Узнайте, как работает система варки HERMS, о её основных компонентах, преимуществах и ограничениях. Узнайте, как компания TIANTAI Beer Equipment может помочь пивоварням выбрать оптимальное решение для нагрева и контроля температуры в варочном цехе.
Контроль температуры — один из важнейших факторов в процессе варки пива. В ходе затирания при разных температурах активируются разные ферменты солода, что влияет на преобразование крахмала, бродимость сусла, насыщенность пива и его конечный вкус.
Для пивоваренных заводов, которым требуется точное регулирование температуры затора, система пивоварения HERMS является одним из вариантов, заслуживающих внимания.
Аббревиатура HERMS означает Система рециркуляции сусла с теплообменом. Это схема варки, в которой для непрямого нагрева рециркулирующей заторной жидкости используется теплообменник, обычно устанавливаемый внутри резервуара для горячей жидкости (HLT).
Системы HERMS особенно популярны среди крафтовых пивоваров, которым важны стабильная температура затирания, плавный нагрев и гибкость процесса варки пива.
В этой статье компания TIANTAI Beer Equipment рассказывает о принципе работы системы HERMS, необходимых компонентах, основных преимуществах и ограничениях, а также о том, как определить, подходит ли эта система для вашей пивоварни.
1. Что означает аббревиатура HERMS в пивоварении?
Аббревиатура HERMS означает «Система рециркуляции сусла с теплообменом».
В типичной варке HERMS сусло непрерывно или периодически отбирается из заторного чана, проходит через теплообменник, погруженный в горячий раствор, и возвращается в заторный чан.
Горячий раствор передает тепло циркулирующему суслу, не смешиваясь с ним напрямую.
Регулируя температуру горячего раствора и контролируя расход рециркуляционной жидкости, пивовар может регулировать температуру затора на различных этапах процесса затирания.
Система HERMS обычно ассоциируется с многоемкостными пивоваренными установками, в том числе с трёх- и четырёхемкостными варочными цехами.
Его основное назначение — обеспечить контролируемый косвенный нагрев во время рециркуляции затора.
2. Как работает пивоваренная система HERMS?
Система HERMS работает за счет циркуляции сусла через теплообменник, расположенный в отдельном резервуаре для горячей жидкости. Последовательность операций, как правило, выглядит следующим образом.
Шаг 1: Приготовление сусла
Измельчённый солод смешивают с пивоваренной водой в заторном чане для получения затора.
Пивовар выбирает температуру затирания в соответствии с рецептурой и требуемыми характеристиками сусла.
Шаг 2: Нагреть резервуар для горячей жидкости
Резервуар для горячего щелочного раствора нагревается с помощью соответствующего источника тепла, такого как пар, электрические нагревательные элементы или другая подходящая система нагрева.
В резервуаре установлен теплообменник, который часто изготавливается из труб из нержавеющей стали.
Шаг 3: Рециркуляция сусла
Насос для сусла забирает жидкость из заторного чана и пропускает её через теплообменник.
Когда сусло проходит через змеевик или теплообменник, оно поглощает тепло от окружающей его горячей жидкости.
Затем нагретое сусло возвращается в заторный чан.
Шаг 4: Регулировка температуры затирания
Датчики температуры контролируют соответствующие температурные параметры технологического процесса.
Система управления может регулировать источник нагрева HLT, насос рециркуляции сусла или регулирующие клапаны для поддержания заданной температуры затора.
Стратегия управления должна учитывать разницу температур между заторной смесью, возвращаемым суслом и горячей водой.
Шаг 5: Завершение затирания и фильтрации сусла
После завершения процесса затирания пивовар приступает к фильтрации сусла или к следующему этапу процесса в зависимости от конфигурации варочного цеха.
В комбинированном чане для затирания и фильтрации один и тот же чан может использоваться как для затирания, так и для отделения сусла.
Важно: Система HERMS в первую очередь представляет собой установку для нагрева затора и регулирования температуры. Она не заменяет необходимость в соответствующем оборудовании для фильтрации сусла, варке сусла или других операциях в варочном цехе.
3. Какое оборудование необходимо для варничной установки HERMS?
