Разработка технологической схемы и планировочного решения варочного цеха пивоваренного завода

Разработка технологической схемы и планировочного решения варочного цеха пивоваренного завода

Содержание

Введение

1. Выбор и обоснование технологической схемы варочного цеха

2. Описание технологической схемы варочного цеха

3. Расчёт продуктов производства

3.1 Расчёт продуктов производства пива "Жигулёвское"

3.2 Расчёт продуктов производства пива "Рижское"

3.2.4 Расчёт отходов производства

3.3 Расчёт продуктов производства пива "Мартовское"

3.3.4 Расчёт отходов производства

4. Расчёт и подбор технологического оборудования варочного цеха

4.1 Технические характеристики оборудования варочного порядка

4.2 Дополнительное оборудование

5. Расчёт расхода воды и тепла в варочном цехе

5.1 Расход воды

5.1.1 Расход горячей воды

5.1.2 Расход холодной воды и энергии на её охлаждение

5.2 Расход пара

6. Расчёт площади складских помещений

6.1 Склад карамельного и жжёного солода

6.2 Склад хмеля

Список использованной литературы

Введение

Пиво было известно человечеству ещё с незапамятных времён. Его популярность обуславливается своеобразным хмелевым ароматом, терпким горьковатым вкусом и освежающим эффектом от растворённого в нём диоксида углерода.

С приходом эпохи индустриализации начиная с середины XIX в. производство пива неизбежно переходит к промышленным масштабам. В XXI в. популярность пива продолжает неуклонно расти, оно становится в прямом смысле слова мировым напитком. В настоящее время среди всех готовых напитков пиво имеет наибольший товарооборот. Производство пива в мире в 2008 году по данным компании Kirin - ведущего в Японии производителя слабоалкогольных напитков - достигло 181,1 млрд литров. В 2008 году Россия находилась на третьем месте в списке стран, лидирующих по производству пива, объёмы его производства составляли 11,4 млрд литров. Среднеевропейский уровень потребления пива составляет около 70 литров в год на душу населения, при этом в ряде высокоразвитых стран потребление пива доходит до 100-150 литров в год. Среднедушевое потребление пива в России постепенно приближается к средним европейским показателям, по различным оценкам оно достигает от 80 до 85 литров в год. Во многих странах пиво считается хорошей альтернативой крепким алкогольным напиткам, несущей, скорее, пользу, чем вред.

Учитывая всё это, пивоварение на данный момент является активно развивающейся отраслью. Возрастающий спрос требует увеличения объёмов производства, в связи с чем огромное значение приобретает не только сохранение, но и повышение качества производимой продукции, что становится возможным в условиях ускоренного научно-технического прогресса в пивоваренной отрасли. Актуальным становится повышение стойкости продукции, и соответственно острее встаёт вопрос о её качестве.

варочный цех пивоваренный завод

Также в связи с расширением масштабов производства необходимо большое внимание уделять таким аспектам производства, как внедрение безотходных технологий, сокращение потерь на всех стадиях технологического процесса, включая хранение сырья и реализацию готовой продукции, экономия потребляемой электроэнергии.

Техническое оснащение пивоваренной отрасли в XX в. претерпевает значительные изменения. Наряду с усовершенствованием классических конструкций оборудования, появляются кардинально новые решения. И прогресс в этой области неуклонно движется вперёд.

Оборудование варочного отделения потребляет наибольшее количество тепловой энергии, удельный расход которой составляет 81-128 МДж/гл товарного пива, при общих удельных затратах тепловой энергии на производство пива 130-185 МДж/гл. При этом только на кипячение сусла приходится 24-54 МДж/гл. Всё это свидетельствует об актуальности и важности решения проблемы снижения затрат тепловой энергии в пивоваренном производстве.

Целью данного проекта является разработка технологической схемы и планировочного решения варочного цеха пивоваренного завода годовой мощностью 10,5 млн дал пива с учётом обеспечения экономичного потребления электроэнергии.

1. Выбор и обоснование технологической схемы варочного цеха

В варочном цехе пивоваренного завода осуществляются следующие технологические операции:

приём суточного запаса зернопродуктов,

очистка зерна от примесей,

дробление зернопродуктов,

затирание зернопродуктов,

фильтрование затора,

кипячение сусла с хмелем,

осветление и охлаждение сусла.

Варочный цех включает в себя подработочное отделение, варочное отделение, помещения складов и административно-бытовые помещения.

Подработочное отделение оформлено в виде четырёхэтажной пристройки к главному корпусу. Зерно по возможности должно поступать на технологические операции самотёком с верхнего этажа на нижний по трубопроводам, что исключает необходимость установки дополнительных транспортирующих средств, работающих от электропривода. Кроме того, процессы транспортировки и подработки зерна сопровождаются значительными выбросами пыли в воздух помещения, поэтому подработочное отделение должно быть обязательно отделено от остальных производственных помещений и оснащено специальными аспирационными устройствами.

Дробление зернопродуктов осуществляется в усовершенствованной дробилке мокрого помола марки Variomill (фирма Steinecker, Германия). Её конструкция сочитает в себе ряд преимуществ по сравнению с известными системами сухого, кондиционированного и мокрого дробления традиционной конструкции. В данной дробилке осуществляется увлажнение и дробление зерна, смешивание его с водой, гомогенизация и транспортировка в заторный аппарат уже готового затора. В процессе смешивания возможно производить корректировку pH затора. В качестве рабочего органа достаточно использовать двух вальцов, что сокращает количество электроприводов. Так как на выходе получается заторная масса, для её транспортировки используется насос, отпадает необходимость установки транспортёров. Также исключаются из схемы бункера дроблёного солода и предзаторник. При мокром дроблении не образуется пыли и таким образом сокращается потребность в аспирационном оборудовании. От традиционных конструкций мокрого дробления данная дробилка отличается смешиванием с водой уже после дробления. Перед дроблением осуществляется увлажнение зерна, что позволяет легко отделить от зерна оболочки без набухания эндосперма, а это способствует лучшему его дроблению и последующему осахариванию затора.

Система теплообмена заторного аппарата ShakesBeer (Steinecker) выполнена в виде паровых рубашек с анкерными связями, размещённых внутри аппарата со стороны продукта и имеющих неровную поверхность. Такая конструкция обеспечивает очень эффективную теплопередачу, способствуя снижению энергозатрат.

Для фильтрования затора используется фильтрационный аппарат кольцевого сечения Pegasus (Steinecker). Его конструкция позволяет обеспечить равномерность вымывания экстракта и отвода сусла. Использование фильтрационного аппарата с экономической точки зрения более выгодно, чем применение фильтр-прессов, так как в фильтрационном аппарате движущей силой процесса является гидростатическое давление затора на фильтрующую перегородку, а в фильтр-прессе давление создаётся при помощи насосов для перекачивания сусла, что требует их большей мощности. Кроме того, для фильтрования на фильтр-прессе необходим очень мелкий помол, который обеспечивается более энергоёмкими молотковыми дробилками. Также при использовании фильтрационного аппарата выгрузка дробины осуществляется закрытым способом, что не требует установки дополнительного вентиляционного оборудования, как в случае с открытой выгрузкой из фильтр-пресса.

Наиболее значимым средством экономии электроэнергии в варочном цехе является установка систем энергосбережения сусловарочного оборудования. Приведённая в данном проекте система энергосбережения с накоплением тепловой энергии позволяет до 60% снизить затраты первичной тепловой энергии при получении сусла. По сравнению с системами компрессии вторичного пара эта система имеет более простую конструкцию.

Гидроциклонный аппарат Calypso (Steinecker) обеспечивает не только осветление сусла, но и дополнительное испарение с целью удаления неизбежно образующегося при осветлении сусла диметилсудьфида. Применяется принцип тонкоплёночного течения сусла по обширной горячей поверхности, нагреваемой за счёт самого сусла, при котором достигается требуемое атмосферное испарение в щадящих условиях без дополнительного подвода тепловой энергии и без создания вакуума. Кроме того, отпадает необходимость установки дополнительного оборудования, такого как вакуумная камера и вакуум-насос, как в случае с применением вакуумного испарения.

