RU2200757C2

RU2200757C2 - Brewing mash mixing method

Info

Publication number: RU2200757C2
Application number: RU2001105599A
Authority: RU
Inventors: С.Т. Антипов; С.В. Шахов; В.М. Клепиков; А.Н. Кузнецов; А.Г. Небольсин
Original assignee: Воронежская государственная технологическая академия
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2003-03-20

Abstract

FIELD: food-processing industry, in particular, brewing industry. SUBSTANCE: method involves removing funnel-shaped and stagnation zones in wort cooking apparatus in the process of mixing by equalizing peripheral mixing speed in different points of apparatus. Peripheral speeds are equalized by increasing angular speed in layers arranged closer to axis of rotation of mixed mass. Wort cooking apparatus has casing and mixer equipped with shaft. Mixer has openings with diameters increasing from axis of rotation to periphery in accordance with following dependence:

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к пивоваренной отрасли и может широко использоваться как способ приготовления пивного сусла, затрагивающий процессы затирания и варки пивного сусла с хмелем. The invention relates to the food industry, namely to the brewing industry and can be widely used as a method of preparing beer must, affecting the mashing and brewing of beer must with hops.

Известен способ и устройство уменьшения или исключения образования центральной воронки (Джон Эндрюс. Силы сдвига при приготовлении сусла. //Спутник пивовара, 1997, 2, с.31-33, 36-37) путем установки децентрализованной мешалки для осуществления самоотражающего эффекта, уменьшающего вращательное движение и увеличивающее нисходящее и боковое движение. A known method and device for reducing or eliminating the formation of a central funnel (John Andrews. Shear forces in the preparation of wort. // Sputnik Brewery, 1997, 2, p.31-33, 36-37) by installing a decentralized mixer to implement a self-reflecting effect that reduces rotational movement and increasing downward and lateral movement.

Негативное действие децентрализованной мешалки состоит в том, что зазор между мешалкой и нижней нагревающей поверхностью изменяется по всему перемешиваемому пространству, это отрицательно влияет на число Рейнольдца и, следовательно, на теплопередачу на поверхности. Вследствие этого скорость вращения мешалки должна быть увеличена или уменьшено давление пара, чтобы избежать повышения цвета в результате карамелизации и пригорания. The negative effect of the decentralized mixer is that the gap between the mixer and the lower heating surface changes throughout the mixed space, this negatively affects the Reynolds number and, therefore, the heat transfer on the surface. As a result of this, the rotation speed of the stirrer must be increased or decreased in steam pressure in order to avoid a color increase due to caramelization and burning.

Наиболее близким является способ и устройство уменьшения воронки (Джон Эндрюс. Силы сдвига при приготовлении сусла. //Спутник пивовара, 1997, 2, с. 31-33), образующейся при вращении, путем установки на боковых стенках котла отражателей для препятствия вращательному движению затора и увеличения передачи энергии на нисходящее движение. The closest is the method and device for reducing the funnel (John Andrews. Shear forces during the preparation of wort. // Sputnik Brewery, 1997, 2, pp. 31-33), formed during rotation, by installing reflectors on the side walls of the boiler to prevent the rotational movement of the mash and increased energy transfer to the downward movement.

Однако это приводит к резкому увеличению сил сдвига, особенно в периферийной зоне между концом лопасти мешалки и отражателями. However, this leads to a sharp increase in shear forces, especially in the peripheral zone between the end of the mixer blade and the reflectors.

Технической задачей изобретения является устранение образуемой воронки, застойных и зон пригорания пивного хмеля и сусла в процессах затирания и варки пивного сусла с хмелем. An object of the invention is the elimination of the formed funnel, stagnant and burning areas of beer hops and wort in the process of mashing and cooking beer wort with hops.

