Проектирование пивоваренного завода

 

 

При температуре холодной воды 12 °С в наиболее неблагоприятный период года – зимой – расход тепла для подогрева воды составит:

 

где 4,1868 – теплоемкость воды, кДж/(кг·К).

 

Количество заторной массы равно:

 

 

При температуре затираемых зернопродуктов 12 °С и теплоемкости сухих веществ зерна 1,423 кДж/(кг·К) температура заторной массы составит, /1/:

 

 

Расход тепла на подогрев несоложеной части затора до кипения составит:

 

где 3,63 – теплоемкость заторной массы, которая определяется как средневзвешенная величина теплоемкостей солода и воды:

 

 

 

Расход тепла на кипячение несоложеной части затора рассчитывается исходя из предположения, что в заторном аппарате выпаривается в течение часа 5 % воды от количества подвергаемой кипячению массы. При продолжительности кипячения 30 мин расход тепла будет:

 

где 2259,2 – теплота парообразования при 98,07 кПа, кДж/кг.

 

При тепловом КПД 0,95 затратится тепла на подогрев и кипячение несоложеной части затора:

 

 

После кипячения в заторном котле остается заторной массы:

 

 

Расход тепла на подогрев добавляемой в затор воды всего затора. После кипячения несоложеной части затора в нее добавляются вода и остальные Qз2 = Qс · 0,7 = 3000 · 0,7 = 2100 кг солода. В результате затирания температура заторной массы должна быть равной 52,5 °С, вода добавляется в количестве 4 дм3 на 1 кг солода, т.е.:

 

 

В результате смешивания несоложеной части затора, воды и солода масса затора будет равной, /1/:

 

 

Для достижения требуемой температуры заторной массы 52,5 °С добавляемая вода должна иметь температуру:

 

 

Расход тепла на подогрев воды:

 

 

Расход тепла на подогрев заторной массы до 72 °С:

 

 

Расход тепла для подогрева густой части затора до кипения. Из общей массы затора откачивается 0,4 % жидкой части затора:

 

 

Оставшаяся густая часть составит:

 

 

Она подогревается до кипения. На эти цели расходуется тепла:

 

 

Для кипячения густой части затора при продолжительности кипячения 30 мин с интенсивностью выпаривания 5 % в час от массы затора потребуется тепла:

 

 

В результате кипячения густой части затора испарится воды:

 

 

Масса затора после кипячения будет равна, /1/:

 

 

Расход тепла на подогрев всего затора и на подогрев и кипячение густой его части при тепловом КПД 0,95 составит:

 

 

В период тепловой обработки густой части затора температура жидкой части понизится до 65 °С, а при перекачке температура густой части – до 85-90 °С. Температура всей массы затора будет равна, /1/:

 

 

Расход тепла на подогрев воды для заливки сит фильтрационного аппарата. При площади фильтрации 13,8 м3 и высоте подситового пространства 0,05 м воды для заливки сит потребуется: 13,8 · 0,05 = 0,69 м3, или 690 кг, а тепла для подогрева воды до 80 ºС: 4,1868 · 690 · (80-12) = 196444,66 кДж.

Расход тепла на подогрев воды для выщелачивания пивной дробины. Для выщелачивания дробины расходуется 4 дм3 воды, подогретой до 80 °С, на 1 кг затираемых зернопродуктов. Расход тепла для подогрева воды на выщелачивания дробины из одной варки составит, /1/:

 

Расход тепла для кипячения сусла с хмелем. Из 100 кг зернопродуктов получается 699,77 кг горячего сусла. В процессе варки выпаривается около 15 % воды от объема сусла и промывных вод, поступающих в сусловарочный котел. Таким образом, общее количество сусла и промывных вод, подвергаемых кипячению, составит, /1/:

 

 

При массе единицы объема сусла при 62 °С, равной 1,038 кг/м3, соответствующей массовой доле сухих веществ, равной 9,5 % и удельной теплоемкости сусла 3,96 кДж/(кг·К) расход тепла для подогрева его до кипения будет равен:

 

 

Для подогрева сусла из 3000 кг зернопродуктов до кипения тепла потребуется:

 

 

В процессе кипячения выпаривается воды:

 

 

Тогда расход тепла для выпаривания воды составит:

 

 

Для выпаривания воды из сусла одной варки тепла потребуется:

 

 

Расход тепла на варку сусла при КПД котла 0,95 составит:

 

 

В таблице 5.3 сведены данные о суммарном расходе тепла при приготовлении сусла одной варки.

