Mostkühler für die Whiskyherstellung
Hintergrundinformationen zum Projekt „Whisky-Maischekühler“
Ein schottisches Unternehmen, weltweit führend in der Whiskyherstellung, wandte sich an SACOME, um einen Kühler mit einer Leistung von 250 m³/h für Most (Whisky-Mostkühler) zu entwickeln und herzustellen.
Die Kühlung der Maische nach der Maischegärung und vor dem Gärungsprozess bei der Herstellung von Spirituosen oder hochprozentigen alkoholischen Getränken ist ein wesentlicher Teil des Prozesses, da bei hohen Temperaturen die Gärfähigkeit sinkt, es zu Verlusten durch verdunsteten Alkohol kommt und das Aroma beeinträchtigt wird.
Daher haben sich unsere technischen Mitarbeiter intensiv mit der Konstruktion der Whisky-Maischekühler befasst und dabei besonders auf die besonderen Konstruktionsbedingungen, den hohen Gehalt an Schwebstoffen (Körner, Steine, Stroh …), die Notwendigkeit einer präzisen Temperatur der Maische am Ausgang des Kühlers und die strengen Reinigungsbedingungen des Wärmetauschers nach den Produktionszyklen geachtet. Diese Aspekte machen die Rohrlösung zur besten Wahl.
In den folgenden Abschnitten gehen wir näher auf die Konstruktion unserer Rohrwärmetauscher für den Mostkühlungsprozess ein, die in den wichtigsten Brennereien Schottlands zum Einsatz kommen.
Die Lösung: Wärmetauscher mit Wellrohren / Drallrohren
SACOME hat eine große Anzahl von Wärmetauschern mit Wellrohren / Drallrohren für die wichtigsten Brennereien in Schottland entworfen und hergestellt, die alle derzeit mit voller Leistung in Betrieb sind.
Bei diesem speziellen Projekt war eine Kühlung der Maische von 63 °C auf 20 °C als Vorstufe zur Fermentation unter verschiedenen Betriebsbedingungen erforderlich, wobei der Prozess je nach dem zur Kühlung des Produkts verwendeten Betriebsmedium (in diesem Fall Turmwasser, Frischwasser und Kaltwasser) in vier Abschnitte unterteilt war.
Das System funktioniert im Wesentlichen so, dass die Maische durch die Wellrohre / Drallrohre durch die vier Abschnitte zirkuliert, während das Betriebsmedium durch das Gehäuse der Rohrwärmetauscher zirkuliert. Hervorzuheben ist, dass die Konstruktion den Anschluss der Gehäuseseite der Abschnitte 1, 3 und 4 ermöglicht, um in Jahreszeiten, in denen die Umgebungstemperatur dies zulässt, nur Kaltwasser als Betriebsmedium zu verwenden und so erhebliche Kosteneinsparungen zu erzielen.
Darüber hinaus sind die Vorteile der Verwendung von Mehrrohrwärmetauschern mit Wellrohren / Drallrohren für diese Art von Produkten hervorzuheben, da die erhöhte Turbulenz zu einer geringeren Verschmutzung, einer höheren Übertragungsgeschwindigkeit und einer größeren Homogenität des Produkts am Ausgang des Kühlers führt.
Wärmeberechnungen für Whisky-Maischekühler
Darüber hinaus berücksichtigten unsere Techniker die bestehende Beschränkung der Austrittstemperatur des Frischwassers, da dieses in verschiedenen Prozessen verwendet wird und eine Nichteinhaltung dieser Anforderung zu Energieverlusten führen würde. Ebenso muss bei der Konstruktion berücksichtigt werden, dass die Prozessanlagen in Produktionszyklen von 30 bis 45 Minuten arbeiten müssen. Alle 2 bis 3 Zyklen müssen die Innenrohre mit 85 °C heißem Wasser gereinigt werden, und zusätzlich muss dieser Vorgang 2 bis 3 Mal pro Woche mit einer heißen Reinigungslösung wiederholt werden.
