98625

Проект варочного отделения пивоваренного завода производительностью 8,15 млн. дал пива в год

Курсовая

Психология и эзотерика

Описание технологической схемы. Расчет продуктов пивоваренного производства. Определение выхода экстракта в варочном отделении Определение промежуточных продуктов и готового пива. Определение расхода хмеля, ферментных препаратов и молочной кислоты. Расход молочной кислоты.

Русский

2015-11-05

477.93 KB

15 чел.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Могилевский государственный университет продовольствия»

Кафедра технологии пищевых производств

Проект варочного отделения пивоваренного завода производительностью 8,15 млн. дал пива в год

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Проектирование предприятий отрасли и системы автоматизированного проектирования»

Специальность 1- 49 01 01 Технология хранения и переработки пищевого

                                                                         растительного сырья

       Специализация 1-49 01 01 04 Технология бродильных производств и

                                                виноделия

   Руководитель работы                                                     Выполнила

   к.т.н., доцент                                                                   студентка группы ТРБ-101

   ___________С.В.Волкова                                              ___________М.В.Ракутина

   «____» _________ 2014 г.                                             «____» ____________2014 г.

Могилев 2014                   

Содержание

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

Разраб.

Ракутина М.В.

Провер.

Волкова С.В.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Проект варочного отделения пивоваренного завода производительностью 8,15 млн. дал пива в год

Лит.

Листов

51

МГУП, гр. ТРБ-101

Введение................................................................................................................... …...3                                                                       1 Выбор, обоснование и описание технологической схемы.......................................4    

1.1 Выбор и обоснование технологической схемы…………………………………..4

1.2 Описание технологической схемы……………………………………………….13

2 Расчет продуктов пивоваренного производства…………………………………..15

2.1 Определение выхода экстракта в варочном отделении………………………...16

2.2 Определение промежуточных продуктов и готового пива…………………….22

2.3 Определение расхода хмеля, ферментных препаратов и молочной кислоты...26

2.3.1 Расход хмеля…………………………………………………………………….26

2.3.2 Расход молочной кислоты……………………………………………………...27

2.3.3 Расход ферментных препаратов………………………………………………..27

2.4 Определение количества отходов………………………………………………..28

2.4.1 Определение количества пивной и хмелевой дробины………………………28

2.4.2 Определение количества шлама сепараторного………………………………28

2.4.3 Определение количества избыточных дрожжей……………………………...29

2.4.4 Определение количества диоксида углерода………………………………….29

2.4.5 Определение количества исправимого брака…………………………………32

3 Расчет и подбор технологического оборудования………………………………..36

3.1 Расчет и подбор оборудования для подработки зернопродуктов……………...36

3.2 Расчет и подбор оборудования варочного отделения…………………………..42

Заключение…………………………………………………………………………….50

Список используемых источников


Введение

В последнее десятилетие на пиво-безалкогольных предприятиях широко внедрены новые, высокоэффективные технологические процессы производства солода, пива и безалкогольных напитков, что позволило значительно интенсифицировать технологию этих продуктов и, как следствие, увеличить их производство.

Следует отметить, что увеличение выпуска пиво-безалкогольной продукции при значительном повышении ее качества невозможно без широкого внедрения законченных научно-исследовательских работ и опытно-конструкторских разработок, а также достижений мировой практики пивоварения и производства безалкогольных напитков.

Необходимый прирост мощностей по производству пива, солода, безалкогольных напитков и минеральных вод предполагается осуществить за счет более широкого применения высокоактивных штаммов дрожжей, ферментных препаратов, активаторов роста солода, замены устаревшего оборудования более производительным, полного использования мощностей действующего оборудования и лучшей организации труда.

При проектировании новых заводов и реконструкции действующих в основу развития отрасли должны быть положены наиболее эффективные технические и технологические решения.

Пивное охмеленное сусло получают из ячменного солода и другого сырья с использованием различных технологических процессов и разнообразного оборудования. При этом необходимо обеспечивать качество охмеленного сусла, экономию времени и затрат. Современные технологические исследования направлены на разработку и создание оборудования, конструкция которого обеспечивает проведение 10, 12 и более варок в сутки и получение высокого качества охмеленного сусла.

Процессы, идущие в варочном отделении, нельзя оптимизировать, совершенствуя лишь отдельные устройства, например, только мельницы для помола, заторный или фильтрационный аппараты. Конструкторы варочных отделений в последнее время вынуждены соответствующим образом настраивать и совершенствовать оборудование как единое целое.

Большое значение в достижении поставленной задачи имеет способ автоматизации и управления технологическими процессами в варочном цехе.

В данной курсовой работе приводится описание технологической схемы производства пивного охмеленного сусла на оборудовании, производимом фирмой Huppmann, принцип работы и основные особенности технологии производства. Приводятся технические характеристики и габаритные размеры оборудования современной безразборной мойки и дезинфекции технологического оборудования.