Конфигурация HERMS, как правило, включает в себя следующее оборудование.
| Оборудование | Основная функция |
|---|---|
| Заторный чан или заторно-фильтрационный чан | Служит для содержания затора и обеспечения ферментативного превращения |
| Резервуар для горячего щелочного раствора (HLT) | Хранит и нагревает воду для варки пива, используемую в процессе теплообмена |
| Теплообменник HERMS | Переносит тепло от горячего щелока в рециркулирующее сусло |
| Насос для рециркуляции сусла | Пропускает сусло через теплообменник и обратно в заторный чан |
| Датчики температуры | Контролируйте температуру затора, возвращаемого сусла и горячей воды |
| Панель управления или ПЛК | Регулирует нагрев и рециркуляцию в соответствии со стратегией управления |
| Трубопроводы, клапаны и сантехническая арматура | Соедините сосуды и регулируйте поток жидкости |
| Чайник для сусла | Кипятит сусло после фильтрации |
Точное расположение оборудования зависит от производственной мощности пивоварни и конфигурации емкостей.
Например, в варке из трёх чанов затирание и фильтрация могут осуществляться в одном чане, при этом используется отдельный котёл для сусла и предусмотрен резервуар HLT. Змеевик HERMS может быть установлен внутри резервуара HLT.
В пивоваренном цехе с четырьмя емкостями заторный чан и фильтрационный чан могут быть разделены, что обеспечивает большую гибкость технологического процесса, но требует большего количества оборудования и площади.
4. В чём заключаются преимущества системы HERMS?
4.1 Точное регулирование температуры затирания
Система HERMS обеспечивает непрямой нагрев, что помогает поддерживать стабильную температуру затора. Это полезно, когда рецептура предусматривает несколько температурных пауз, таких как, например, белковая пауза (при необходимости), пауза для активации бета-амилазы или пауза для активации альфа-амилазы.
Фактическая активность ферментов и характеристики сусла зависят от сорта солода, значения pH затора, времени и температуры, поэтому температурный режим следует подбирать в соответствии с рецептурой.
4.2 Мягкий, непрямой нагрев
Поскольку сусло нагревается через теплообменник, а не непосредственно нагревательной поверхностью в заторном чане, система HERMS позволяет снизить риск локального перегрева.
Это может быть полезно для пивоваренных заводов, которые стремятся обеспечить рециркуляцию сусла при контролируемом нагреве. Однако по-прежнему крайне важно обеспечить правильное распределение потока и правильно подобрать размеры теплообменника. Чрезмерный приток тепла или недостаточная циркуляция по-прежнему могут приводить к возникновению перепадов температуры внутри затора.
4.3 Повышение стабильности процессов
Хорошо спроектированная система HERMS позволяет пивовару повторять одну и ту же программу температурного режима затирания при варке нескольких партий. В сочетании с откалиброванными датчиками, надёжными насосами и соответствующей системой автоматизации она позволяет снизить зависимость от ручной регулировки нагрева. Это особенно полезно для крафтовых пивоварен, выпускающих пиво по нескольким рецептам или стремящихся к стабильному качеству пива.
4.4 Интеграция с системой автоматического приготовления кофе
Система HERMS может быть интегрирована с системой управления варочным цехом на базе ПЛК.
В зависимости от конфигурации система может автоматизировать:
- Регулирование температуры горячего раствора.
- Рециркуляция сусла.
- Графики изменения температуры затира.
- Время выдержки при комнатной температуре.
- Сигналы тревоги и мониторинг технологических процессов.
Достижимый уровень автоматизации зависит от системы управления и дополнительных функций, предусмотренных в варочном цехе.
5. Каковы ограничения системы HERMS?
Несмотря на то что система HERMS обладает рядом преимуществ, она не всегда является оптимальным выбором для каждой пивоварни.
5.1 Более медленные темпы изменения температуры в некоторых системах
Скорость нагрева затора зависит от площади поверхности теплообменника, доступной мощности нагрева, расхода сусла и тепловой массы затора. По сравнению с некоторыми конфигурациями с прямым нагревом или внешними теплообменниками большой мощности небольшой змеевик системы HERMS может нагревать затор медленнее. Поэтому система должна быть рассчитана с учётом желаемого объёма партии и скорости изменения температуры.
