В пивной промышленности материал изготовления ферментеров постепенно переходит от традиционной углеродистой стали к нержавеющей стали. Ферментаторы из нержавеющей стали не только лучше отвечают технологическим требованиям в плане технологии брожения, но и демонстрируют незаменимые преимущества в плане комплексных инвестиционных затрат и последующего обслуживания.

1.Материал и охлаждение ферментеров из углеродистой стали

1.1Материал

Традиционные ферментеры из углеродистой стали обычно изготавливаются из материала ( ). После изготовления корпуса резервуара необходимо отшлифовать его внутреннюю поверхность, обработать пескоструем для удаления ржавчины и нанести внутреннее антикоррозийное покрытие ( ). Все эти операции должны выполняться внутри резервуара; условия работы здесь суровые, что не способствует обеспечению безопасности рабочих и контролю качества резервуара. После напыления внутреннего антикоррозийного покрытия шероховатость внутренней стенки ограничена, и трудно обеспечить асептическую среду, требуемую в настоящее время для варки разливного пива. Срок службы внутреннего антикоррозийного покрытия невелик, обычно около ( ) лет, и после того, как оно отвалится, его нелегко обнаружить вовремя, что сказывается на качестве пива. Каждое обслуживание и замена внутреннего антикоррозийного покрытия отнимает много времени и сил, нарушая нормальный график производства пива.

1.2Рефрижерация

Из-за ограничений по материалу традиционные пивные ферментеры из углеродистой стали в основном используют в качестве хладагента воду со спиртом и охлаждаются через полутрубную рубашку. Это не только увеличивает капиталовложения и растрачивает энергию, но и несет потенциальную опасность того, что хладагент может просочиться в резервуар и загрязнить пивную жидкость. Водно-спиртовое охлаждение работает следующим образом: жидкий аммиак поглощает тепло и испаряется в испарителе, охлаждая воду со спиртом в водно-спиртовом бассейне. Спирт-вода подается в рубашку ферментера, чтобы охладить бродильную жидкость в резервуаре. После поглощения тепла внутри резервуара температура воды со спиртом повышается, и она возвращается в спирто-водяной бассейн, чтобы снова охладиться. После того, как жидкий аммиак испаряется, поглощая тепло в испарителе, он превращается в газообразный аммиак; после разделения газа и жидкости газообразный аммиак всасывается в компрессор для сжатия, затем конденсируется в жидкий аммиак с помощью конденсатора и поступает в резервуар для хранения жидкого аммиака. Жидкий аммиак в резервуаре для хранения снова поступает в испаритель для поглощения тепла и испарения, таким образом осуществляя циркуляцию. Этот метод охлаждения требует больших инвестиций и сопровождается серьезными потерями энергии. При изготовлении оболочки полутрубы обычно используется либо односпиральная намотка вверх, либо многоспиральная параллельная намотка вверх; независимо от того, какой метод используется, неизбежно, что полутруба покрывает окружные швы и продольные швы цилиндра. При изготовлении требуется радиографический контроль сварных швов, покрытых оболочкой, что увеличивает стоимость изготовления и срок строительства. Но даже в этом случае утечка по сварному шву все равно может произойти. Когда утечка произойдет, вода со спиртом напрямую просочится в ферментер через сварные швы и загрязнит пивную жидкость.

2.Материал и охлаждение ферментеров из нержавеющей стали

2.1Материал

По сравнению с ними ферментеры из нержавеющей стали имеют очевидные преимущества. В ферментерах из нержавеющей стали используется материал ( ). Внутренняя поверхность автоматически полируется механическим способом; максимальная шероховатость может достигать ( ), а текстура полировки соответствует направлению потока воды CIP, что действительно позволяет добиться «очистки без остатка». При нормальном использовании практически нет необходимости заходить в резервуар для ухода за его стенками; срок службы ферментеров из нержавеющей стали может достигать ( ) лет. Работы по полировке, подгонке и установке резервуара выполняются на небольшой высоте; условия труда рабочих безопасны и благоприятны для контроля качества.