Для охлаждения горячего осветлённого сусла до температуры начала брожения применяют односекционный пластинчатый теплообменник. По сравнению с двухступенчатым охлаждением сусла, где в первой секции сусло охлаждается холодной водой с температурой около 15°С, а во второй - ледяной водой с температурой 2°С или другими хладагентами с более низкой температурой, одноступенчатое охлаждение ледяной водой требует меньших капитальных затрат, меньшего расхода охлаждающей воды, снижаются пиковые нагрузки на холодильную установку, а также сусло не испытывает температурного шока. Нагретая вода, с температурой около 80°С на выходе из теплообменника, может быть использована в технологических целях, например, в качестве промывной воды при промывке дробины.

2. Описание технологической схемы варочного цеха

Светлый, тёмный солод и ячмень поступают в подработочное отделение варочного цеха из силосов, расположенных на улице, где перед этим хранятся в течение месяца с целью отлёжки. Зерно подаётся на норию (1) и поднимается на верхний этаж. С помощью шнекового транспортёра (2) зерно распределяется по бункерам суточного запаса отдельно для светлого солода (3), тёмного солода (4) и ячменя (5). Выгрузка зерна из бункеров регулируется шиберными задвижками, установленными на трубопроводах. На автоматических бункерных весах (6) взвешивается примерное количество зернопродукта на 1 варку и поступает на очистку в воздушно-ситовой сепаратор (7). Зерно очищается от примесей, отличающихся от зерна по размерам и аэродинамическим свойствам. Эти примеси собираются в бункере (8) в течении 3 суток, после чего вывозятся с завода на утилизацию. Зерно с помощью транспортёров (9) и (11) и нории (10) подаётся в камнеотборник (12). На выходе из камнеотборника установлен магнитный сепаратор (13), отделяющий от зерна металлические примеси. Камни и металлические примеси собираются в специальный контейнер или мешок и удаляются как обычный мусор.

После очистки зерно шнековым транспортёром (14) направляется в бункера очищенного светлого солода (15), тёмного солода (16) и ячменя (17). Поступающее из бункеров зерно проходит через весы (18), где взвешивается точная засыпь на 1 варку. Карамельный и жжёный солод поступает со складов в мешках, загружается в бункера (19) и (20), также проходит через весы и поступает на дробление.

Оборудование механического транспорта и зерноочистительное оборудование оснащено системой аспирации для защиты от вредного воздействия пыли. Аспирационные относы собирают в мешки.

Дробление зернопродуктов осуществляется в дробилке мокрого помола (21) конструкции Variomill, где зерно сначала увлажняется в течение 30-60 с. водой с температурой 47-50°С, затем дробится, а после смешивается с водой для получения затора. Специальная конструкция дробилки обеспечивает отделение от зерна практически целых оболочек, которые впоследствии формируют хороший фильтрующий слой в фильтрационном аппарате, в то время как эндосперм при дроблении остаётся почти сухим, что способствует лучшему его измельчению и соответственно более полному осахариванию при затирании. Заторная масса температурой 45°С из смесительной камеры дробилки насосом перекачивается в один из заторных аппаратов (22). Зернозасыпь на одну варку измельчается и перекачивается в течение 30 минут.

Основные задачи затирания - перевод нерастворимых компонентов солода в растворимые и их экстрагирование в раствор с целью получения сусла. Для этого необходимо обеспечить определённые температурные условия для действия ферментов. Затирание проходит по двухотварочному способу. Он заключается в двукратном отборе части затора и её кипячении. При возврате отварки в основной затор температура его повышается, создавая условия для выдерживания очередной температурной паузы и заключительного осахаривания затора. Для перекачивания заторной массы из одного аппарата в другой, а также для подачи затора на фильтрацию служит заторный насос. Весь цикл затирания, начиная от подачи затора из дробилки и заканчивания перекачиванием его на фильтрования, занимает 195 мин. Когда во втором заторном аппарате заканчивается кипячение второй отварки и она перекачивается обратно в первый заторный аппарат, в освободившийся заторный аппарат начинают подачу затора из дробилки для следующей варки.

Осахаренный затор из заторного аппарата перекачивается в фильтрационный аппарат (23). Фильтрация проходит в две стадии: отделение жидкой фазы от твёрдых частиц и вымывание оставшегося экстракта из дробины. После подачи затора в фильтрационный аппарат в нём формируется фильтрующий слой, состоящий главным образом из оболочек солода. Мутное сусло, стёкшее из аппарата до того, как этот слой сформировался, насосом возвращается в аппарат сверху. Прозрачное первое сусло из фильтрационного аппарата тем же насосом отводится в сборник сусла (24). Сборник обеспечивает необходимую оборачиваемость варочной установки, позволяя проводить процесс фильтрации затора и отвода сусла в то время, пока в сусловарочном аппарате ещё происходит предыдущая варка. После отвода первого сусла осуществляется промывка дробины водой с температурой 76-78°С. Первую промывную воду с достаточно высоким содержанием экстрактивных веществ также отводят в сборник сусла. Последнюю промывную воду, содержание экстрактивных веществ в которой невелико, отводят в специальный сборник последней промывной воды (25). Эта вода используется для приготовления затора в следующих циклах, она насосом подаётся к дробилке. Весь цикл работы фильтрационного аппарата занимает 155 мин. Промытую дробину выгружают в промежуточный бункер (26), расположенный под фильтрационным аппаратом, откуда она потом транспортируется в сборник товарной дробины (27). Там дробина собирается в течение 2 суток и затем вывозится на утилизацию.

Во время проведения процесса фильтрования температура сусла снижается до 74°С, поэтому перед подачей в сусловарочный аппарат сусло нагревается до температуры 92°С в пластинчатом теплообменнике (28), что экономит затраты времени и энергии на нагревание сусла в сусловарочном аппарате. После теплообменника сусло попадает в сусловарочный аппарат (29), где происходит его кипячение с хмелем. В процессе кипячения помимо естественной циркуляции сусла через трубы внутреннего теплообменника используется принудительная циркуляция сусла при помощи циркуляционного насоса. Хмель задаётся в три приёма, для этого в специальные ёмкости для задачи хмеля (30) перед началом варки вносится определённое количество хмеля на каждую порцию. В процессе варки в заданный программой период времени автоматически открываются соответствующие клапаны, включается насос и нужная порция хмеля вымывается суслом из ёмкости. Сусло в сборник подводится через нижний штуцер, а сусло с хмелем отводится через боковой.

Выпаренная при кипячении вода в виде водяного пара с температурой около 100°С поступает в кожухотрубный конденсатор вторичного пара (31), где конденсируется и выводится из аппарата в виде горячей воды с температурой 99°С. На конденсацию пара расходуется вода температурой 80°С, которая подаётся в конденсатор насосом из нижней части энергоаккумулятора (32). В конденсаторе эта вода нагревается до 96°С, забирая тепло у конденсирующегося пара, и поступает в верхнюю часть энергоаккумулятора. Из верхней части энергоаккумулятора вода с температурой 96°С подаётся насосом в теплообменник (28), нагревая сусло перед подачей в сусловарочный аппарат, на выходе из теплообменника вода имеет температуру 80°С, она поступает в нижнюю часть энергоаккумулятора. Конденсат вторичного пара температурой 99°С поступает на пластинчатый теплообменник (33), где охлаждается до 30°С, то есть такой температуры, при которой стоки можно сбрасывать в канализацию.

Горячее охмелённое сусло из сусловарочного аппарата насосом перекачивается в гидроциклонный аппарат (34) конструкции Calypso, где подвергается осветлению и дополнительному испарению с целью удаления из сусла образовавшегося во время осветления диметилсульфида. В течение 20 мин. в сусле, находящемся в гидроциклонном аппарате в зоне осветления, формируется конус из взвесей белковых веществ и хмелевых остатков. После этого осветлённое сусло начинают отводить сначала через верхний, затем через нижний штуцер, и прокачивать через зону испарения. Стриппинг осуществляется в течение 40 мин., после чего сусло насосом подаётся в пластинчатый теплообменник (35). Сусло охлаждается с 98°С до температуры начала брожения. Оставшийся в гидроциклонном аппарате белковый конус размывается водой и отводится в сборник (36). Оттуда смесь поступает в фильтрационный аппарат, где промывается совместно с солодовой дробиной.

Оборудование варочного цеха оснащено системой безразборной мойки CIP, включающей в себя сборники раствора щёлочи (37), раствора кислоты (38), оборотной воды (39) и свежей воды (40). Мойка проводится в соответствии с режимом работы каждого вида оборудования.