1 Выбор, обоснование и описание технологической схемы

1.1 Выбор и обоснование технологической схемы

Оборудование варочного отделения используется для производства охмеленного сусла. Оно размещается в отдельном специально предназначенном для этого корпусе.

Здание должно находиться вблизи котельной и бродильного отделения, чтобы подвод пара, воды и электроэнергии были как можно короче и не возникали осложнения при транспортировке охмеленного сусла на холодильные аппараты, а из них в бродильное отделение. Вблизи варочного отделения должно быть место для отвода пивной и хмелевой дробины. Канализация варочного отделения должна быть достаточных размеров и оборудована так, чтобы в канализацию не попадали грубые частицы пивной и хмелевой дробины, которые ухудшают качество сточных вод.

Различают в основном две группы транспортных средств, которые применяются на пивоваренных заводах: механические и пневматические, с помощью которых сыпучий материал перемещается по трубопроводам потоком воздуха.

Механические транспортные средства перемещают материал механическим путем. Различают: нории или элеваторы для вертикального перемещения, шнековые транспортеры, скребковые цепные транспортеры, ленточные транспортеры для горизонтального перемещения.

Широко применяют на солодовенных и пивоваренных предприятиях пневматические транспортные средства для перемещения бестарных сыпучих материалов наряду с механическим транспортом.

Преимущества пневмотранспорта заключается в следующем: можно перемещать большие массы сырья, потребность в площадях небольшая, в установке не остается остатков, нет опасности возгорания, пневмотрубопроводы можно делать изогнутыми. Однако следует заметить, что при использовании пневмотранспорта возрастает энергопотребление.

Существует два вида пневмотранспорта: всасывающие установки с разрежением в транспортном трубопроводе и нагнетательные пневмоустановки с избыточным давлением в транспортном трубопроводе.

Количество засыпи, применяемой для каждой варки, необходимо точно регистрировать. Это важно для внутрипроизводственного контроля, поскольку позже понадобится знать, насколько эффективно было использовано израсходованное сырье. Данный учет выполняют путем расчета экстракта в варочном цехе и после этого путем расчета расхода количества солода на пиво.

Контроль количества засыпи осуществляется с помощью автоматических весов. Находят применение в основном две различные системы: опрокидывающиеся весы и весы с открывающимся днищем, которые выпускаются в механическом или электронном исполнении.

Кроме этого, довольно распространены тензометрические весовые устройства для взвешивания пустых или наполненных емкостей (с их помощью можно взвешивать также целый бункер с помолом).

При затирании ферменты для гидролиза веществ солода должны иметь возможность в них проникнуть. При увеличении степени измельчения площадь воздействия ферментов возрастает, в связи с чем улучшается расщепление веществ.

В настоящее время стремятся получить сухое мучнистое тело, которое при дроблении можно измельчить в любой степени и как можно более влажные и эластичные оболочки. Степень измельчения солода оказывает значительное влияние на объем и фильтрующую способность дробины.

На пивоваренных предприятиях чаще всего используют дробилки для сухого дробления. В них сухой солод измельчается между попарно расположенными вальцами. По числу вальцов различают дробилки двух-, четырех-, пяти- и шестивальцовые. После вальцов предварительного дробления помол не должен содержать целых зерен. После вальцов для мякинных оболочек крупа, прилипшая к шелухе, должна быть размолота, а сама шелуха не должна получать сильных повреждений. Вальцы для крупки должны давать тонкую крупку, а не муку, т.к она может препятствовать процессу фильтрования.

Сухие оболочки очень хрупкие и легко разрушаются при дроблении, но они нужны при фильтровании затора как материал для создания фильтрующего слоя.

При кондиционированном сухом дроблении солод увлажняется за 1-2 минуты перед дроблением с помощью насыщенного пара или воды при температуре 30-35 °С . Увлажнение повышает влажность в оболочках.

Преимущества данного метода состоят в том, что оболочки становятся значительно эластичнее и лучше сохраняются, объем оболочек увеличивается на 10-20%, поэтому получается более рыхлый фильтрующий слой и достигается повышенная скорость фильтрования затора, возрастает выход и конечная степень сбраживания, быстрее достигается полнота осахаривания, определяемая по йодной пробе при затирании.

Недостатком  является лишь некоторое повышение затрат на приобретение и обслуживание оборудования, в особенности это относится к необходимости более частой очистке дробилок.

Применяются также и молотковые дробилки, которые выпускаются с горизонтально или вертикально расположенным валом.

Дробилка мокрого помола состоит из корпуса солододробилки, над которым установлен бункер с коническим выпуском. В этом бункере осуществляется увлажнение солода.

