеді ашыту аппараттары тік бұрышты және цилиндрлі формада жасалады.

Тік бұрышты аппараттарды пайдаланғанда, цех ауданы толық қолданылады. Тік бұрышты аппараттың жанындағы қабырғасында түбінен 10-15 см биіктікте жас сыраны құйып алатын келте түтікше бар, ал түбінде тұнған ашытқыларды бөліп алу үшін келте түтікше орналастырылған, ашыту кезінде бөлінетін жылуды алып кету үшін суыту ирегі қондырылған.

Өндірісте горизантальды цилиндрлі негізгі ашытушы аппараттары кең түрде тараған.

Мұндай аппарат сиымдылығы 50м3 дейін болатын, герметикалық цилиндрлі ыдыстан тұрады, суытатын ирекпен жабдықталған. Жас сыра мен дайын сыраның толық түссізденуі үшін негізгі ашыту аппаратарының диаметрі 2,4 м, ал ашуын жеткізу аппараттары – 3,6м етіп жасалады.

Бір аппараттың сиымдылығын бір, екі және одан жоғары іркіндіден алынатын сусла көлемін есепке ала отырып, таңдайды. Цехтағы аппарат санын, тәуліктегі іркінді қайнатқыш санына және негізгі ашыту процестерінің ұзақтығына байланысты анықтайды.

Негізгі ашытуды жүргізу. Бұл процесс жағдайларын (температура, ашыту ұзақтығы, ашыту дәрежесі, мәдени таза ашытқыларды енгізу) реттеумен байланысты операциялар. Ашытуға негізгі ықпал ететіндер, бұлар ашытқы түрлері, ашытылып жатқан сусла температурасы және бактериалды тазалығы.

Сыра сусласын ашыту үшін төмен ашыту әдісі қабылданған, яғни төменгі ашыту ашытқыларын пайланумен байланысты. Бұл ашытқылар лактоза, мен декстирдерден, әсіресе мальтотриоздардан басқа барлық қанттарды түгелдей ашытады. Ұрықтық ашытқыларды енгізу кезіндегі температура, ашытудың қондырылған (бастапқы) темепературасы деп аталады және 5-тен 70С аралығында тербеледі.

Негізгі ашытуды жүргізу негізгі үш технологиялық процесті қамтиды: салқындатылған сусламен аппаратты толтыру, суслаға ашытқыларды енгізу және одан жас сыраны алғанша ашытуды жүргізу. Қосымша операцияларға деканы (қоңыр көбіктің жұқа қабаты) түсіру, жас сыраны ашуын жеткізуге айдау, ұрықтық ашытқыларды таңдау және дайындау, аппаратты жуу, дезинфекциялау және келесі циклға дайындау.

Ұрықтық ашытқыларды ашыту аппаратына енгізу алдында, 1 дм3 ашытқыға 2-6 дм3 сыра есебінде оларды бөлек ыдыста салқын сырамен қосады, стерильді сығылған ауамен немес араластырғышпен араластырады және шамамен 60С температурада1-3 сағат ашутылуға қалдырады. Ашыту аппаратының түбін жабатындай мөлшерде салқын сусланы (5-70С) қабылдайды. Бұдан соң ашытылып тұрған ашытқыларды енгізеді, араластырады және сиымдылық бойы толтырады. Аппараттың жалпы сиымдылығының 10% толмай қалғанда, толтыру аяқталды деп есептейді.

Ақтау деп аталатын ашытудың бірінші сатысында ашытылып жатқан сусла бетінде нәзік ақ көбік жолағы пайда болады. Бұл саты 1-1,5 тәулік жалғасады және ашытқылардың қарқынды көбеюімен сипатталады. Бұл кезде сусланың экстрактивтілігі тәулігіне 0,2-ден 0,5% дейін; рН – 0,15-0,2 дейін төмендейді, ал температура тәулігіне 0,2-0,30С жоғарылайды.

Ашытудың екінші сатысы –төменгі жіпшелердің мерзімі, көміртегі диоксидінің қарқынды бөлінуімен, сырт түрі бойынша әдемі жіпшелерге ұқсайтын қою, жинақы, көтерілетін көбіктің түзілуімен сипатталады. Көбік алғашында ақ, уақыт өте келе құлмақ шайырларының тотықтануы және бір бөлігінің сусындануына байланысты күңгірттенеді. Сусланың экстрактивтілігі бұл сатыда тәулігіне 0,5-ден 1% дейін төмендейді; саты соңында рН 4,9-4,7 (басында 5,6) болады; температура тәулігіне 0,5-0,80С жоғарылайды. Саты ұзақтығы 2-3 тәулік.