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.3 – Суммарный расход тепла при приготовлении сусла одной варки

 

Технологическая операция	Расход тепла, кДж
На подогрев воды для затирания несоложеных зернопродуктов с солодом	633044,2
На подогрев и кипячение несоложеной части затора	1114549
На подогрев всего затора и на подогрев и кипячение густой его части	2512774,2
На подогрев воды для заливки сит, выщелачивания дробины	196444,66
Расход тепла на варку сусла с хмелем	12870959,1
ВСЕГО	17327771,2

 

При энтальпии пара 2716 кДж/кг, давлении 0,245 МПа и охлаждении конденсата до 100 °С расход пара на варку составит:

 

 

На 100 кг затираемых зернопродуктов расход пара составит:

 

 

Суточный расход пара при 10 варок в сутки составит:

 

 

Расход тепла для подогрева воды на другие технологические нужды в сутки. Кроме  приготовления сусла горячая вода (м3) расходуется на следующие операции, /1/:

1. Мойка оборудования варочного цеха    16,7
2. Промывание суслопровода      12,5
3. Мойка оборудования отделения охлаждения   8,33
4. Мойка кег        5,74
5. Прочие нужды       12

Всего                                                                    55,27

Для указанных целей используется вода с отделения охлаждения сусла, имеющая температуру 30 °С и дополнительно подогреваемая до 60 °С. Для ее подогрева до 60 °С потребуется тепла:

 

 

Кроме этого, пар расходуется на нагрев воды на выщелачивание хмелевой дробины (= 11,32 м3/сут), на что расходуется тепла:

 

 

Суточным расход пара на выщелачивание хмелевой дробины и подогрев воды для других целей составит:

 

 

На  пропарку трубопроводов диаметром 50-80 мм расход пара принимаем 0,2-0,4 кг на 1 м длины трубопровода и давление 0,05 МПа, /1/.

Расход пара для подогрева воды в моечных машинах.  Машина Б6-ВМГ-24 производительностью 24000 бутылок в час требует расхода пара 850 кг/ч. Для работы 1 машины в две смены по 8 ч при тепловом КПД 0,95 и коэффициенте использования машин 0,9 потребуется пара, /1/:

 

Расход пара на технологические нужды. Согласно расчету суточный расход пара равен:

 

 

С учетом потерь тепла в 10 % суточный par ход составит:

 

 

Максимальный часовой расход пара принимается 12 % от суточного и составляет:

 

 

Расход пара на 1 дал пива составит:

 

где 2,0068 – средний расход зернопродуктов на 1 дал пива, кг;

Qсут.з – суточный расход зернопродуктов, кг.

 

 

5.3 Расход диоксида углерода

Диоксид углерода расходуется для передачи дрожжей из дрожжевых монжю на засев и на реализацию в торговлю, для передачи пива из аппаратов дображивания на фильтрацию для карбонизации пива, для передачи фильтрованного пива из сборников к различным машинам, для создания противодавления при розливе пива, /1/.

Необходимое количество диоксида углерода (в г) принимается в среднем по нормам проектирования, согласно которым на 1 дал пива расход диоксида углерода по пиву составляет:

1. Слуцкое – 141,8 г,
2. Белорусское – 141,8 г,
3. Выбранецкое – 142,0 г,
4. Березина – 154,3 г,
5. Гусарское – 142,0 г,
6. Стары замак – 154,3 г,
7. Гуляка – 154,3 г,
8. Бобруйское темное – 141,8 г.

Средневзвешенный расход диоксида углерода на 1 дал принятого ассортимента продукции:

141,8 · 0,15 + 141,8 · 0,2 + 142,0 · 0,2 + 154,3 · 0,15 + 142,0 · 0,1 + 154,3 · 0,1+ + 154,3 · 0,05 + 141,8 · 0,05 = 145,61 г.