Dieser Mostkühler wurde für Durchflussmengen zwischen 150 m³/h und 250 m³/h ausgelegt und erreicht Austrittstemperaturen zwischen 20 °C und 22 °C. Die Durchflussmengen und Temperaturen der Betriebsmedien variieren ebenfalls (z. B. kann die Durchflussmenge für Frischwasser zwischen 120 m³/h und 150 m³/h bei Temperaturen zwischen 5 °C und 19 °C variieren).
Es ist zu beachten, dass diese Schwankungen eine größere Schwierigkeit bei den thermischen Berechnungen mit sich bringen (es wurden mehr als 20 verschiedene Betriebsbedingungen geprüft). Schließlich bestand der Wärmetauscher aus 16 Multirohrmodulen, die auf einem Rahmen montiert waren, so dass sie leicht entleert werden können (zusätzlich wurde ein Ablassventilsystem eingebaut). Ein wichtiger Aspekt war die Konstruktion der Dichtungen im Gehäuse jedes Moduls, da Ermüdungsanalysen für eine Lebensdauer von 20 Jahren durchgeführt wurden.
Für die thermischen Berechnungen des Wärmeaustauschers verwendeten wir die neueste Version von HTRI, einer Organisation, der wir seit 1998 angehören. Die mechanische Konstruktion der Anlage entspricht der BRITISH STANDARD 5500 Category 2 für einen Auslegungsdruck von 16 barg.
Prozess: Grundlegende Schritte bei der Whiskyherstellung
Vorbereitung
Für die Whiskyherstellung bevorzugen die großen Brennereien neue, in Schottland angebaute Gerstensorten, da diese viel Stärke und wenig Eiweiß enthalten. Nach dem Trocknen wird das Getreide geerntet und gelagert, um das Produkt vor der anschließenden Mälzung zu trocknen.
Mazeration
Das gemahlene Malz wird in einen runden Einweichkessel, den sogenannten „Maischebottich“, gegeben und mit heißem Wasser vermischt, damit die Enzyme des Malzes die Stärke in eine zuckerhaltige Flüssigkeit, die Würze, umwandeln, die zur Gärung aus dem Bottich entnommen wird. Das Abfallprodukt wird Hopfen genannt.
Gärung
Der Most wird in große Fässer (Gärbehälter) gepumpt, wo die Hefe hinzugefügt wird. Durch eine starke Gärung wird der Zucker in Alkohol umgewandelt, wobei die entstehende Flüssigkeit als vergorener Most oder „Wash” bezeichnet wird.
Destillation
Der Most wird zweimal in großen Kupferkesseln destilliert, um „High Wines” oder „Whisky Nuevo” zu erhalten. Bei der ersten Destillation in den Kesseln verdampft der Alkohol und trennt sich vom Wasser, wodurch eine Flüssigkeit entsteht, die als „Low Wines” bezeichnet wird. Dieses Destillat wird anschließend in die „Low Wines”-Kessel umgefüllt, um Branntwein herzustellen.
Alterung
Nach der Destillation wird dem hergestellten Likör oder „High Wine“ Wasser hinzugefügt und er reift in Fässern aus weißer Eiche. Die Reifezeit kann variieren, beträgt jedoch in der Regel zwischen 2 und 5 Jahren und kann bis zu 10 bis 15 Jahre betragen.
Abfüllung
Nach der Reifephase wird der Whisky durch Zugabe von weichem Wasser auf den gewünschten Alkoholgehalt reduziert. Anschließend wird der Whisky sorgfältig gefiltert und mit automatischen Maschinen in Flaschen abgefüllt, die verschlossen und etikettiert werden. Zum Schluss werden die Flaschen für den Versand verpackt.
Der Rohrkühler wird zwischen den Mazerations- und Fermentationsstufen benötigt..