Взвеси горячего сусла следует удалять, т.к. для дальнейшего производства пива они не только бесполезны, но и вредят качеству. Удаление взвесей горячего сусла осуществлялось раньше с помощью холодильной тарелки или отстойного чана, а сегодня большей частью с помощью вирпула, а иногда также центрифуги (сепаратора).

Холодильная тарелка является “ класcическим ” аппаратом для удаления взвесей горячего сусла. В течение 0,5-2 часов, когда сусло находится в холодильной тарелке, взвеси осаждаются и тем лучше, чем тоньше уровень сусла в тарелке. Белковый отстой от холодильных тарелок содержит еще большое количество сусла, кроме того, эта часть сусла в значительной степени инфицирована. Поэтому белковый отстой после холодильных тарелок требует дополнительной обработки.

Работа с холодильной  тарелкой требует больших трудозатрат, этот вид оборудования сейчас почти не применяют.

Вирпул – это вертикальная цилиндрическая емкость без встроенных элементов, в которую горячее охмеленное сусло закачивается тангенциально. Этим достигают в емкости закручивание потока, которое действует так, что взвеси в форме конуса осаждается в центре дна емкости.

Достоинством гидроциклонных аппаратов является стерильность процесса, т.к. сусло подается в аппарат и выходит из него при температуре 90°С.

Аэрация сусла при более высоких температурах приводит к его сильному окислению. Из-за окисления в сусле повышается цветность и появляется нехарактерная горечь. Однако наличие кислорода безусловно необходимо для размножения дрожжей. При анаэробных условиях скорость размножения дрожжей снижается, и брожение протекает вяло. Этот недостаток устраняется путем оптимальной аэрации холодного сусла. Аэрация холодного сусла для снабжения дрожжей кислородом является единственным случаем во время всего производства пива, когда целенаправленно осуществляется подача кислорода. Этот кислород потребляется дрожжами за несколько часов и не вредит качеству сусла.

Чтобы растворить воздух в холодном сусле, его следует тонко распылить в турбулентном потоке, перемешать с холодным суслом. При этом стремятся к достижению содержания кислорода 8-9 мг О2/л. Из устройств для аэрации сусла находят применение: аэрационные устройства со статическим смесителем, центробежные смесители.

Современные варочные агрегаты рассчитаны на получение высокого выхода экстракта при хорошем качестве сусла. Для этого они оснащены рядом дополнительных устройств. Варочные цехи пивоваренных заводов оснащаются агрегатами цилиндрической формы, рассчитанными на единовременную засыпь от 2,0 и до 9-10 тонн.

Агрегаты засыпью 1 и 1,5 тонн утратили своё значение и на новых заводах не устанавливаются.

Основным оборудованием варочного цеха является дробилки кондиционированного помола, два заторно-отварочных аппарата, фильтрационный, сусловарочный аппарат и гидроциклон. Для повышения оборачиваемости до 9 – 12 варок в сутки дополнительно устанавливают промежуточный сборник для горячего сусла, а также сборник промывных вод.

Варочные агрегаты, применяемые в варочном отделении могут быть двух -, четырех - и шестиаппаратные.

Агрегаты с двумя аппаратами изготовляют для небольших предприятий. Он состоит из заторно-фильтрационного чана и сусловарочного котла, одна и та же емкость наполняется дважды, но для разных целей.  Заторно-фильтрационный чан служит для затирания и осахаривания затора, отделения сусла от дробины и последующего выщелачивания дробины горячей водой. Для последней операции в нем устанавливают фильтрационные сита. При затирании под фильтрационное дно проникают неосахаренные частицы дробленого солода, которые могут вызвать затруднения при осахаривании или снизить выход экстракта. За 24 часа на нем можно получить только две варки, так что обслуживающий персонал используется нерационально.

Для больших заводов более пригодны агрегаты, состоящие из четырех посуд, т.н. парные варочные агрегаты. Они состоят из заторного чана для затирания затора и отварок, фильтрационного чана (без обогрева) для отделения сусла от дробины, сусловарочного котла для кипячения сусла с хмелем.

На больших пивоваренных заводах используется шестипосудные  варочные агрегаты, состоящие из двух заторных котлов, двух фильтрационных чанов и двух сусловарочных котлов.

Стремление наиболее экономно использовать тепловую энергию, площади и стремление снизить количество строительных и монтажных работ привело к конструкции блочных варочных агрегатов. Они состоят из цилиндрических или четырехгранных аппаратов. Блочные варочные агрегаты отличаются от классических варочных агрегатов изменениями в конструкции.

Четырехгранные аппараты, размещенные один над другим, занимают меньшую площадь. В фильтрационном чане все ножи разрыхлительного механизма движутся с одинаковой скоростью, и считается, что промывание пивной дробины происходит быстрее. Нагревательная система, расположенная в нижней части котла, обеспечивает повышение температуры на 3 °C в минуту.