Техническая задача достигается тем, что в способе устранения воронки и застойных зон в заторно-сусловарочном аппарате путем выравнивания окружных скоростей движения перемешиваемой массы в различных точках аппарата выравнивание окружных скоростей осуществляют увеличением угловых скоростей в слоях, расположенных ближе к оси вращения перемешиваемой массы, а в устройстве для устранения воронки и застойных зон в заторно-сусловарочном аппарате, включающем корпус аппарата и мешалку с валом, мешалка выполнена с отверстиями, диаметры которых увеличиваются от оси вращения к периферии. The technical problem is achieved by the fact that in the method of eliminating the funnel and stagnant zones in the mash-brewing apparatus by aligning the peripheral speeds of the mixed mass at different points of the apparatus, the alignment of peripheral velocities is carried out by increasing the angular velocities in the layers closer to the axis of rotation of the mixed mass, and in the device to eliminate the funnel and stagnant zones in the mash-brewing apparatus, including the apparatus body and the mixer with the shaft, the mixer is made with holes, the diameters of which x increase from the axis of rotation to the periphery.

На фигуре 1 изображена зависимость числа Рейнольдца от угла образующихся воронок 1, 2, 3, на фигуре 2 изображена зависимость числа Рейнольдца от частоты вращения мешалки 1, 2, 3, на фигуре 3 изображена эпюра скоростных потоков вращающейся среды, на фигуре 4 изображена схема заторно-сусловарочного аппарата с перемешивающим устройством. The figure 1 shows the dependence of the Reynolds number on the angle of the resulting funnels 1, 2, 3, the figure 2 shows the dependence of the Reynolds number on the rotational speed of the mixer 1, 2, 3, figure 3 shows a diagram of the velocity flows of a rotating medium, figure 4 shows a diagram of mash -a cooker with a mixing device.

Устройство для устранения воронки (фиг.4) состоит из корпуса 1, в котором установлена мешалка 2 на валу 3 с приводом 4, установленным на крышке 5. The device for eliminating the funnel (figure 4) consists of a housing 1, in which a mixer 2 is mounted on the shaft 3 with a drive 4 mounted on the cover 5.

В мешалке 2 имеются отверстия, диаметры которых увеличиваются от оси вращения к периферии. In the mixer 2 there are holes whose diameters increase from the axis of rotation to the periphery.

Диаметры и расположение отверстий в мешалке определяются следующим образом. The diameters and location of the holes in the mixer are determined as follows.

По информации, полученной из графика числа Ренольдса от частоты вращения лопастной мешалки (фиг.2), зависимости числа Ренольдса от угла образующейся воронки в заторной массе и эпюры скоростных потоков вращающейся среды очевидно, что окружная скорость движущейся заторной массы увеличивается с увеличением радиуса. По зависимости от радиуса находятся образующиеся ориентировочные скорости в сечениях заторной массы. Каждому скоростному потоку будет соответствовать определенное значение радиуса, который и будет являться осью очередного ряда просверленных отверстий. По величине скорости найдем соответствующие площади высверленных отверстий для каждого. Очевидно, что для большей скорости вращения заторной массы, чтобы скомпенсировать эту скорость, соответствует свое значение просверленной площади. Причем диаметры отверстий, уравнивающие скоростные потоки заторной массы, выбираются по следующему алгоритму из формул:

Re = αk;

находятся радиусы вращения заторной массы в различных точках аппарата, а именно находятся радиусы или расстояния от центра для высверливания отверстий определенной площади, величина которой находится по зависимости:

Непременно должна выполнятся зависимость:

To есть с увеличением скорости потока ϑ = ωR просверливаются отверстия большей площади для понижения скорости.According to the information obtained from the graph of the Renolds number versus the rotational speed of the paddle mixer (Fig. 2), the dependence of the Renolds number on the angle of the formed funnel in the mash mass and the diagrams of the velocity flows of the rotating medium, it is obvious that the peripheral speed of the moving mash mass increases with increasing radius. Depending on the radius, the resulting approximate velocities are found in sections of the mash mass. Each speed stream will correspond to a certain radius value, which will be the axis of the next row of drilled holes. By the magnitude of the speed, we find the corresponding areas of the drilled holes for each. Obviously, for a higher rotation speed of the mash mass, in order to compensate for this speed, its value of the drilled area corresponds. Moreover, the hole diameters equalizing the speed flows of the mash mass are selected according to the following algorithm from the formulas:

Re = αk;

are the radii of rotation of the mash mass at various points of the apparatus, namely, there are radii or distances from the center for drilling holes of a certain area, the value of which is dependent on:

The dependency must certainly be fulfilled:

That is, with an increase in the flow rate ϑ = ωR, holes of a larger area are drilled to reduce the speed.