3. Расчёт продуктов производства

Продуктовый расчёт состоит в определении количества сырья, промежуточных продуктов, готовой продукции и отходов производства для заданной производительности завода с учётом ассортимента и режимов работы.

3.1 Расчёт продуктов производства пива "Жигулёвское"

Таблица 1. Характеристика сырья для производства пива Жигулёвское:

Доля по рецептуре, %Влажность, %Экстрактивность, %солод светлый855,676ячмень пивоваренный151575

Плотность начального сусла - 11%.

Расчёт количества зернового сырья, промежуточных продуктов и готовой продукции. Расчёт на 100 кг затираемых зернопродуктов. Потери при очистке зерна - 0,5% от массы зерна.

Количество зерна после очистки:

Солод 85 кг-100%х кг- (100 - 0,5) %х = 84,575 кгячмень15 кг-100%х кг- (100 - 0,5) %х = 14,925 кг

Количество сухих веществ в зерне:

солод 84,575 кг-100%х кг- (100 - 5,6) %х = 79,839 кг СВячмень14,925 кг-100%х кг- (100 - 15) %х = 12,686 кг СВ

Количество экстракта в зерне, поступающем на затирание:

солод 79,839 кг-100%х кг-76%х = 60,677 кг экстрактаячмень12,686 кг-100%х кг-75%х = 9,5145 кг экстракта

Общее количество экстракта: 60,677 + 9,5145 = 70, 1915 кг

Потери экстракта в варочном цехе - 2,6% от массы затираемого сырья.

Количество экстракта, перешедшее в сусло: 70, 1915 - 2,6 = 67,5915 кг

Масса сусла:

67,5915 кг-11%х кг-100%х = 614,468 кг

Относительная плотность сусла при содержании сухих веществ 11%: d2020 = 1,0442

Объём сусла: 614,468/1,0442 = 588,458 л

Коэффициент объёмного расширения при кипячении: К = 1,04.

Объём горячего сусла: 588,458 · 1,04 = 611,996 л

Потери в варочном цехе в дробине, на стадии осветления и охлаждения - 6% от объёма горячего сусла.

Объём холодного сусла:

611,996 л-100%х л- (100 - 6) %х = 575,276 л

Потери при брожении и дображивании пива в ЦКБА - 3,1% от объёма холодного сусла.

Объём нефильтрованного пива:

575,276 л-100%х л- (100 - 3,1) %х = 557,442 л

Потери в фильтровальном отделении - 1,55% от объёма нефильтрованного пива.

Объём фильтрованного пива:

557,442 л-100%х л- (100 - 1,55) %х = 548,802 л

Потери при розливе пива в бутылки ёмкостью 0,5л - 2% от объёма фильтрованного пива.

Объём товарного пива:

548,802 л-100%х л- (100 - 2) %х = 537,826 л

Потери по жидкой фазе:

Пж. ф. = Vгор. сусла - Vтов. пива = 611,996 - 537,826 = 74,17 л;

от объёма горячего сусла

Пж. ф. = 74,17 · 100/611,993 = 12,12%.

Расчёт на 1 дал товарного пива

Зернопродукты: 100 · 10/537,826 = 1,8593 кгв т. ч. солод: 85 · 10/537,826 = 1,5804 кг ячмень: 15 · 10/537,826 = 0,2789 кггорячее сусло: 611,966/537,826 = 1,1379 далхолодное сусло: 575,276/537,826 = 1,0696 далнефильтрованное пиво: 557,442/537,826 = 1,0365 далфильтрованное пиво: 548,802/537,826 = 1,0200 далтоварное пиво: 537,826/537,826 = 1,000 дал

Расчёт на годовую производительность: 10 500 000 · 50/100 = 5 250 000 дал в год

Зернопродукты: 1,8593 · 5 250 000 = 9 761 325 кгв т. ч. солод: 1,5804 · 5 250 000 = 8 297 100 кг ячмень: 0,2789 · 5 250 000 = 1 464 225 кггорячее сусло: 1,1379 · 5 250 000 = 5 976 975 далхолодное сусло: 1,0696 · 5 250 000 = 5 615 400 далнефильтрованное пиво: 1,0365 · 5 250 000 = 5 441 625 далфильтрованное пиво: 1,0200 · 5 250 000 = 5 355 000 далтоварное пиво: 1,0000 · 5 250 000 = 5 250 000 дал

Расчёт хмелепродуктов

Таблица 2. Характеристика хмелепродуктов

НаименованиеВлажность W, %Содержание горьких веществ α, %Хмель гранулированный горький910,5

Расход гранулированного хмеля на 1 дал горячего сусла:

Нс = Гс · 0,9 · nг · 100/ ( (α + 1) · (100 - W)

Гс - содержание горьких веществ в горячем сусле; при производстве пива Жигулёвское Гс = 0,765 г/дал;

nг - массовая доля гранулированного хмеля в общем объёме хмеля, %.

Нс = (0,765 · 0,9 · 100 · 100) / ( (10,5 + 1) · (100 - 9) = 6,579 г/дал.

На 1 дал товарного пива:

Нп = Нс · 100/ (100 - Пж. ф.) = 6,579 · 100/ (100 - 12,12) = 0,007486 кг

На 100 кг зернопродуктов: 0,007486 · 537,826/10 = 0,4026 кг

На годовую производительность: 0,007486 · 5 250 000 = 39 301,5 кг

Расчёт дрожжей

При брожении в ЦКБА в среднем образуется на 10 дал сусла 2,8 л дрожжей. Из них:

,8 л - используются в качестве семенных дрожжей в последующих циклах брожения,

,0 л - образуют отходы как избыточные дрожжи.

На 100 кг зернопродуктов:

семенные дрожжи 0,8 л-100 л хол. с. х л-575,276 л хол. с. х = 4,602 л избыточные дрожжи2,0 л-100 л хол. с. х л-575,276 л хол. с. х = 11,506 л

На 1 дал товарного пива:

семенные дрожжи4,602 · 10/537,826 = 0,0856 лизбыточные дрожжи11,506 · 10/537,826 = 0,2139 л

На годовую производительность:

семенные дрожжи0,0856 · 5 250 000 = 449 400 лизбыточные дрожжи0,2139 · 5 250 000 = 1 122 975 л

Расчёт отходов производства

Дробина солодовая: на 100 кг з/п201,4 кгна 1 дал тов. п. 201,4 · 10/537,826 = 3,7447 кгна год. произв. 3,7447 · 5 250 000 = 19 659 675 кгДробина хмелеваяна 100 кг з/п4,9 кгна 1 дал тов. п. 4,9 · 10/537,826 = 0,0911 кгна год. произв. 0,0911· 5 250 000 = 478 275 кгБелковый отстойна 100 кг з/п1,75 кгна 1 дал тов. п. 1,75· 10/537,826 = 0,0325 кгна год. произв. 0,0325 · 5 250 000 = 170 625 кгДиоксид углеродана 1 дал тов. п. 0,15 кгна 100 кг з/п0,15 · 537,826/10 = 8,0674 кгна год. произв. 0,15 · 5 250 000 = 787 500 кгОтходы зерноочисткина 100 кг з/п0,5 кгна 1 дал тов. п. 0,5 · 10/537,826 = 0,0093 кгна год. произв. 0,0093 · 5 250 000 = 48 825 кгИсправимый бракна 1 дал тов. п. 0,02 дална 100 кг з/п0,02 · 537,826/10 = 1,076 кгна год. произв. 0,02 · 5 250 000 = 105 000 кг

3.2 Расчёт продуктов производства пива "Рижское"

Таблица 3. Характеристика сырья для производства пива Рижское:

Доля по рецептуре, %Влажность, %Экстрактивность, %солод светлый1005,676

Плотность начального сусла - 12%.

Расчёт количества зернового сырья, промежуточных продуктов и готовой продукции. Расчёт на 100 кг затираемых зернопродуктов. Потери при очистке зерна - 0,5% от массы зерна. Количество зерна после очистки: 100 - 0,5 = 99,5 кг

Количество сухих веществ в солоде:

99,5 кг-100%х кг- (100 - 5,6) %х = 93,928 кг СВ

Количество экстракта в зерне, поступающем на затирание:

93,928 кг-100%х кг-76%х = 71,385 кг экстрактаПотери экстракта в варочном цехе - 2,7% от массы затираемого сырья.