Шестиаппаратный варочный агрегат Huppman занимает помещения высотой до 14 метров и располагается на двух этажах. На первом этаже располагаются дробилка, приводы и редуктора мешалок заторных и фильтрационного аппарата, все насосы и сборники горячего сусла и промывных вод, а также линия осветления и охлаждения сусла. На втором этаже на одном уровне непосредственно находится основное оборудование варочного цеха и емкости для задачи хмеля. Система CIP (безразборной мойки и дезинфекции оборудования) располагается непосредственно вблизи варочного цеха.

Контроль и управление всеми технологическими операциями автоматизированы и осуществляются с помощью программирующего устройства с центрального пульта управления.  

Преимущества варочного агрегата фирмы Huppman следующие:

– оборачиваемость варочного агрегата благодаря внедрению дополнительного оборудования и специальной конструкции дробилки и фильтр чана составляет до12 варок в сутки;

– все технологические процессы, начиная с дробления на Millstar  и заканчивая охлаждением и перекачкой охмеленного сусла, протекают без доступа кислорода;

– оборудование спроектировано с учетом возможности подключения системы безразборной мойки и дезинфекции;

– полная автоматизация и управление всеми технологическими процессами при помощи мощных компьютеров и специального программного обеспечения;

– получение охмеленного сусла высокого качества при обеспечении максимального выхода экстракта в варочном цехе при минимальном расходе энергетических и других ресурсов.

       Исходя из вышеперечисленного, а также принимая во внимание условия курсовой работы, принимаем к установке в варочном цехе линию Huppman, как наиболее современное оборудование, позволяющее не только эффективно, но и качественно подготовить зернопродукты к последующим технологическим операциям производства пива.

Количество солода, равное массе засыпи, пройдя предварительную подработку, магнитный сепаратор и взвешивание, поступает в дробилку Millstar System Lenz. Дробилка мокрого помола с замочным кондиционированием действует следующим образом: в бункер для солода помещается предварительно взвешенная засыпь в сухом виде, а в шахте для замочного кондиционирования непрерывно обеспечивается контакт солода с теплой водой в течение примерно 60 с. Температура воды, подаваемой на замачивание, обычно составляет 60-70 °С. Т.к. поглощение воды с увеличением температуры проходит быстрее, то естественно, что данный процесс следует контролировать и регулировать. Регулирование выполняют посредством питающего валика дробилки. За счет специального рифления пары дробильных вальцов влажные оболочки сохраняются, а содержимое зерна измельчается. Затем помол с помощью оросительных форсунок перемешивается с водой, температура которой равна температуре начала затирания, и расположенным снизу насосом затор перекачивается в заторный чан. Насос регулируют так, чтобы в процессе работы дробилка никогда не оказывалась пустой (чем исключается опасное насыщение затора кислородом).

Питающий валик также имеет большое значение: он должен подать требуемое количество солода, распределив его по всей длине вальцов. Для этого он снабжен плавно регулируемым приводом, обеспечивающим вращение со скоростями от 25 до 138 об/мин.

Дробильные вальцы снабжены рифлями и расположены друг против друга остриями (резец на резец). Зазор между ними может плавно регулироваться (от 0,25 до 0,40 мм).

Скорость вращения вальцов изменяется в зависимости от степени растворения солода: плохо растворенный солод имеет более твердые зерна. Система управления уменьшает скорость вальцов, обеспечивая необходимое, более длительное, время замачивания.

Шахту для мокрого кондиционирования и дробилку изготавливают из нержавеющей стали для возможности их оптимальной мойки растворами СIР. Дробилки выпускаются с производительностью от 5 до 40 т/ч.

У дробилок мокрого помола время дробления является одновременно временем стадии начала затирания, т.к. у них нет промежуточного бункера для помола. Поэтому они рассчитаны на значительно большую производительность.

Дробленые продукты в виде кашеобразной массы встроенным насосом подаются в заторный аппарат (Mash Tun Kettle), где проводится затирание. Для затирания требуются два аппарата (емкости), т.к. при отварочном способе часть затора кипятится, а в оставшейся части выдерживается температурная пауза. В современных варочных цехах обогреваются оба заторных аппарата (заторный котел и заторный чан). Аппарат изготовляется из листовой стали. Обогрев осуществляется через приваренные к наружной поверхности днища котла и его обечайки полутруб, расположенных в виде спирали, благодаря чему теплоотдача улучшается примерно на 20%. Пар с избыточным давлением 2-3 бара подводится в несколько зон обогрева и конденсируется, отдавая свою тепловую энергию через стенки котла.

Образующийся конденсат отводится с помощью конденсатоотводчика, работающего как поплавковый затвор. Благодаря этому избыточное давление в трубах системы обогрева сохраняется, тогда как конденсационная вода отводится без избыточного давления.