Из этого количества 4,5 г диоксида углерода, расходуемого для перемешивания 1 дал бродящего пива «Выбранецкое», подлежит повторному использованию: 4,5 · 0,2 = 0,9 г. В результате на технологические нужды диоксида углерода потребуется:

145,61 – 0,9 = 144,71 г/дал.

Ввиду того что основная часть диоксида углерода расходуется на технологические операции, связанные с фильтрацией и розливом, суточный расход его определяется умножением количества пива, разливаемого в течение суток в наиболее напряженный период работы завода, на 144,71 т.е., /1/:

 

где М – количество пива разливаемого в в год, дал;

238 – число суток работы цеха розлива в год.

 

В таблице 5.4 приведены нормы расхода диоксида углерода на 1 дал пива.

 

Таблица 5.4 – Нормы расхода диоксида углерода на 1 дал пива

 

Технологическая операция	Норма расхода, г	Давление СО2, МПа
Продавливание семенных дрожжей	0,3	0,05
Передавливание пива на фильтрацию	28,5	0,05
Карбонизация	30,0	0,05
Заполнение сборников фильтрованного пива	23,1	0,07
Передавливание пива на розлив	30,1	0,25
Мойка в моечно-разливочном отделении	По паспортным данным оборудования
Заполнение тары и создание воздушной подушки при розливе пива (в разливочных аппаратах)	28,0	0,07

 

5.4 Расход сжатого воздуха

Сжатый воздух расходуется для обеспечения работы разливочных и укупорочных машин, для передачи сусла и дрожжевой разводки из  аппарата  в  аппарат при разведении чистой культуры дрожжей, для обеспечения работы машин по извлечению бутылок из ящиков и укладке их в ящики, для проверки герметичности кег.

Расход сжатого воздуха для розлива пива в бутылки и укупорки бутылок, по паспортным данным линии, составляет 7 м3/мин. Для работы 1 поточной линии производительностью 24000 бутылок в час в две смены по 8 ч воздуха потребуется:

 

где 0,9 – коэффициент использования оборудования.

Расход сжатого воздуха для розлива пива в кеги составляет 0,15 м3/ч. Для обеспечения работы 1 аппарата, в течение 8 ч в сутки воздуха потребуется:

 

Расход сжатого воздуха для работы автомата И2-АИА-24 для извлечения бутылок из ящиков составляет ориентировочно 1,4 м3/мин. Для работы 1 автомата в две смены по 8 ч в смену при коэффициенте использования оборудования 0,9 воздуха потребуется, /1/:

 

Расход сжатого воздуха для работы автомата И2-АУА-24 для укладки бутылок в ящики составляет 1,4 м3/мин, для того же режима работы расход воздуха для 1 автомата будет:

 

В процессе работы аппарата для разведения чистой культуры дрожжей наибольшее количество воздуха (около 9-10 м3/ч) требуется на передачу дрожжей разводки из малого бродильного сосуда в большой сосуд предварительного размножения дрожжей. Продолжительность этой операции 30 мин. В остальной период работы наибольшее количество воздуха расходуется для барботирования содержимого этого аппарата и составляет около 6 м3/ч; при этих условиях максимальный расход воздуха в сутки на 1 установку составляет:

 

где 23,5 – количество часов  барботирования.

Расход воздуха для неучтенных нужд, принимается в размере 10 % от рассчитанного количества:

 

 

Сводные данные о суточном расходе сжатого воздуха по операциям сведены в таблице 5.5.

 

 

 

 

 

Таблица 5.5 – Сводные данные о суточном расходе сжатого воздуха по операциям

 

Технологическая операция	Расход сжатого воздуха, м3
Разлив пива в бутылки и укупорка бутылок	6048
Розлив пива в кеги	2,4
Выемка бутылок из ящиков	1209,6
Укладка бутылок в ящики	1209,6
Разведение чистой культуры дрожжей	146
Неучтенные нужды	861,56
ВСЕГО	9477,16