Количество экстракта, перешедшее в сусло: 71,385 - 2,6 = 68,685 кг

Масса сусла:

68,685 кг-12%х кг-100%х = 572,375 кг

Относительная плотность сусла при содержании сухих веществ 12%: d2020 = 1,0484

Объём сусла: 572,375/1,0484 = 545,951 л

Объём горячего сусла: 545,951 · 1,04 = 567,789 л

Потери в варочном цехе в дробине, на стадии осветления и охлаждения - 6% от объёма горячего сусла.

Объём холодного сусла:

567,789 л-100%х л- (100 - 6) %х = 533,722 л

Потери при брожении и дображивании пива в ЦКБА - 3,1% от объёма холодного сусла.

Объём нефильтрованного пива:

533,722 л-100%х л- (100 - 3,1) %х = 517,177 л

Потери в фильтровальном отделении - 1,55% от объёма нефильтрованного пива.

Объём фильтрованного пива:

517,177 л-100%х л- (100 - 1,55) %х = 509,161 л

Потери при розливе пива в бутылки ёмкостью 0,5л - 2% от объёма фильтрованного пива.

Объём товарного пива:

509,161 л-100%х л- (100 - 2) %х = 498,978 л

Потери по жидкой фазе:

Пж. ф. = Vгор. сусла - Vтов. пива = 567,789 - 498,978 = 68,811 л;

от объёма горячего сусла Пж. ф. = 68,811 · 100/567,789 = 12,12%.

Расчёт на 1 дал товарного пива

солод: 100 · 10/498,978 = 2,0041 кггорячее сусло: 567,789/498,978= 1,1379 далхолодное сусло: 533,722/498,978 = 1,0696 далнефильтрованное пиво: 517,177/498,978 = 1,0365 далфильтрованное пиво: 509,161/498,978 = 1,0200 далтоварное пиво: 498,978/498,978 = 1,000 дал

Расчёт на годовую производительность: 10 500 000 · 25/100 = 2 625 000 дал в год

солод: 2,0041 · 2 625 000 = 5 260 762,5 кггорячее сусло: 1,1379 · 2 625 000 = 2 987 250 далхолодное сусло: 1,0696 · 2 625 000 = 2 808 750 далнефильтрованное пиво: 1,0365 · 2 625 000 = 2 719 500 далфильтрованное пиво: 1,0200 · 2 625 000 = 2 677 500 далтоварное пиво: 1,0000 · 2 625 000 = 2 625 000 дал

Расчёт хмелепродуктов

Таблица 2. Характеристика хмелепродуктов

НаименованиеВлажность W, %Содержание горьких веществ α, %Хмель гранулированный горький910,5

Содержание горьких веществ в горячем сусле при производстве пива Рижское Гс = 1,115 г/дал

Расход гранулированного хмеля на 1 дал горячего сусла:

Нс = Гс · 0,9 · nг · 100/ ( (α + 1) · (100 - W) = (1,115 · 0,9 · 100 · 100) / ( (10,5 + 1) · (100 - 9) = 9,589 г/дал.

На 1 дал товарного пива:

Нп = Нс · 100/ (100 - Пж. ф.) = 9,589 · 100/ (100 - 12,12) = 0,010911 кг

На 100 кг зернопродуктов: 0,010911 · 498,978/10 = 0,5444 кг

На годовую производительность: 0,010911 · 2 625 000 = 28 641 кг

Расчёт дрожжей

При брожении в ЦКБА в среднем образуется на 10 дал сусла 2,8 л дрожжей. Из них: 0,8 л - используются в качестве семенных дрожжей в последующих циклах брожения, 2,0 л - образуют отходы как избыточные дрожжи.

На 100 кг зернопродуктов:

семенные дрожжи 0,8 л-100 л хол. с. х л-533,722 л хол. с. х = 4,27 л избыточные дрожжи2,0 л-100 л хол. с. х л-533,722 л хол. с. х = 10,674 л

На 1 дал товарного пива:

семенные дрожжи4,27 · 10/498,978 = 0,0856 лизбыточные дрожжи10,674 · 10/537,826 = 0,2139 л

На годовую производительность:

семенные дрожжи0,0856 · 2 625 000 = 224 700 лизбыточные дрожжи0,2139 · 2 625 000 = 561 560 л

3.2.4 Расчёт отходов производства

Дробина солодовая: на 100 кг з/п204,9 кгна 1 дал тов. п. 204,9 · 10/498,978 = 4,1064 кгна год. произв. 4,1064 · 2 625 000 = 10 779 300 кгДробина хмелеваяна 100 кг з/п6,0 кгна 1 дал тов. п. 6,0 · 10/498,978 = 0,1202 кгна год. произв. 0,1202· 2 625 000 = 315 525 кгБелковый отстойна 100 кг з/п1,75 кгна 1 дал тов. п. 1,75· 10/498,978 = 0,0351 кгна год. произв. 0,0351 · 2 625 000 = 92 137,5 кгДиоксид углеродана 1 дал тов. п. 0,15 кгна 100 кг з/п0,15 · 498,978/10 = 7,4867 кгна год. произв. 0,15 · 2 625 000 = 393 750 кгОтходы зерноочисткина 100 кг з/п0,5 кгна 1 дал тов. п. 0,5 · 10/498,978 = 0,01002 кгна год. произв. 0,01002 · 2 625 000 = 26 302,5 кгИсправимый бракна 1 дал тов. п. 0,02 дална 100 кг з/п0,02 · 498,978/10 = 0,998 кгна год. произв. 0,02 · 2 625 000 = 525 000 кг

3.3 Расчёт продуктов производства пива "Мартовское"

Таблица 4. Характеристика сырья для производства пива Мартовское:

\\Доля по рецептуре, %Влажность, %Экстрактивность, %солод светлый505,676солод тёмный405,074солод карамельный56,072солод жжёный56,070

Плотность начального сусла - 14,5%.

Расчёт количества зернового сырья, промежуточных продуктов и готовой продукции

Расчёт на 100 кг затираемых зернопродуктов

Потери при очистке зерна - 0,5% от массы зерна.

Количество зерна после очистки:

солод светлый 50 кг-100%х кг- (100 - 0,5) %х = 49,75 кгсолод тёмный40 кг-100%х кг- (100 - 0,5) %х = 39,8 кг

Количество сухих веществ в зерне:

солод светлый 49,75 кг-100%х кг- (100 - 5,6) %х = 46,964 кг СВсолод тёмный39,8 кг-100%х кг- (100 - 5) %х = 37,81 кг СВсолод карамельный5 кг-100%х кг- (100 - 6) %х = 4,7 кг СВсолод жжёный5 кг-100%х кг- (100 - 6) %х = 4,7 кг СВ

Количество экстракта в зерне, поступающем на затирание:

солод светлый46,964 кг-100%х кг-76%х = 35,692 кг экстрактасолод тёмный37,81 кг-100%х кг-74%х = 27,9794 кг экстрактасолод карамельный4,7 кг-100%х кг-72%х = 3,384 кг экстрактасолод жжёный4,7 кг-100%х кг-70%х = 3,290 кг экстракта

Общее количество экстракта: 35,692 + 27,9794 + 3,384 + 3,290 = 70,3454 кг

Потери экстракта в варочном цехе - 2,7% от массы затираемого сырья.

Количество экстракта, перешедшее в сусло: 70,3454 - 2,7 = 67,6454 кг

Масса сусла:

67,6454 кг-14,5%х кг-100%х = 466,52 кг

Относительная плотность сусла при содержании сухих веществ 14,5%: d2020 = 1,0589

Объём сусла: 466,52/1,0589 = 440,57 л

Объём горячего сусла: 440,57 · 1,04 = 458, 1928 л

Потери в варочном цехе в дробине, на стадии осветления и охлаждения - 6% от объёма горячего сусла.

Объём холодного сусла:

458, 1928 л-100%х л- (100 - 6) %х = 430,701 л

Потери при брожении и дображивании пива в ЦКБА - 3,1% от объёма холодного сусла.

Объём нефильтрованного пива:

430,701 л-100%х л- (100 - 3,1) %х = 417,349 л

Потери в фильтровальном отделении - 1,55% от объёма нефильтрованного пива.