Число оборотов мешалки должно соответствовать диаметру котла, а ее окружная скорость не должна превышать 2 м/с (максимум — 3 м/с), иначе в частях затора возникают усилия сдвига, которые могут изменять в нежелательную сторону коллоидное состояние компонентов затора.

Затирание зернопродуктов проводится настойным или отварочными способами по классической технологии.

Из заторного аппарата заторная масса заторным насосом при проведении отварок передается в другой заторный аппарат или в фильтрационный аппарат при окончании затирания.

Фильтрационные чаны изготовляют из нержавеющей стали, изолируя их боковые стенки для предотвращения охлаждения. Чтобы сделать доступ кислорода минимальным, подача затора осуществляется снизу через впускные клапаны, которые могут обеспечить подачу затора за 10 минут. Сита изготовляют из нержавеющей стали в виде сварных решеток из профильных элементов со щелевыми отверстиями шириной 0,7-0,9 мм, живое сечение которых составляет до 12% или в виде сит с фрезерованными щелевыми отверстиями 0,7 х 80 мм с живым сечением от 8 до 10%.

Сита расположены на 20 мм выше дна чана, что позволяет путем размещения под ситами распылительных форсунок без проблем промывать подситовое пространство.

На один квадратный метр площади дна чана приходится одно суслоотводное отверстие с выпускным конусом. Обычно при фильтровании с кольцевыми коллекторными трубопроводами дно фильтрчана разделено на несколько концентрически расположенных зон и фильтрационные трубки подводятся к соответствующим коллекторным кольцам. Этим обеспечивается наиболее равномерное выщелачивание дробины.

Все системы снабжены датчиками, гарантирующими фильтрование без доступа воздуха и обеспечивающими выключение насоса при попадании воздуха в систему.

Рыхлитель имеет 2,3,4 или 6 поперечных штанг в зависимости от диаметра фильтрчана, а скорость вращения рыхлительного механизма плавно регулируется. Основным элементом рыхлительного механизма являются специальные ножи, которые размещены на штангах так, что каждый нож обладает своей траекторией резания. Форма ножа и его расположение на штанге гарантируют равномерность рыхления дробины и препятствуют опасному для процесса фильтрования образованию каналов в фильтрующем слое.

Ножи имеют такую форму, чтобы как можно быстрее обеспечить разрезание дробины без разрушения фильтрующих слоев. Высота рыхлителя может автоматически регулироваться также с учетом степени мутности сусла: с увеличением мутности рыхлитель поднимается, при уменьшении — опускается. Привод рыхлителя плавно запускается через редуктор.

Подача воды для промывки дробины осуществляется через форсунки, размещенные в верхней части фильтрчана и позволяющие подавать воду равномерным слоем по всей его поверхности.

Выгрузка дробины производится через откидной клапан. Для этого внизу на рыхлительном механизме имеются опускаемые выгружные лопатки, которые благодаря своей специальной форме способны обеспечить быструю (максимум за 10 минут) выгрузку дробины из фильтрчана. Дробина выгружается в бункер для дробины Huppmann Barley Corn Tank (располагаемый непосредственно под фильтрчаном), откуда насосом для дробины подается на переработку или утилизацию.

Прозрачное сусло из фильтрационного аппарата сусловым насосом перекачивается в сборник горячего сусла Wort Pre Run Tank.

Сборник горячего сусла представляет собой цилиндрическую теплоизолируемую необогреваемую емкость, предназначеную для сбора сусла, поступающего из фильтрчана в то время, пока сусловарочный аппарат ещё занят суслом предыдущей варки. В зависимости от производительности варочного агрегата сборник может быть вертикального или горизонтального исполнения.

Промывные воды по окончании процесса выщелачивания из фильтрационного аппарата сусловым насосом направляются в специальный  сборник промывных вод Wash Water Tank. Из сборника промывные воды по мере надобности передаются в заторный или сусловарочный аппарат Huppmann Wort Kettle Tank.

Из сборника горячего сусла сусло сусловым насосом перекачивается в освободившийся от предыдущей варки сусловарочный аппарат, где происходит кипячение сусла с хмелем.

Сусловарочный котел работает с кипячением при низком избыточном давлении.

Основная идея кипячения при низком избыточном давлении состоит в том, что ряд биохимических процессов превращения веществ протекает быстрее, если давление, а с ним и температура кипячения выше 100 °С.

Сусловарочные котлы с кипячением при низком избыточном давлении изготавливаются как герметичные котлы, рассчитанные на максимальное избыточное давление    0,5 бар, и оснащаются необходимой для этого предохранительной арматурой на случай превышения давления и образования вакуума. Обогрев сусла производят с помощью внутреннего кипятильника.