Тем самым, пропуская заторную массу через отверстия, избегаем образования конусовидной воронки путем горизонтального выравнивания скоростей, что обеспечивает равномерность потока заторной массы по поверхности, получая тем самым не только потенциально больший объем аппарата, но и равномерное интенсивное перемешивание, что в свою очередь приводит к улучшению процесса экстрагирования солода в водную среду и предотвращению образования застойных зон и пригорания. Thus, passing the mash mass through the holes, we avoid the formation of a cone-shaped funnel by horizontal speed equalization, which ensures a uniform flow of mash mass over the surface, thereby obtaining not only a potentially larger volume of the apparatus, but also uniform intensive mixing, which in turn leads to an improvement the process of extracting malt into the aquatic environment and preventing the formation of stagnant zones and burning.

Способ устранения воронки и застойных зон в заторно-сусловарочном аппарате осуществляется следующим образом. The way to eliminate the funnel and stagnant zones in the mash-wort apparatus is as follows.

При проведении затирания или варки в корпусе 1 благодаря приводу 4 и с помощью вала 3 обеспечивается вращение мешалки 2. Проходя через отверстия разного диаметра в мешалке 2 жидкая масса продукта имеет одинаковую скорость во всех точках аппарата. When mashing or cooking in the housing 1, thanks to the drive 4 and using the shaft 3, the mixer 2 is rotated. Passing through holes of different diameters in the mixer 2, the liquid mass of the product has the same speed at all points of the apparatus.

Преимущества способа и устройства заключаются в следующем:
1. Соблюдение режимов равномерного интенсивного перемешивания приводит к интенсификации процесса экстрагирования солода и хмеля в водную среду и пивное сусло соответственно.The advantages of the method and device are as follows:
1. Compliance with uniform intensive mixing leads to an intensification of the process of extracting malt and hops into the aquatic environment and beer wort, respectively.

2. Предотвращение образования застойных зон и зон пригорания улучшает качество приготовленного затора и пивного сусла. 2. Prevention of the formation of stagnant and burning zones improves the quality of the prepared mash and beer wort.

3. Образование (получение) "спокойного сусла" в результате избежания воздействия сдвигающей силы внутри затираемой массы повышает качество и улучшает фильтруемость затора. 3. The formation (receipt) of "calm wort" as a result of avoiding the action of shear forces inside the rubbed mass increases the quality and improves the filterability of the mash.

4. Избежание во время осахаривания при выделении из солода бетта-глюката его разделения с частицами солода предотвращает переход бетта-глюката в суспензию и образование студенистых отложений на частицах зерна, препятствующих свободному истечению сусла. 4. Avoiding during saccharification during separation of the beta-glucose from malt from its separation with malt particles prevents the beta-glucose from passing into suspension and the formation of gelatinous deposits on grain particles that impede the free flow of wort.

5. Устранение воронки позволяет уменьшить объем аппарата. 5. Elimination of the funnel reduces the volume of the apparatus.

Claims

A method of mixing mash mass, comprising exposing the stirred mass to a paddle mixer with elimination of the funnel and thereby reducing shear forces, characterized in that the effect is carried out by increasing angular velocities in the layers closer to the axis of rotation of the mixed mass by making holes in the mixer blades, the diameters of which increase from the axis of rotation to the periphery with the fulfillment of the dependence

where ϑ is the peripheral speed;
P is the area of the hole of the mixer.