Bira endüstrisinde, fermentörlerin üretim malzemesi yavaş yavaş geleneksel karbon çeliğinden paslanmaz çeliğe kaymıştır. Paslanmaz çelik fermantörler sadece fermantasyon teknolojisi açısından proses gereksinimlerini daha iyi karşılamakla kalmaz, aynı zamanda kapsamlı yatırım maliyeti ve daha sonra bakım konusunda yeri doldurulamaz avantajlar gösterir.

1. Karbon çelik fermentörlerin malzemesi ve soğutulması

1.1Malzeme

Geleneksel karbon çeliği fermantörler genellikle ( ) malzemeden yapılır. Tank gövdesi imal edildikten sonra, tankın iç yüzeyini taşlamak, pası gidermek için kumlama yapmak ve iç korozyon önleyici kaplama ( ) uygulamak gerekir. Bu işlemlerin hepsinin tankın içinde gerçekleştirilmesi gerekir; çalışma koşulları serttir, bu da işçilerin güvenliğinin korunmasına ve tankın kalite kontrolünün izlenmesine elverişli değildir. İç korozyon önleyici kaplamanın püskürtülmesinden sonra, iç duvarın pürüzlülüğü sınırlıdır ve mevcut fıçı bira üretimi için gerekli aseptik ortamı karşılamak zordur. İç korozyon önleyici kaplamanın hizmet ömrü kısadır, genellikle yaklaşık ( ) yıldır ve düştükten sonra zamanında keşfedilmesi kolay değildir, bu da bira kalitesini etkiler. Dahili korozyon önleyici kaplamanın bakımı ve değiştirilmesi her seferinde zaman alıcı ve zahmetlidir, bu da biranın normal üretim programını etkiler.

1.2Soğutma

Malzeme sınırlamaları nedeniyle, geleneksel karbon çelik bira fermantörleri çoğunlukla soğutucu akışkan olarak alkol-su kullanır ve yarım borulu bir ceket aracılığıyla soğutulur. Bu sadece yatırımı arttırmak ve enerji israfına yol açmakla kalmaz, aynı zamanda soğutucu akışkanın tanka sızarak bira sıvısını kirletmesi gibi potansiyel bir tehlikeyi de beraberinde getirir. Alkol-su soğutması şu şekilde çalışır: sıvı amonyak ısıyı emer ve evaporatörde buharlaşarak alkol-su havuzundaki alkol-suyu soğutur. Alkol-su, tanktaki fermantasyon sıvısını soğutmak için fermantör ceketine pompalanır. Tankın içindeki ısıyı emdikten sonra alkol-su sıcaklığı yükselir ve tekrar soğutulmak üzere alkol-su havuzuna geri döner. Sıvı amonyak buharlaştırıcıda ısıyı emerek buharlaştıktan sonra gaz amonyak haline gelir; gaz-sıvı ayrımından sonra, gaz amonyak sıkıştırma için kompresöre emilir, daha sonra kondansatör tarafından sıvı amonyağa yoğunlaştırılır ve sıvı amonyak depolama tankına girer. Depolama tankındaki sıvı amonyak, ısıyı absorbe etmek ve buharlaşmak için tekrar buharlaştırıcıya girer ve böylece sirküle olur. Bu soğutma yöntemi büyük yatırım gerektirir ve ciddi enerji kaybına sahiptir. Yarım boru ceketinin imalatı genellikle ya tek sarmal yukarı doğru sarım ya da çok sarmal paralel yukarı doğru sarım şeklindedir; hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın, yarım borunun silindirin çevresel dikişlerini ve uzunlamasına dikişlerini kaplaması kaçınılmazdır. İmalatta, ceket tarafından kaplanan kaynaklar için radyografik muayene gereklidir, bu da imalat maliyetini ve inşaat süresini artırır. Buna rağmen kaynak sızıntısı meydana gelebilir. Sızıntı meydana geldiğinde, alkol-su kaynak dikişlerinden doğrudan fermentöre sızacak ve bira sıvısını kirletecektir.

2. Paslanmaz çelik fermentörlerin malzemesi ve soğutulması

2.1Malzeme

Karşılaştırıldığında, paslanmaz çelik fermentörlerin belirgin avantajları vardır. Paslanmaz çelik fermantörlerde ( ) malzemesi kullanılır. İç yüzey otomatik olarak mekanik olarak parlatılır; maksimum pürüzlülük ( ) değerine ulaşabilir ve parlatma dokusu CIP su akış yönü ile tutarlıdır, gerçekten “kalıntı bırakmadan temizlik” sağlar. Normal kullanımda, tank duvarının bakımını yapmak için tanka girmeye gerek yoktur; paslanmaz çelik fermentörlerin hizmet ömrü ( ) yıla ulaşabilir. Tankın cilalama, montaj ve kurulum işlerinin tümü alçak irtifada tamamlanır; işçilerin çalışma ortamı güvenlidir ve kalite kontrol için de elverişlidir.