В результате сусло кипятят 60-70 минут при температуре 103-106 °С. Степень испарения при кипячении с использованием низкого избыточного давления составляет около 6%.

Во время процесса кипячения к суслу добавляется хмель и при этом путем совместного кипячения достигается изомеризация α-кислоты в изо-α-кислоту, благодаря чему пиво приобретает желаемую горечь.  Для охмеления используются хмелевой порошок, гранулированный хмель и хмелевые экстракты. Эти виды хмелепродуктов используются как для того, чтобы упростить способ их применения, так и с целью обеспечить стандартную форму вносимых горьких веществ, а также чтобы уменьшить необходимую площадь складских помещений. Хмелевой порошок и гранулированный хмель поступают на производство в банках, мешках из фольги с заполнением инертным газом, в жесткой упаковке или фольгированных коробках весом до 150 кг.

Наиболее распространенным вариантом автоматического внесения хмеля является использование дозировочных емкостей Hop Mash Tun. Емкость задачи хмеля представляет собой цилиндрическую емкость с герметично закрывающейся крышкой. Количество емкостей соответствует количеству порций внесения хмеля.

В каждую емкость вручную загружается нужное количество хмелепродукта для данной порции на одну варку, и затем автоматически по заданной программе происходит задача хмеля путем промывки суслом. Дозировочные емкости устанавливаются в непосредственной близости от сусловарочного котла.

Охмеленное сусло из сусловарочного аппарата насосом охмеленного сусла подается в гидроциклон Huppmann Whirpool на осветление.

Вирпул (гидроциклонный аппарат, гидроциклонный чан) представляет собой закрытую цилиндрическую емкость с плоским днищем и уклоном в 1% к выпуску.

Вирпул изолирован снаружи от охлаждения. Впуск сусла осуществляют тангенциально, причем часто он производится через два отверстия: одно впускное отверстие располагается вблизи днища, чтобы снизить поглощение кислорода; второе впускное отверстие располагается в нижней трети обечайки, чтобы вызвать круговое вращение сусла.

Длительность паузы в вирпуле составляет 20—30 минут; при использовании дополнительных решеток или колец эта длительность сокращается на 30—60% при неизменной прозрачности сусла, но она должна составлять не менее 20 минут. Из гидроциклонного аппарата при помощи насоса сусло отправляется на охлаждение в теплообменник и далее на аэрацию в аэратор.

Важным условием получения охмеленного сусла высокого качества является соблюдение санитарно-гигиенических требований на производстве, поэтому все технологическое оборудование по окончании работы подлежит мойке и дезинфекции.

Мойка оборудования осуществляется при помощи CIP станции. Станции CIP предназначены для безразборной мойки и дезинфекции емкостного оборудования и трубопроводов.

Основные преимущества моечных станций:

  1.  используется принцип CIP мойки технологического оборудования с возвратом моющих растворов для повторного использования;
  2.  концентрация и температура моющих растворов автоматически поддерживается на заданном уровне с использованием современных систем дозирования;
  3.  автоматическое заполнение и поддержание уровня жидкости в емкостях;
  4.  обеспечивается минимальное влияние человеческого фактора;
  5.  все основные процессы автоматизированы и контролируемы;
  6.  потребление энергоносителей (пара) сведено к минимуму за счет внедрения автоматизации и использования высокоэффективных систем теплообмена;
  7.  программирование процесса санитарной обработки, разработка и хранение в памяти различных режимов мойки и дезинфекции.

CIP станция состоит из CIP модуля и четырех или пяти CIP емкостей.

CIP модуль выполняет следующие технологические операции: нагрев моющей жидкости; дозирование концентрированного раствора; контроль и регулирование концентрации; хранение в памяти программ и режимов мойки для разного оборудования; автоматическое управление процессом мойки по заданной программе; отображение информации на экране дисплея и запись отчетов в журнал памяти.

Установки для мойки оборудования варочного цеха и линии перекачки сусла обычно включают:

  1.  танки с горячей щелочью для мойки варочных аппаратов;
  2.  танки с горячей щелочью для мойки линии перекачки сусла (они разделены из-за сильной загрязненности щелочных растворов после мойки варочных аппаратов);
  3.  танки с раствором кислоты;
  4.  танки с дезинфицирующими средствами (для обработки линии перекачки сусла);
  5.  танки со свежей и оборотной водой.

Из системы танков объединенной и управляемой CIP модулем поток моющих (дезинфицирующих) сред под напором закачивается в емкости и трубопроводы циркуляционного контура. Циркуляционный контур образуется подключением CIP модуля при помощи подающих и возвратных трубопроводов к конкретному оборудованию и соответствующим ему трубопроводам. Для каждой единицы оборудования в памяти модуля заложена своя программа обработки.

Продолжительность, объем, температуры и другие параметры мойки зависят от конкретной компоновки и определяются на основе производственного опыта.