Объём фильтрованного пива:

417,349 л-100%х л- (100 - 1,55) %х = 410,88 л

Потери при розливе пива в бутылки ёмкостью 0,5л - 2% от объёма фильтрованного пива.

Объём товарного пива:

410,88 л-100%х л- (100 - 2) %х = 402,6624 л

Потери по жидкой фазе:

Пж. ф. = Vгор. сусла - Vтов. пива = 458, 1928 - 402,6624 = 55,5304 л;

от объёма горячего сусла

Пж. ф. = 55,5304 · 100/458, 1928 = 12,12%.

Расчёт на 1 дал товарного пива

Зернопродукты: 100 · 10/402,662 = 2,4835 кгв т. ч. солод светлый: 50 · 10/402,662 = 1,2417 кг солод тёмный: 40 · 10/402,662 = 0,9934 кг солод карамельный5 · 10/402,662 = 0,1242 кг солод жжёный5 · 10/402,662 = 0,1242 кггорячее сусло: 458, 193/402,662 = 1,1379 далхолодное сусло: 430,701/402,662 = 1,0696 далнефильтрованное пиво: 417,349/402,662 = 1,0365 далфильтрованное пиво: 410,88/402,662 = 1,0200 далтоварное пиво: 402,662/402,662 = 1,000 дал

Расчёт на годовую производительность: 10 500 000 · 50/100 = 5 250 000 дал в год

Зернопродукты: 2,4835 · 2 625 000 = 6 519 187,5 кгв т. ч. солод светлый: 1,2417 · 2 625 000 = 3 259 426,5 кг солод тёмный: 0,9934 · 2 625 000 = 2 607 675 кг солод карамельный0,1242 · 2 625 000 = 326 025 кг солод жжёный0,1242 · 2 625 000 = 326 025 кггорячее сусло: 1,1379 · 2 625 000 = 2 987 250 далхолодное сусло: 1,0696 · 2 625 000 = 2 808 750 далнефильтрованное пиво: 1,0365 · 2 625 000 = 2 719 500 далфильтрованное пиво: 1,0200 · 2 625 000 = 2 677 500 далтоварное пиво: 1,0000 · 2 625 000 = 2 625 000 дал

Расчёт хмелепродуктов

Таблица 2.

Характеристика хмелепродуктов

НаименованиеВлажность W, %Содержание горьких веществ α, %Хмель гранулированный горький910,5

Содержание горьких веществ в горячем сусле при производстве пива Рижское Гс = 0,82 г/дал

Расход гранулированного хмеля на 1 дал горячего сусла:

Нс = Гс · 0,9 · nг · 100/ ( (α + 1) · (100 - W) = (0,82 · 0,9 · 100 · 100) / ( (10,5 + 1) · (100 - 9) = 7,052 г/дал.

На 1 дал товарного пива:

Нп = Нс · 100/ (100 - Пж. ф.) = 7,052 · 100/ (100 - 12,12) = 0,008025 кг

На 100 кг зернопродуктов: 0,008025 · 402,66/10 = 0,3231кг

На годовую производительность: 0,008025 · 2 625 000 = 21 065,6 кг

Расчёт дрожжей

При брожении в ЦКБА в среднем образуется на 10 дал сусла 2,8 л дрожжей. Из них:

,8 л - используются в качестве семенных дрожжей в последующих циклах брожения,

,0 л - образуют отходы как избыточные дрожжи.

На 100 кг зернопродуктов:

семенные дрожжи 0,8 л-100 л хол. с. х л-430,701 л хол. с. х = 3,446 л избыточные дрожжи2,0 л-100 л хол. с. х л-430,701 л хол. с. х = 8,614 л

На 1 дал товарного пива:

семенные дрожжи3,446 · 10/402,66 = 0,0856 лизбыточные дрожжи8,614 · 10/402,66 = 0,2139 л

На годовую производительность:

семенные дрожжи0,0856 · 2 625 000 = 224 700 лизбыточные дрожжи0,2139 · 2 625 000 = 561 487,5 л

3.3.4 Расчёт отходов производства

Дробина солодовая: на 100 кг з/п210,8 кгна 1 дал тов. п. 210,8 · 10/402,66 = 5,2352 кгна год. произв. 5,2352· 2 625 000 = 13 742 400 кгДробина хмелеваяна 100 кг з/п3,5 кгна 1 дал тов. п. 3,5 · 10/402,66 = 0,0869 кгна год. произв. 0,0869· 2 625 000 = 228 112,5 кгБелковый отстойна 100 кг з/п1,75 кгна 1 дал тов. п. 1,75· 10/402,66 = 0,0435 кгна год. произв. 0,0435 · 2 625 000 = 114 187,5 кгДиоксид углеродана 1 дал тов. п. 0,15 кгна 100 кг з/п0,15 · 402,66/10 = 6,0399 кгна год. произв. 0,15 · 2 625 000 = 393 750 кгОтходы зерноочисткина 100 кг з/п0,5 кгна 1 дал тов. п. 0,5 · 10/402,66= 0,0124 кгна год. произв. 0,0124 · 2 625 000 = 32 550 кгИсправимый бракна 1 дал тов. п. 0,02 дална 100 кг з/п0,02 · 402,66/10 = 0,805 кгна год. произв. 0,02 · 2 625 000 = 105 000 кг

Таблица 5. Сводная таблица продуктового расчёта.

Продуктыед. изм. Жигулёвское (11%) Рижское (12%) Мартовское (14,5%) на годовую произв-ть завода 10 500 000 дална 100 кг зернана 1 дал пивана годовой выпуск 5 250 000 дална 100 кг зернана 1 дал пивана годовой выпуск 2 625 000 дална 100 кг зернана 1 дал пивана годовой выпуск 2 625 000 далСырьёЗерновое сырьёсолод светлыйкг851,58048 297 1001002,00415 260 762,5501,24173 259 426,516 817 325солод темныйкг-400,99342 607 675,02 607 675солод карамельныйкг-50,1242326 025,0326 025солод жжёныйкг-50,1242326 025,0326 025ячменькг150,27891 464 2251 464 225ВСЕГО: кг1001,85939 761 3251002,00415 260 762,51002,48356 519 187,521 541 275хмель кг0,40260,00748639 301,50,54440,01091128 641,40,32310,00802521 065,689 088,5Полуфабрикатысусло горячеедал61, 19961,13795 973 97556,77891,13792 986 987,545,81931,13792 986 987,511 947 950сусло холодноедал57,52761,06965 615 40053,37221,06962 807 700,043,07011,06962 807 700,011 230 800пиво нефильтрованноедал55,74421,03655 441 62551,71771,03652 720 813,541,73491,03652 720 812,510 883 250пиво фильтрованноедал54,88021,02005 355 00050,91611,02002 677 500,041,08801,02002 677 500,010 710 000пиво товароноедал53,78261,00005 250 00049,89781,00002 625 000,040,26621,00002 625 000,010 500 000дрожжи семенныел4,6020,0856449 4004,2700,0856224 7003,4460,0856224 700898 800Отходыдробина солодовая кг201,43,744719 659 675204,94,106410 779 300210,85,235213 742 40044 181 375дробина хмелевая кг4,90,0911478 2756,00,1202315 5253,50,0869228 112,51 021 912,5шлам сепараторныйкг1,750,0325170 6251,750,035192 137,51,750,0435114 187,5376 950дрожжи избыточные л11,5060,21391 122 97510,6740,2139561 487,58,6140,2139561 487,52 245 950CO2кг8,06740,15787 5007,48670,15393 7506,03990,15393 7501 575 000отходы полировкикг0,50,009348 8250,50,010026 2500,50,012432 550107 625исправимый бракдал1,0760,02105 0000,9980,0252 5000,8050,0252 500210 0004. Расчёт и подбор технологического оборудования варочного цеха

Расчёт оборудования производится для принятой технологической схемы с использованием данных продуктового расчёта и норм технологического проектирования. Основным оборудованием варочного цеха является варочный порядок, который выбирается с учётом обеспечения заданной годовой производительности завода. Всё остальное оборудование выбирается и рассчитывается по производительности варочного порядка.

Для пивоваренного производства мощностью 10,5 млн дал пива в год подходит следующий варочный порядок (производитель оборудования - Anton Steinecker Maschinenfabrik GmbH).