2.2Soğutma

Soğutma açısından paslanmaz çelik fermentörler daha fazla seçeneğe sahiptir. Geleneksel manuel argon-ark kaynaklı yarım borulu alkol-su soğutmasını kullanmanın yanı sıra, doğrudan sıvı-amonyak soğutmalı en gelişmiş lazer kaynaklı, şişkin formlu petek ceketi de kullanabilirler. Lazer kaynaklı şişkin formlu petek ceket, farklı kalınlıklarda iki çelik plakanın lamine edilmesiyle yapılır. İki plakayı belirli bir geometrik düzende birbirine sıkıca kaynaklamak için lazer kaynağı kullanılır ve daha sonra iki plaka arasına su doldurulur ve basınçlandırılır, böylece ince plaka kaynak yapılmayan alanlarda dışbükey bir yay şekline dönüşür. Ceketteki sıvı amonyağın ısı değişimi esasen sıvı amonyağın ısıyı emmesi, gazlaştırması, kaynatması ve ısı transferi sürecidir. Kaynama ısı transferi, günümüz termodinamik süreçlerinde en etkili enerji dönüşüm yöntemlerinden biridir; sıvı amonyak ceket içinde akarken, kanal kesit genişliğinin değişmesi ve kaynaklı alanların tıkanması nedeniyle, boşluktaki sıvı türbülansa çok yatkındır ve ısı transfer performansı iyileştirilir.

Alkol-su soğutma sistemiyle karşılaştırıldığında, amonyak soğutma sistemi, alkol-suyu soğutmak için sıvı amonyağın buharlaştırıldığı ve alkol-suyun fermentör içindeki bira sıvısını soğuttuğu ısı değişim döngüsünü ortadan kaldırarak ara ısı enerji kaybını önler ve enerji tasarrufu sağlar. Aynı zamanda amonyak buharlaştırıcısını, alkol-su havuzunu, alkol-suyu ve alkol-su buharlaşmasının neden olduğu kaybı ortadan kaldırarak yatırım tasarrufu sağlar ve zemin alanını azaltır. Üretimde, lazer kaynaklı petek ceket parçalara ayrılabilir. Ceket silindire kaynaklandığında, silindirin uzunlamasına ve çevresel kaynak dikişlerinden kaçınılabilir. Bu şekilde, fermentör için, soğutucu sıvı amonyağın kaynak dikişleri yoluyla tanktaki fermantasyon sıvısına sızma olasılığı ortadan kaldırılarak kullanım güvenliği artırılır. Ayrıca, silindirin boylamasına ve çevresel kaynak dikişleri için hata tespit gereksinimleri de azaltılır ve böylece hata tespit maliyetlerinden tasarruf edilir. Lazer kaynak dikişleri dardır, ısıdan etkilenen bölge küçüktür, termal gerilim küçüktür ve kaynak deformasyonu küçüktür. Bu nedenle, lazer kaynaklı petek plakalar son derece yüksek mukavemet ve sertliğe ve iyi kaliteye sahiptir. Test verileri, lazer kaynaklı petek ceketin patlama basıncının, aynı plaka kalınlığına ve aynı yapısal boyutlara sahip diğer kaynak yöntemli ceketlerden çok daha yüksek olduğunu kanıtlamaktadır. Lazer kaynaklı ceketin tamamı, programlara göre bir lazer kaynak makinesi tarafından iç mekanda otomatik olarak kaynaklanır ve manuel argon-ark kaynağı gibi kaynak kalitesini etkileyecek hava, kaynakçı beceri seviyesi, duygular vb. durumlardan etkilenmez. Lazer kaynaklı ceket kullanan fermentörler parçalı bölümler halinde üretilebilir: silindirin ceket kısmının lazer kaynağı ekipman üretim tesisinde tamamlanır, bu da sahadaki inşaat süresini kısaltır ve sahadaki inşaat sahası gereksinimlerini azaltır.

3. Paslanmaz çelik fermentörler ile karbon çelik fermentörler arasındaki en büyük yapısal değişiklik

Aslında, farklı malzemeler nedeniyle, paslanmaz çelik fermantörler ile karbon çelik fermantörler arasındaki en büyük yapısal değişiklik cekettir. İki ceket formunun değiştirilmesi (Şekil (1) ve Şekil (2)’de gösterildiği gibi) bira endüstrisinde zaten bir trenddir! 2007’deki Qingdao Beer (Jinan) projesinden bu yana, Qingdao Beer’in tüm yeni bira fabrikası projeleri istisnasız olarak lazer kaynaklı petek ceketi seçmiştir.

Şekil. (1 ) Paslanmaz çelik lazer kaynaklı petek ceket

Şekil. (2 ) Karbon çelik yarım boru ceket

Yukarıdakilerden, paslanmaz çelik fermentörlerin proses gereksinimleri, kullanım, bakım ve kapsamlı yatırım açısından geleneksel karbon çelik fermentörlerden üstün olduğunu ve bira fermentörlerinin gelişiminin kaçınılmaz trendi olduğunu görmek zor değildir.

Referanslar

Li, Xiaobin. “Paslanmaz Çelik Bira Fermentörlerinin Uygulanması.” Beverage Industry, vol. 15, no. 9, 2012, pp. 38-39. doi:10.3969/j.issn.1007-7871.2012.09.010.