Технологическое оборудование варочного агрегата после окончания производственного цикла промывают холодной водой, а затем горячей водой с температурой 80°С в течение 10 минут. Один раз в неделю производится санитарная обработка горячим раствором NaOH (2-3%-й раствор с использованием окислителей в виде добавок) с температурой 80°С в течение около 30 минут, затем кратковременная нейтрализация остатков моющего средства 1-2%-м раствором азотной кислоты 10-15 минут, затем промывка дезинфицирующим средством, горячей и холодной водой. Участок санитарной обработки оборудования проектируется в отдельном помещении и соединен с цехом системой подающих и возвратных трубопроводов.

1.2 Описание технологической схемы

Светлый солод из силосов при помощи ленточного конвейера (поз. 1) подается на норию НЦГ-20 (поз.2). После чего солод подается  в надвесовой бункер (поз.3),  взвешивается на автоматических весах  ДН-100 (поз.4) и поступает в подвесовой бункер (поз.5). Далее светлый солод поступает в бункер для светлого солода (поз.6).

Карамельный солод поступает на ленточный конвейер (поз.7) для подачи на норию НЦГ-10 (поз.8). Затем карамельный солод подается в надвесовой бункер (поз.9), взвешивается на автоматических весах ДН-20 (поз.10) и, пройдя подвесовой бункер (поз.11),  попадает в бункер для карамельного солода (поз.12).

Полировке подвергается только светлый солод на полировочной машине (поз.13). Полированный солод поступает в бункер для полированного солода (поз.14). Отходы от полировки идут в бункер для отходов (поз.15). Карамельный солод проходит технологические стадии, что и светлый солод, кроме полировки.

Для отделения ферропримесей  светлый солод и карамельный солод, проходят магнитный сепаратор типа У1 – БМП (поз.16), затем поступают на автоматические весы ДН – 100 (поз.17).

Далее светлый солод и карамельный солод подвергаются дроблению на дробилке Millstar  System Lenz ML-16(поз.18). Затем  зернопродукты насосом (поз.19) подаются в заторно-отварочные аппараты Mash Tun Kettle MTK-D4500-V44 (поз.20).

Из заторно-отварочных аппаратов заторная масса при помощи заторного центробежного насоса (поз.21) перекачивается в фильтрационный аппарат Lauter Tun LT-D6600 (поз.22). Перекачка мутного сусла осуществляется центробежным насосом для мутного сусла (поз.23). Осветленное сусло самотеком поступает  в сборник горячего сусла Wort Pre Run Tank WPRT-V56 (поз.24). Образуемая дробина отводится насосом для удаления дробины (поз.25) в бункер для дробины Barley Corn Tank BCT-V11,5 (поз.26).

Затем дробина пивная поступает на шнековый пресс YL-NSG-500(поз.37), откуда сусло поступает в сборник отжатого сусла (поз.38), а отжатая пивная дробина перемещается в сушилку СЛ-1200-3 (поз.39). Высушенная пивная дробина накапливается в бункере для высушенной дробины (поз.40). Промывные воды самотеком поступают в сборник промывных вод Wash Water Tank WWT-V20,5 (поз.27). Из сборника горячего сусла сусло подается в сусловарочный аппарат Wort Kettle Tank WKT-D5500-V68 (поз.28), где происходит кипячение сусла с хмелем.

Для автоматического внесения хмеля используют емкости для задачи хмеля Hop Mash Tun HMT-18 (поз. 29). В каждую емкость вручную загружается  нужное количество хмелепродуктов для данной порции на одну варку и затем автоматически, по заданной программе, происходит задача хмеля путем промывки суслом.

Охмеленное сусло из сусловарочного аппарата насосом охмеленного сусла (поз. 30) подается в гидроциклонный аппарат Whirpool W-D4400-V60,6 (поз. 31). Далее сусло подается насосом (поз. 32)  на охлаждение в пластинчатый теплообменник (поз. 33) и на аэрацию в аэратор (поз. 34).

2 Расчет продуктов пивоваренного производства

Продуктовый расчет связан с определением затрат сырья, количества получаемых полуфабрикатов и отходов производства на единицу продукции либо количество годовой продукции, полуфабрикатов и отходов, образующихся из единицы сырья.

Режим работы варочного отделения пивоваренного предприятия, ассортимент продукции и распределение пива по видам тары представлены в таблице 1, таблице 2 и таблице 3 соответственно.