4.1 Технические характеристики оборудования варочного порядка

1.Заторный аппарат ShakesBeer

вместимость рабочая4200 далвместимость полная5600 далдиаметр внутренний4200 ммвысота обечайки3530 ммвысота общая5080 ммдиаметр вытяжной трубы420 мм

.Фильтрационный аппарат Pegasus

вместимость рабочая4200 далвместимость до верхней кромки обечайки8400 далвместимость полная11000 далдиаметр 7500 ммвысота обечайки2000 ммвысота общая3750 ммплощадь фильтрующей поверхности41 м2диаметр вытяжной трубы750 мм

.Сборник сусла

вместимость рабочая6000 далвместимость полная8000 далдиаметр внутренний5000 ммвысота обечайки3460 ммвысота общая5300 ммдиаметр вытяжной трубы500 мм

.Сборник последней промывной воды

вместимость полная1000 далдиаметр внутренний2000 ммвысота3362 мм

.Установка для задачи хмеля

Состоит из трёх емкостей.

вместимость полная80 лдиаметр внутренний400 ммвысота1045 мм

.Сусловарочный аппарат системы Stromboli

вместимость рабочая6000 далвместимость полная8000 далдиаметр внутренний5000 ммвысота обечайки2850 ммвысота общая5270 ммдиаметр вытяжной трубы500 мм

.Гидроциклонный аппарат

вместимость рабочая5600 далвместимость полная7500 далдиаметр внутренний6700 ммдиаметр зоны осветления5500 ммвысота обечайки3500 ммвысота зоны осветления3160 ммвысота общая5060 ммдиаметр вытяжной трубы670 мм

4.2 Дополнительное оборудование

Нория для отпуска солода из силосов

Отпуск солода из силосов производится в течение 3 часов.

Производительность нории по солоду:

000/3 = 27 000 кг/ч

Производительность норий в каталоге указывается по тяжёлому зерну. Производительность по тяжёлому зерну:

000 · 0,75/0,53 = 38 200 кг/ч

Выбираем норию типа 400/180 (Schmidt Seeger).

Техническая характеристика:

Производительность40 т/чМаксимальная высота транспортирования25 мЧисло оборотов3,1 об/минКоличество ковшей на 1 м9,5

Транспортёр для распределения зерна по бункерам суточного запаса

Производительность транспортёра должна быть не менее, чем производительность нории - 40 т/ч по тяжёлому зерну.

Принимаем шнековый транспортёр типа 250 (Schmidt Seeger).

Техническая характеристика:

Производительность60 т/чЧисло оборотов145 об/минДиаметр шнека275 ммДлина загрузочного и выгрузочного отверстий300 мм

Бункера суточного запаса светлого солода

Наибольшее количество светлого солода в сутки перерабатывается при производстве пива Рижское: 9000 · 9 = 81 000 кг.

Объёмная масса солода равна 530 кг/м3.

Объём, занимаемый солодом: 81 000/530 = 152,83 м3.

Примем 4 бункера прямоугольно-пирамидальной формы.

Полезный объём одного бункера: 152,83/4 = 38,2 м3.

Полная вместимость: 38,2 · 1,1 = 42,028 м3.

Примем длину боковых сторон бункера равной 2,5 м.

Угол естественного откоса для солода равен 30°.

Высота пирамидального днища: √2 · 2,5 · tg30/2 = 1,02 м.

Вместимость днища: 1/3 · 2,52 · 1,02 = 2,125 м3.

Вместимость прямоугольной части: 42,028 - 2,125 = 39,903 м3.

Высота прямоугольной части: 39,903/2,52 = 6,38 м.

Общая высота: 1,02 + 6,38 = 7,4 м.

Бункера суточного запаса тёмного солода

При производстве пива Мартовское тёмного солода в сутки перерабатывается: 9000 · 9 · 40/100 = 32 400 кг.

Объём, занимаемый солодом: 32 400/530 = 61,132 м3.

Примем 2 бункера прямоугольно-пирамидальной формы.

Полезный объём одного бункера: 61,132/2 = 30,566 м3.

Полная вместимость: 30,566 · 1,1 = 33,6226 м3.

Примем длину боковых сторон бункера равной 2,5 м.

Высота пирамидального днища: √2 · 2,5 · tg30/2 = 1,02 м.

Вместимость днища: 1/3 · 2,52 · 1,02 = 2,125 м3.

Высота прямоугольной части: (33,6226 - 2,125) / 2,52 = 5,04 м.

Общая высота: 1,02 + 5,04 = 6,06 м.

Бункера суточного запаса ячменя

При производстве пива Жигулёвское ячменя в сутки перерабатывается:

· 9 · 15/100 = 12 150 кг

Объёмная масса ячменя равна 630 кг/м3.

Объём, занимаемый ячменём: 12 150/630 = 19,286 м3.

Примем 1 бункер прямоугольно-пирамидальной формы.

Полная вместимость: 19,286 · 1,1 = 21,214 м3.

Примем длины боковых сторон бункера равными 2,5 и 1,6 м.

Угол естественного откоса для ячменя равен 36°.

Высота пирамидального днища: √ (2,52 + 1,62) · tg36/2 = 1,08 м.

Вместимость днища: 1/3 · 2,5 · 1,6 · 1,02 = 1,437 м3.

Высота прямоугольной части: (21,214 - 1,437) / (2,5 · 1,6) = 4,94 м.

Общая высота: 1,08 + 4,94 = 6,02 м.

Воздушно-ситовой сепаратор

Очистка зернового сырья должна осуществляться на 1 варку за 1 час.

Производительность воздушно-ситового сепаратора: 9000 кг/ч.

Принимаем воздушно-ситовой сепаратор марки ЗСМ-10.

Техническая характеристика:

Производительность: 10 т/чЧисло рядов сит3Установленная мощность10 кВтГабаритные размеры: длина ширина высота 2800 мм 2800 мм 2700 ммМасса1500 кг

Бункер для сбора отходов зерноочистки

Отходы зерноочистки собираются в течение 3 суток, а затем вывозятся.

На 100 кг засыпи образуется 0,5 кг отходов. Объёмная масса воздушно-сухого сплава = 400 кг/м3. Угол естественного откоса = 60°.

Общая масса отходов за 3 суток: 0,5 · 9000 · 9 · 3/100 = 1215 кг.

Объём бункера: 1215 · 1,1/400 = 3,341 м3.

Примем цилиндро-конический бункер с диаметром 1,2 м.

Высота конического днища: 0,5 · 1,2 · tg60 = 1,039 м.

Вместимость конического днища: π · 1,22 · 1,039/12 = 0,392 м3.

Высота цилиндрической части: 4 · (3,341 - 0,392) / (π · 1,22) = 2,607 м.

Общая высота: 1,039 + 2,607 = 3,646 м.

Нория для подъёма зерна на камнеотборник

Производительность нории должна быть не менее 10 000 кг/ч.

Производительность по тяжёлому зерну: 10 000 · 0,75/0,53 = 14 150 кг/ч

Выбираем норию типа 400/140 (Schmidt Seeger).

Техническая характеристика:

Производительность20 т/чМаксимальная высота транспортирования25 мЧисло оборотов3,1 об/минКоличество ковшей на 1 м9,5

Транспортёры для зерна

Производительность транспортёров должна быть не менее 10 000 кг/ч.

Производительность по тяжёлому зерну:

000 · 0,75/0,53 = 14 150 кг/ч

Необходимо установить 3 транспортёра - для подачи зерна на норию, отвода зерна с нории на камнеотборник и для распределения зерна после камнеотборника по бункерам очищенных зернопродуктов.

Принимаем шнековые транспортёры типа 150 (Schmidt Seeger).

Техническая характеристика:

Производительность16 т/чЧисло оборотов200 об/минДиаметр шнека175 ммДлина загрузочного и выгрузочного отверстий200 мм

Камнеотборник

Отделение камней от зерна должно осуществляться на 1 варку в течение 1 часа. Производительность камнеотборника: 9000 кг/ч.

Принимаем камнеотборник марки КО-10.

Техническая характеристика:

Магнитный сепаратор

Производительность магнитного сепаратора - 9 000 кг/ч.

Принимаем магнитный сепаратор с постоянными магнитами.

Техническая характеристика:

Производительность1080 кг/чДлина магнитного поля288 ммГабаритные размеры: длина ширина высота 279 мм 208 мм 374 ммМасса18 кг

Бункер очищенного светлого солода

Количество светлого солода на 1 варку: 9000 кг.