Ашытудың үшінші сатысы – жоғары жіпшелер сатысы ашытудың өте жоғары қарқындылығымен және процестің максималды температурасымен сипатталады. Экстракттың шығуы тәулігіне 1,1,5% жетеді. Көбік борпылдақ, көлемді, жіпшелер ұлғаяды, жіпшелердің жоғарғы бөліктері қоңыр түске, төменгі жағы ақ түске еніп, рН 4,6-4,4 дейін төмендейді. Оттегінің жетіспеуі және азықтық заттардың азаюына байланысты ашытқылардың көбеюі тоқтайды. Бұл саты 3-4 тәулікке созылады. Бұл сатының басында сусланы салқындату қажет.

Жіпшелердің құлауы немесе деканың түзілуі деп аталатын төртінші сатыда, көбік түседі, жіпшелер жойылады, нәтижесінде сусланың беті жұқа декамен қапталады. Жіпшелердің құлауы 2 тәулік жалғасады. Ашытылып жатқан сусла экстрактивтілігі 0,5-0,2% төмендейді. Ашытқылардың көбеюі мен ашытылу тоқтайды.

Негізгі ашыту кезінде жүретін процестер. Сусла экстрактысының бас бөлігін көмірсулардан тұрады, олардың шамамен 75% ашытылады (ашытылатын қанттар). Экстракттардың бір бөлігі – ашыталмайтын заттар, оларға декстриндер, ақуыздар, минералды заттар және т.б. жатады. Сусланы спирттік ашыту кезінде биологиялық, биохимиялық және физика-химиялық процестер жүреді. Сусладан ашыту жасушаларына келетін азықтық заттар, ферменттердің әсерінен түрлі аралық өнімдерге айналады, олар спирттік ашыту мен ашытудың өсуіне шығындалады. Ашытқылардың қарқынды көбеюі (биологиялық процесс) сыра сусласын ашытудың алғашқы сатысында жүреді және ашыту аяқталуына айтарлықтай уақыт қалғанда тоқтайды.

Ашытқы ферментінің әсерінен сусла қанттарының спирттік ашытылуы - сыра өндірудің негізгі процесі. Сыраны негізгі ашытылуы мен ашуын жеткізу 2 сызбанұсқа бойынша жүзеге асады. Үздікті негізгі ашыту мен ашуын жеткізу процестерін бөлек жүргізу және жылдамдатылған негізгі ашыту мен ашуын жеткізу прцесін бір цилиндрлі конусты ашыту аппаратында біріктіріп жүргізу.

4Б – 15 ашыту чайы негізгі ашыту үшін пайдаланады. Ол герметикалық тік бұрышты ыдыс, ішінде ашыту кезінде бөлінетін жылуды алып кететін ирек арналған. Сонымен қатар Б 604 ТЛА және ТАВ жас сыраның ашуын жеткізу және дайын сыраны сақтау үшін қолданылады.

Сыраның бастапқы ашытуы мен ашуын жеткізуге арналған жабдықтарды металдардан және темірбетондардан жасайды, ал ашыту мен ашуын жеткізуге арналған танктер – тамақтық алюминий беттіктерден дайындайды.

Сыраның ашытылуы мен ашуын жеткізудің жылдамдатылған әдісін бір цилиндрлі конусты ашыту аппаратында жүргізу тиімді бұл аппарат ішкі беті жылтыратылған тот баспайтын болаттан дайындалған.

Аппараттың цилиндрлі бөлігі 4 суыту жейдесімен қамтылған.

Сыраны үздіксіз ашытудың әдісі бойынша , ашытылатын сусла мен жас сыра белгілі бір жылдамдықпен ашыту аппараты мен ашуын жеткізу аппараты өзара жалғанған аппаратта ауысып отырады. Үздіксіз ағынмен жаңа сусло бастапқы ашыту аппаратына келеді және дайын сыра соңғы аппараттан шығып кетеді.