5.2 Дополнительное оборудование и трубопроводы
Система HERMS требует наличия теплообменника, трубопроводов рециркуляции, подходящего насоса, датчиков температуры и соответствующих средств управления. Эти компоненты усложняют конструкцию и могут привести к увеличению первоначальной стоимости оборудования. Дополнительные трубопроводы и теплообменник также требуют соблюдения надлежащих процедур очистки и технического обслуживания.
5.3 Зависимость от резервуара горячей жидкой смеси
Теплообменник зависит от резервуара горячей жидкости, который обеспечивает необходимое количество тепла. Если температура резервуара горячей жидкости слишком низкая или его тепловая мощность недостаточна, система HERMS может не смочь повысить температуру затора так быстро, как ожидалось. Размеры источника нагрева резервуара горячей жидкости и теплообменника следует рассчитывать совместно, а не выбирать их независимо друг от друга.
5.4 Очистка и управление расходом
Сусло проходит через теплообменник HERMS, поэтому он должен быть спроектирован с учетом требований гигиены и возможности эффективной очистки. При проектировании необходимо учитывать диаметр трубопроводов, скорость потока, схему подключения и порядок очистки. Кроме того, система не должна допускать чрезмерных значений скорости всасывания или рециркуляции, которые могут привести к уплотнению слоя зерна во время рециркуляции затора.
6. HERMS или RIMS: что лучше для вашей пивоварни?
Еще одним распространенным способом нагрева затора является система RIMS, что означает «система рециркуляции и инфузии затора» (Recirculating Infusion Mash System). В обеих системах сусло рециркулирует через нагревательную установку, однако источники тепла в них различаются.
| Характеристика | HERMS | RIMS |
|---|---|---|
| Полное имя | Система рециркуляции сусла с теплообменом | Система рециркуляционного затирания с инфузией |
| Способ нагрева | Непрямой теплообмен с горячей жидкостью | Встроенный нагревательный элемент или внешняя нагревательная камера |
| Типовая установка | Теплообменник в HLT | В линии с контуром рециркуляции сусла |
| Температурная характеристика | Зависит от HLT и производительности теплообменника | Можем оперативно подобрать обогреватель подходящего размера |
| Основной источник тепла | Система обогрева HLT | Специализированный встроенный нагреватель |
| Дополнительное оборудование | Интеграция теплообменника и HLT | Нагревательная камера RIMS и соответствующие элементы управления |
| Основная задача при проектировании | Теплопередающая способность и температура HLT | Локальный перегрев, защита от перетекания и управление нагревателем |
Ни одна из этих систем не является безусловно лучшей.
Система HERMS может оказаться привлекательным вариантом, если у пивоварни уже имеется водонагреватель HLT подходящего размера и она предпочитает непрямой нагрев затора.
Система RIMS может оказаться подходящим решением в тех случаях, когда приоритетными задачами являются компактный встроенный нагрев и быстрая регулировка температуры.
В случае коммерческих пивоваренных заводов при окончательном выборе следует также учитывать размер партии, источник энергии, техническое обслуживание, очистку, доступные инженерные коммуникации и требования к автоматизации.
7. Подходит ли система HERMS для коммерческой пивоварни?
Да, систему HERMS можно использовать в промышленных пивоваренных установках, однако её применимость зависит от масштабов пивоварни и технологических задач.
Для небольших крафтовых пивоваренных заводов система HERMS может стать практичным способом обеспечить контролируемый нагрев затора без установки отдельной системы прямого нагрева в заторном чане.
Для пивоваренных заводов среднего размера система должна быть спроектирована с учетом требуемого цикла варки, скорости нагрева, емкости нагревательного котла (HLT) и расхода сусла при рециркуляции.
Для крупных коммерческих пивоваренных заводов, в зависимости от производительности и конструкции установки, более подходящими могут оказаться альтернативные схемы нагрева, включая емкости с паровым нагревом и внешние теплообменники.