Объём бункера: 9000 · 1,1/530 = 18,7 м3.

Примем бункер прямоугольно-пирамидальной формы с длиной боковой стороны 2,5 м.

Высота пирамидального днища: (√2 · 2,5 · tan30) / 2 = 1,02 м.

Вместимость пирамидального днища: 2,52 · 1,02/3 = 2,125 м3.

Высота прямоугольной части: (18,7 - 2,125) / 2,52 = 2,652 м.

Общая высота: 2,652 + 1,02 = 3,672 м.

Бункер очищенного тёмного солода

Количество тёмного солода на 1 варку: 9000 · 0,4 = 3600 кг.

Объём бункера: 3600 · 1,1/530 = 7,5 м3.

Примем бункер прямоугольно-пирамидальной формы с длиной боковой стороны 1,7 м.

Высота пирамидального днища: (√2 · 1,7 · tan30) / 2 = 0,694 м.

Вместимость пирамидального днища: 1,72 · 0,694/3 = 0,668 м3.

Высота прямоугольной части: (7,5 - 0,668) / 2,52 = 2,364 м.

Общая высота: 2,364 + 0,694 = 3,058 м.

Бункер очищенного ячменя

Количество ячменя на 1 варку: 9000 · 0,15 = 1350 кг.

Объём бункера: 9000 · 1,1/630 = 2,357 м3.

Примем бункер прямоугольно-пирамидальной формы с длиной боковой стороны 1 м.

Высота пирамидального днища: (√2 · 1 · tan36) / 2 = 0,514 м.

Вместимость пирамидального днища: 12 · 0,514/3 = 0,171 м3.

Высота прямоугольной части: (2,357 - 0,171) / 12 = 2,186 м.

Общая высота: 2,186 + 0,514 = 2,700 м.

Бункера карамельного и жжёного солода.

Количество карамельного и жжёного солода на 1 варку одинаково: 9000 · 0,05 = 450 кг. Примем 2 бункера прямоугольно-пирамидальной формы.

Объём одного бункера: 450 · 1,1/530 = 0,935 м3.

Примем длину боковой стороны равной 0,8 м.

Высота пирамидального днища: (√2 · 0,8 · tan30) / 2 = 0,327 м.

Вместимость пирамидального днища: 0,82 · 0,327/3 = 0,07 м3.

Высота прямоугольной части: (0,935 - 0,07) / 0,82 = 1,352 м.

Общая высота: 1,352 + 0,327 = 1,679 м.

Весы автоматические

Весы устанавливаются после бункеров суточного запаса и перед дробилкой.

Производительность весов - 9 000 кг/ч.

Принимаем 2 бункерных весов типа "100 м 150 ЭП" (ООО НПП "Метра").

Техническая характеристика:

Производительность максимальная15 т/чОбъём весового бункера150 лГабаритные размеры: длина ширина высота 916 750 750

Дробилка для зернопродуктов

Измельчение зернопродуктов на 1 варку должно осуществляться в течение 1 часа.

Производительность дробилки: 9000 кг/ч

Принимаем солододробилку типа Variomill (Steinecker) марки V10.

Техническая характеристика:

Производительность по солоду10 000 кг/чКоличество валков2 шт. Длина валков1000 ммУстановленная мощность41 кВтВысота без камеры увлажнения1830 ммВысота с камерой увлажнения3275 ммМасса (без бункера) 3600 кг

Сборник белкового отстоя и хмелевой дробины

Наибольшее количество хмелевой дробины за 1 варку образуется при производстве пива Рижское: 6 · 9000/100 = 540 кг.

Количество белкового отстоя за 1 варку: 1,75 · 9000/100 = 157,5 кг.

Общее количество: 540 + 157,5 = 697,5 кг.

Примем, что 1 кг хмелевой дробины и белкового отстоя занимают объём, равный 1 л.

При выгрузке из гидроциклонного аппарата смесь разбавляется в 4 раза.

Полезная вместимость сборника: 697,5 · 5 = 3487,5 л.

Полная вместимость сборника: 3,4875/0,9 = 3,875 м3.

Принимаем 1 сборник цилиндро-конической формы с диаметром 1,5 м и углом наклона стенок днища 60°.

Высота днища: 0,5 · 1,5 · tg60 = 1,299 м.

Вместимость днища: π · 1,52 · 1,299/12 = 0,765 м3.

Высота цилиндрической части: 4 · (3,875 - 0,765) / (π · 1,52) = 1,76 м.

Общая высота: 1,3 + 1,76 = 3,06 м.

Промежуточный бункер дробины

Бункер должен вмещать солодовую, хмелевую дробину и белковый отстой после совместной промывки в фильтрационном аппарате.

Наибольшее общее количество промытых продуктов получается при производстве пива Мартовское:

· 9000/100 + 3,5 · 9000/100 + 1,75 · 9000/100 = 19 444,5 кг.

Примем, что 1 кг смеси занимают объём, равный 1 л.

Полная вместимость сборника: 19,5 · 1,1 = 21,45 м3.

Принимаем 1 бункер прямоугольно-призматической формы с треугольным днищем, с шириной 2,5 м, высотой прямоугольной части 0,5 м и углом наклона стенок днища 60°.

Длина бункера: 21,4/ (1/2 · 2,52 · sin60 + 2,5 · 0,5) = 5,4 м.

Общая высота: 0,5 + 2,5 · sin60 = 2,665 м.

Бункер товарной дробины

Дробина собирается в бункере в течение 2 суток, а затем вывозится.

Больше всего дробины образуется при производстве пива Мартовское: за 1 варку 19,44 т.

Количество дробины за 2 суток: 19,44 · 9 · 2 = 349,92 кг.

Примем, что 1 кг дробины занимает объём, равный 1 дм3. Принимаем 4 бункера цилиндро-конической формы.

Стандартные бункера для товарной дробины имеют диаметр 3,34 м; высоту конического днища - 3,125 м.

Вместимость одного бункера: 349,92 · 1,1/4 = 96,228 м3.

Вместимость конического днища: π · 3,342 · 3,125/12 = 9,127 м3.

Высота цилиндрической части: 4 · (96,228 - 9,127) / (π · 3,342) = 9,941 м.

Общая высота: 3,125 + 9,941 = 13,066 м.

Теплообменные аппараты

Теплообменные аппараты необходимы для подогрева сусла перед кипячением и для охлаждения осветлённого охмелённого сусла.

Подогрев сусла должен осуществляться во время его перекачивания из сборника сусла и промывной воды в сусловарочный аппарат в течение 20 минут (0,33 ч).

Необходимая производительность теплообменного аппарата: 60/0,33 = 180 м3/ч.

Принимаем теплообменный аппарат пластинчатый разборный АНВИТЭК АХ-20.

Техническая характеристика:

Максимальный расход200 м3/чПлощадь поверхности пластины0,375 м2Габаритные размеры: высота ширина длина максимальная 1540 мм 550 мм 1558 ммМаксимальное количество пластин160 шт. Вес1190 кг

Охлаждение осветлённого сусла осуществляется в течение 40 минут (0,67 ч).

Наибольший объём горячего сусла получается при производстве пива Жигулёвское:

, 1996 · 9000/100 = 5508 дал

Необходимая производительность теплообменного аппарата:

,1/0,67 = 82,24 м3/ч

Принимаем теплообменный аппарат пластинчатый разборный АНВИТЭК АХ-10.

Техническая характеристика:

Максимальный расход100 м3/чПлощадь поверхности пластины0,2 м2Габаритные размеры: высота ширина длина максимальная 1080 мм 390 мм 975 ммМаксимальное количество пластин150 шт. Вес450 кг

5. Расчёт расхода воды и тепла в варочном цехе

5.1 Расход воды

5.1.1 Расход горячей воды

1. На затирание зернопродуктов.

Максимальное количество воды расходуется при производстве наименее плотного пива Жигулёвское. Примем, что для получения начального сусла концентрацией 11% необходимо получить первое сусло концентрацией 15%. Из 100 кг зернопродуктов в сусло переходит 67,5915 кг экстракта.

67,5915 кг-15%х кг- (100 - 15) %х = 383 л воды

С учётом испарения некоторого количество воды при кипячении отварок примем количество воды 4 м3 на 1 т зернопродуктов.

На 1 варку: 4 · 9 = 36 м3.