2.2Рефрижерация

Что касается охлаждения, то ферментеры из нержавеющей стали имеют больше возможностей для выбора. Помимо традиционного ручного аргонодугового охлаждения с полутрубным охлаждением спирт-вода, они могут использовать самую современную сотовую рубашку с лазерной сваркой и прямым охлаждением жидким аммиаком. Лазерно-сварной кожух с выпуклыми сотами изготавливается путем ламинирования двух стальных пластин разной толщины. Лазерная сварка используется для прочного сваривания двух пластин вместе по определенной геометрической схеме, а затем между двумя пластинами заливается вода и подается под давлением, так что тонкая пластина в несваренных местах выпучивается в форме выпуклой дуги. Теплообмен жидкого аммиака в рубашке — это, по сути, процесс поглощения тепла жидким аммиаком, его газификации, кипения и передачи тепла. Теплообмен при кипении — один из самых эффективных методов преобразования энергии в современных термодинамических процессах; когда жидкий аммиак течет в рубашке, из-за изменения ширины поперечного сечения канала и перекрытия сварных участков жидкость в полости очень склонна к турбулентности, и характеристики теплообмена улучшаются.

По сравнению с системой охлаждения спирт-вода, система охлаждения аммиаком устраняет цикл теплообмена, в котором жидкий аммиак испаряется для охлаждения спирт-вода, а спирт-вода охлаждает пивную жидкость внутри ферментера, что позволяет избежать промежуточных потерь тепловой энергии и достичь энергосбережения. В то же время, это позволяет отказаться от испарителя аммиака, бассейна со спиртовой водой, спиртовой воды и потерь, вызванных улетучиванием спиртовой воды, что экономит инвестиции и уменьшает площадь помещения. При изготовлении сваренная лазером сотовая оболочка может быть разделена на сегменты. Когда оболочка приваривается к цилиндру, можно избежать продольных и окружных сварных швов цилиндра. Таким образом, для ферментера исключается возможность просачивания хладагента — жидкого аммиака — в ферментационную жидкость в резервуаре через сварные швы, что повышает безопасность использования. Кроме того, требования к дефектоскопии продольных и окружных сварных швов цилиндра также снижаются, что позволяет сэкономить на дефектоскопии. Лазерные сварные швы узкие, зона термического воздействия мала, термическое напряжение невелико, а сварочная деформация невелика. Поэтому сотовые плиты, сваренные лазером, обладают чрезвычайно высокой прочностью и жесткостью, а также хорошим качеством. Данные испытаний доказывают, что давление разрыва сотовой оболочки, сваренной лазером, намного выше, чем у других оболочек, изготовленных методом сварки, при той же толщине пластин и тех же структурных размерах. Вся рубашка, сваренная лазером, автоматически сваривается в помещении лазерным сварочным аппаратом в соответствии с программами, и нет такой ситуации, как при ручной аргонодуговой сварке, когда погода, уровень квалификации сварщика, эмоции и т.д. могут повлиять на качество сварки. Ферментеры с рубашкой, сваренной лазером, могут изготавливаться в виде сегментов: лазерная сварка части рубашки цилиндра завершается на заводе по производству оборудования, что сокращает период строительства на месте и снижает требования к строительной площадке.

3.Наибольшие структурные изменения между ферментерами из нержавеющей стали и ферментерами из углеродистой стали

На самом деле, из-за различий в материалах наибольшее конструктивное изменение между ферментерами из нержавеющей стали и ферментерами из углеродистой стали заключается в рубашке. Замена двух форм рубашки (как показано на Рис. (1 ) и Рис. (2 )) уже является тенденцией в пивной промышленности! Начиная с проекта Qingdao Beer (Jinan) в 2007 году, все без исключения новые проекты пивоварен Qingdao Beer выбирают сотовую рубашку, сваренную лазером.

Рис. (1 ) Сотовый кожух из нержавеющей стали, сваренный лазером

Рис. (2 ) Полутрубная оболочка из углеродистой стали

Из вышесказанного нетрудно понять, что ферментеры из нержавеющей стали превосходят традиционные ферментеры из углеродистой стали по технологическим требованиям, использованию, обслуживанию и комплексным инвестициям, и являются неизбежной тенденцией развития пивных ферментеров.

Ссылки

Ли, Сяобинь. «Применение пивных ферментеров из нержавеющей стали». Индустрия напитков, том 15, № 9, 2012, стр. 38-39. doi:10.3969/j.issn.1007-7871.2012.09.010.