Не следует выбирать ту или иную конфигурацию системы HERMS только потому, что она широко распространена среди крафтовых пивоваров. Её теплопередающая способность должна быть достаточной для запланированного графика производства.
8. Как выбрать подходящую систему HERMS для вашей пивоварни
Перед выбором системы HERMS компания «TIANTAI Beer Equipment» рекомендует проанализировать следующие технические параметры.
Объем партии в варочном цехе: Определите объем сусла, получаемого за одну партию, и количество нагреваемого сусла.
Программа регулирования температуры затира: Определите необходимые интервалы удержания температуры, шаги изменения температуры и целевое время нагрева.
Производительность системы HLT и мощность нагрева: Убедитесь, что резервуар для горячего щелочного раствора способен обеспечить необходимое количество тепла, одновременно удовлетворяя другие потребности в горячей воде.
Конструкция теплообменника: Выберите материал теплообменника, площадь поверхности, схему расположения труб и пропускную способность в соответствии с требуемой тепловой нагрузкой.
Производительность насоса для сусла: Убедитесь, что насос способен обеспечить необходимый расход рециркуляции без создания чрезмерного перепада давления и без уплотнения слоя зерна.
Измерение и регулирование температуры: Укажите расположение датчиков, точность регулирования, блокировки нагрева и желаемый уровень автоматизации.
Чистка и техническое обслуживание: Убедитесь, что теплообменник и трубопроводы можно эффективно очищать и осматривать при необходимости.
Доступные утилиты: Учтите вопросы подачи пара, электрической мощности, наличия воды и другие требования, характерные для конкретного объекта.
Эти параметры следует оценивать в совокупности, чтобы обеспечить надёжную работу системы HERMS в рамках всей варочной установки.
9. Рекомендации компании «TIANTAI Beer Equipment»
В компании «TIANTAI Beer Equipment» мы считаем, что оптимальная конфигурация варного цеха — это та, которая соответствует технологическому процессу пивоварения, производственной мощности, бюджету и эксплуатационным требованиям заказчика.
Система HERMS представляет собой один из вариантов обеспечения контролируемого нагрева затора, особенно на пивоварнях, где предпочтение отдается косвенному теплообмену и автоматизированному управлению температурой. Однако решение должно основываться на инженерных расчетах, а не на общих предпочтениях в пользу той или иной системы. В каждом проекте наши рекомендации сосредоточены на подборе заторного чана, резервуара для горячей воды, теплообменника, суслового насоса, источника нагрева и системы управления. Мы также учитываем, является ли конфигурация HERMS более подходящей, чем RIMS, прямой нагрев чана или другая схема теплообменника.
Компания «TIANTAI Beer Equipment» предлагает индивидуальные решения в области пивоваренного оборудования, включая заторные и фильтрационные чаны, резервуары для горячей воды, варочные котлы, бродильные чаны и автоматизированные системы пивоваренных цехов.
Независимо от того, строите ли вы новую крафтовую пивоварню или модернизируете существующее производственное предприятие, наша команда поможет вам подобрать оптимальную схему отопления и системы контроля температуры.
HERMS (Heat Exchange Recirculating Mash System) — это система нагрева затора, в которой теплообменник используется для передачи тепла от горячей жидкости к рециркулирующему суслу. К её основным преимуществам относятся контролируемый непрямой нагрев, стабильное управление температурой затора и возможность интеграции с автоматизированными пивоваренными системами. Её эффективность зависит от правильного расчёта размеров теплообменника, тепловой мощности нагревателя сусла (HLT), циркуляции сусла, системы измерения температуры и общей конструкции варничной. Перед выбором системы HERMS пивоварням следует сравнить её с системой RIMS и другими вариантами нагрева с учётом своих производственных целей и эксплуатационных требований.
Планируете построить новый варочный цех или ищете индивидуальную пивоваренную систему HERMS?
Связаться с Пивное оборудование TIANTAI чтобы обсудить производительность вашей партии, способ нагрева, требования к температуре затора, а также потребности в автоматизации варочного цеха.
TIANTAI Beer Equipment — профессиональные решения для пивоварения: от отдельного оборудования до комплексных пивоваренных систем.
Дейзи Электронная почта: business@cnbrewery.com