Суточный расход: 39 · 9 = 324 м3.

. Для заливки сит фильтрационного аппарата.

Определяется по объёму подситового пространства. В подобранном фильтрационном аппарате Pegasus площадь фильтрации - 41 м3, высота подситового пространства - 20 мм.

Суточный расход: 41 · 0,02 · 9 · 9 = 6,48 м3.

. На промывку пивной дробины.

Принимается равным количеству, расходуемому на главный налив - 324 м3.

. На вымывание хмелевой дробины и белкового отстоя из гидроциклонного аппарата.

На 1 кг вымываемого продукта расходуется 4 л воды.

Наибольшее количество хмелевой дробины и белкового отстоя получается при производстве пива Рижское - 7,75 кг на 100 кг затираемых зернопродуктов.

На 1 варку: 7,75 · 90 = 697,5 кг.

Суточный расход воды: 697,5 · 4 · 9/1000 = 25,11 м3.

5.1.2 Расход холодной воды и энергии на её охлаждение

Холодная вода расходуется на охлаждение сусла перед брожением с 98°С до 12°С - температуры начала брожения в ЦКБА, при этом вода с 2°С нагревается до 80°С.

Теплоёмкость сусла: Ссус = (GСВ · ССВ + Gв · Св) / Gсус, где

ССВ - удельная теплоёмкость сухих веществ солода;

Ссол = 1,42 кДж/ (кг·К);

Св - удельная теплоёмкость воды; Св = 4,19 кДж/ (кг·К);

Gсус, GСВ, Gв - масса сусла и входящих в него сухих веществ и воды;

Gв = 614,5 - 67,6 = 546,9 кг;

Ссус = (67,6 · 1,42 + 546,9 · 4, 19) / 614,5 = 3,885 кДж/ (кг·К).

Наибольшее количество сусла охлаждается при производстве пива Жигулёвское:

· 90/1000 = 55,08 м3 с одной варки.

Количество охлаждающей воды:

Gохл. в. = (Gсус · Ссус · ∆tсус) / (Св · ∆tв) = 55,08 · 3,885 · (98 - 12) / (4,19 · (80 - 2)) = 56,3 м3.

Суточный расход: 56,3 · 9 = 506,7 м3.

Суточные затраты энергии на охлаждение воды до температуры 2°С:

Qохл = Gв · Св · ∆t = 506 700 · 4,19 · (12 - 2) = 21 230 730 кДж.

5.2 Расход пара

Расход тепла на 1 варку:

. Нагревание заторной массы с 45°С до 53°С.

Q1 = Gз. м. ·Cз. м. ·∆t, где

∆t - разность начальной и конечной температур заторной массы;

Gз. м. - масса нагреваемой заторной массы, кг;

Gз. м. = Gв + Gсол = 36 000 + 9 000 = 45 000 кг;

Сз. м. - удельная теплоёмкость заторной массы, кДж/ (кг·К);

Сз. м. = (Gсол · Ссол + Gв · Св) / Gз. м, где

Ссол - удельная теплоёмкость солода;

Ссол = ССВ · (100 - Wсол) / 100 + Св · Wсол / 100,

где Wсол - влажность солода;

Wсол = 5,6 · 0,85 + 15 · 0,15 = 7%;

Ссол = 1,42· (100-7) /100 + 4, 19· 7/100 = 1,61 кДж/ (кг·К);

Сз. м. = (9 000·1,61 + 3 6000·4, 19) / 45000 = 3,674 кДж/ (кг·К);

Q1 = 45 000. · 3,674. · (53 - 45) = 1 322 640 кДж.

. Нагревание I отварки с 53°С до 100°С.

Q2 = GIотв. · Cз. м. · ∆t, где

GIотв. - масса первой отварки, т.е. такое количество отбираемого затора, при добавлении которого с температурой 100°С к основному затору с температурой 53°С, температура последнего повысилась бы до 62°С;

GIотв. = (62 - 53) · 45 000/ (100 - 53) = 8 617 кг;

Q2 = 8617 · 3,674 · (100 - 53) = 1 487 966 кДж.

. Нагревание II отварки с 62°С до 100°С.

Q3 = GIIотв. · Cз. м. · ∆t,

где

GIIотв. - масса второй отварки, т.е. такое количество отбираемого затора, при добавлении которого с температурой 100°С к основному затору с температурой 62°С, температура последнего повысилась бы до 76°С;

GIотв. = (76 - 62) · 45 000/ (100 - 62) = 16 579 кг;

Q3 = 16 579 · 3,674 · (100 - 62) = 2 314 627 кДж.

. Кипячение отварок.

Q4 = GI и II отв. · 0,02 · r, где

,02 - доля выпариваемой влаги;

r - удельная теплота парообразования; r = 2 257 кДж/кг;

Q4 = (8 617 + 16 579) · 0,02 · 2 257 = 1 137 347 кДж.

. Кипячение сусла с хмелем.

Q5 = Gсус · 0,05 · r = 614,5 · 90 · 0,05 · 2 257 = 6 241 169 кДж.

Общее количество теплоты с учётом потерь тепла в окружающую среду 5%:

Q = (1 322 640 + 1 487 966 + 2 314 627 + 1 137 347 + 6 241 169) / 0,95 = 13 161 841 кДж.

Суточный расход: 13 161 841 · 9 = 118 456 569 кДж.

Расход греющего пара определяется из условия, что конденсат греющего пара в аппаратах охлаждается до 100°С.

D = Q / (iг - iк), где

iг - энтальпия греющего пара; iг = 2 731,5 кДж/кг;

iк - энтальпия конденсата; iк = 419 кДж/кг;

D = 118 456 569/ (2 731,5 - 419) = 51 224,4 кг.

6. Расчёт площади складских помещений

6.1 Склад карамельного и жжёного солода

Карамельный и жжёный солод поступает на завод в мешках и хранится на складе. Запас карамельного и жжёного солода должен обеспечивать работу завода в соответствии с установленным режимом в течение 1 недели.

Карамельный и жжёный солод используется в количестве 900 кг на 1 варку.

Количество солода на 1 неделю - 900 · 9 · 7 = 56 700 кг.

Удельная нагрузка на пол - 750 кг/м2.

Коэффициент запаса площади - 0,5.

Необходимая площадь помещения: 56 700/ (750 · 0,5) = 151,2 м2.

Выбираем помещение прямоугольной формы со сторонами 6 х 25,2 м.

6.2 Склад хмеля

Хмель гранулированный поступает на завод также в мешках и хранится на складе. Запас хмеля должен обеспечивать работу завода в течение 3 месяцев.

Расход хмеля на 3 месяца с учётом наиболее напряжённой работы завода в летние месяцы: 89008,5 · 0,3 · 3/3 = 26 702,55 кг.

Удельная нагрузка на пол - 400 кг/м2.

Коэффициент запаса площади - 0,5.

Температура внутри помещения - +1°С.

Необходимая площадь помещения: 26 702,55/ (400 ·0,5) = 133,5 м2.

Принимаем помещение прямоугольной формы со сторонами 6 х 22,25 м. Толщина теплоизоляции - 80 мм.

Список использованной литературы

1. Федоренко Б.Н. Пивоваренная инженерия: технологическое оборудование отрасли. - Спб.: Профессия, 2009. - 1000 с.

. Кунце В., Технология солода и пива. - СПб.: Профессия, 2003. - 912 с.

. Балашов В.Е. Дипломное проектирование предприятий по производству пива и безалкогольных напитков. - М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1983, - 288 с.

. Буренин В.А. Основы промышленного строительства и санитарной техники. Ч.1. Основы промышленного строительства: Учеб. для технич. вузов, 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984. - 216 с.

. Нормы технологического проектирования предприятий пивоваренной промышленности. ВНТП 10-91. - Главагропромнаучпроект, Москва, 1991.

. Рекламные каталоги фирм: Anton Steinecker Maschinenfabrik GmbH), Schmidt-Seeger GmbH.

. Мельничное и элеваторное оборудование России и Украины.://www.agromash-nn.ru/prod/others/k_ko/

. Каталог весоизмерительного оборудования. #"justify">. Типоразмеры разборных пластинчатых теплообменников АНВИТЭК. #"justify">. Калькулятор толщины теплоизоляции зданий и сооружений. #"justify">. Строительные материалы. #"justify">. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. - 496 с.