Spezifikationen des Mosts für die Whiskyherstellung
Einer der entscheidenden Aspekte bei der Konstruktion dieser Art von Anlagen für die Whiskyherstellung ist die Kenntnis der Eigenschaften des Produkts. Dank unserer langjährigen Erfahrung in zahlreichen Projekten für die weltweit führenden Brennereien kennen wir bei SACOME das Verhalten der Würze („wort“) genau und verfügen sogar über rheologische Tests, die in ähnlichen Projekten durchgeführt wurden. Darüber hinaus verfügen wir auch über Referenzen und Eigenschaften anderer Produkte aus der Whiskyherstellung, wie beispielsweise vergorener Most („Wash“).
In diesem Zusammenhang ist es wichtig, die Beschaffenheit und das Verhalten dieses Produkts hervorzuheben, dessen Komplexität spezielle Berechnungen erforderlich macht. Daher kann nur ein auf diese Art von Anwendung spezialisiertes Unternehmen eine optimale Lösung finden.
Darüber hinaus macht der Gehalt an suspendierten Feststoffen eine Reihe von Überlegungen bei der Konstruktion der Maischekühler erforderlich, um Probleme wie beispielsweise Verstopfungen der Innenrohre zu vermeiden.
Entwurf des Rohrwärmetauschers zur Mostkühlung
Für dieses Projekt haben wir unseren Rohrwärmetauscher S-TFM-I geliefert, dessen Hauptmerkmale im Folgenden aufgeführt sind:
Multitubular-Geometrie
Die Multirohrgeometrie besteht aus einem Rohrbündel: Der Most wird in den Innenrohren und das Betriebsmedium (Wasser) in der Mantelseite verarbeitet. Die Innenrohre haben einen Durchmesser, der Verstopfungen verhindert.
Wellung der Wärmetauscherrohre
Bei unseren Wärmeaustauschern mit Wellrohren sind die Innenrohre des Wärmeaustauschers gewellt, um die Turbulenz des Produktes zu erhöhen, was zu einer Verringerung der Verschmutzungsgefahr und einer Steigerung der Wärmeeffizienz führt.
Rohrplatte mit Flansch
Die geflanschte Rohrplatte ermöglicht ein einfaches Herausnehmen der Reduzierungen zur Überprüfung und Reinigung der Innenrohre.
Guarnizioni
Im Gegensatz zu anderen Geometrien (wie Plattenwärmetauschern) sind die Wartungskosten unserer Rohrwärmetauscher minimal, da die Dichtungen das einzige Ersatzteil sind.
Selbstentleerung auf der Rohrseite
Eine wichtige Anforderung ist die Entwässerungsfähigkeit des Produkts. In diesem Zusammenhang wurde eine geeignete Rohrverteilung entworfen und exzentrische Reduzierungen berücksichtigt. Darüber hinaus wurde ein Ablassventilsystem integriert.
Geeignete Rohrstärke
Das Wasser, das außerhalb der Innenrohre zirkulierte, wies einen gewissen Chloridgehalt auf. Um Korrosionsprobleme zu vermeiden, musste daher eine größere Wandstärke dieser Rohre vorgesehen werden.
In diesem Sinne, Es ist sehr wichtig, die Gehäuse während der Reinigung bei hohen Temperaturen zu leeren..
Nicht herausnehmbarer Rohrstutzen
Da es sich bei der Betriebsflüssigkeit in diesem Fall um Wasser handelt und der Kunde keine besondere Inspektion der Gehäuseseite wünschte, haben wir uns für Rohrbündelwärmetauscher mit nicht ausziehbarem Rohrbündel entschieden.
Rahmen
Aufgrund der hohen Anzahl der benötigten Serieneinheiten und der unterschiedlichen Abschnitte wurde ein maßgeschneiderter Entwurf für den erforderlichen Rahmen erstellt.
Das Projekt in Zahlen
Durchflussmenge
Auslegungstemperatur
Auslegungsdruck
Eintrittstemperatur des Mosts
Ausgangstemperatur des Mosts
Ungefähre Abmessungen des Rahmens
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