Таблица 1 – Режим работы варочного цеха

Основной цех, (отделение)

Число смен работы в сутки

Число дней работы

Примечание

В месяц

В год

Варочный цех (дробильно-полировочное отделение, варочное отделение, отделение охлаждения и осветления сусла)

2

28,5

323

За вычетом 36 часов в месяц на дезинфекцию и профилактический ремонт

Таблица 2 – Ассортимент и объем выпускаемой продукции

Наименование продукции

% от общего выпуска

В млн. дал от общего выпуска

Портер Брестский

5

0,4075

Минск

25

2,0375

Старажытнае

20

1,6300

Партизанское

20

1,6300

Зубр

30

2,4450

Итого

100

8,1500

Таблица 3 – Распределение пива по видам тары

Наименование

продукции

Вид тары для готовой продукции

Бутылки

Кеги

ПЭТ

%

млн. дал

%

млн. дал

%

млн. дал

Портер Брестский

70

0,28525

10

0,04075

20

0,0815

Минск

80

1,6300

20

0,4075

Старажытнае

100

1,6300

Партизанское

50

0,8150

20

0,3260

30

0,4890

Зубр

30

0,7335

40

0,9780

30

0,7335

2.1 Определение выхода экстракта в варочном отделении

Произведем расчет продуктов для пивоваренного завода производительностью 8,15 млн. дал пива в год.

Расчет продуктов пивоваренного производства для каждого наименования пива проводим на 100 кг зернопродуктов с  последующим пересчётом на 1 дал и на годовой выпуск.

Количество полированного солода Qпс, кг, рассчитываем с учётом потерь солода при полировке Пп, %, по формуле

                                                                                      (1)

где Q– масса солода, кг;

     Пп – потери при полировке солода, %.

Потери солода при полировке Qп , кг, рассчитываем по формуле

                                                                                                     (2)

«Портер Брестский»: 78% – светлый солод, 20% – солод карамельный, 2% – сахар.

Количество сухих веществ солода Qсв, кг, рассчитываем с учетом влажности по формуле

                                                                                          (3)

где W – влажность солода.

При влажности светлого солода W=5,6% количество сухих веществ  будет равно

При влажности карамельного солода W=6,0% количество сухих веществ будет равно

При влажности сахара W=0,15% количество сухих веществ будет равно

Суммарное количество сухих веществ Qсв, кг, определяем по формуле

                                                                                                            (4)

Принимаем экстрактивность светлого солода 76% от массы сухих веществ, экстрактивность карамельного солода 72%, а экстрактивность сахара 99,55%. Тогда содержание экстрактивных веществ Qэв, кг, в сырье определяем по формуле

                                                                                                     (5)

где Э – нормативная экстрактивность, %.

       В светлом солоде               

В карамельном солоде     

В сахаре                            

Суммарное количество экстрактивных веществ определяем по аналогичной формуле (4)

Часть экстракта теряется в дробине, потери экстракта Qпэ, кг, определяем по формуле

                                                                                                     (6)

 

где Q – количество зернового сырья, кг;

     Пэ – потери экстракта в варочном цехе, %.

Экстрактивность сусла Эc, кг, определяем по формуле

                                                                                                         (7)

Количество экстрактивных веществ Qдр.эв, кг, оставшихся в дробине найдем по формуле

                                                                                                        (8)

«Минск»: 90% – светлый солод, 10% – сахар.

Количество полированного солода определяем по формуле (1)

Потери солода при полировке определяем по формуле (2)

При влажности солода 5,6%, сахара – 0,15% количество сухих веществ в заторе определяем по формуле (3)

В солоде     

В сахаре

Всего сухих веществ в сырье найдем по формуле (4)

 Принимаем экстрактивность светлого солода 76%, сахара – 99,55% от массы сухих веществ. Тогда содержание экстрактивных веществ в сырье определяем по формуле (4)

 В солоде

 В сахаре

 Общее содержание экстрактивных веществ найдем по формуле (4)

 Часть экстракта теряется в дробине, потери экстракта Qпэ, кг, определяем по формуле (6)

 Экстрактивность сусла определяем по формуле (7)

 В дробине количество оставшихся экстрактивных веществ найдем по формуле (8)

«Старажытнае»: 80% – светлый солод, 20% – карамельный солод.

 Количество полированного солода определяем по формуле (1)

Потери солода при полировке определяем по формуле (2)

При влажности солода 5,6%, карамельного солода – 6,0%, количество сухих веществ в заторе определяем по формуле (3)

В светлом солоде

В карамельном солоде

Всего сухих веществ в сырье получаем по формуле (4)

Принимаем экстрактивность светлого солода 76%, карамельного солода –72% от массы сухих веществ. Тогда содержание экстрактивных веществ в сырье определяем по формуле (5)

В светлом солоде

В карамельном солоде

Всего экстрактивных веществ определяем по формуле (4)

Часть экстракта теряется в дробине, потери экстракта Qпэ, кг, определяем по формуле (6)

Экстрактивность сусла определяем по формуле (7)

В дробине количество оставшихся экстрактивных веществ определяем по формуле (8)

«Партизанское»:85% – светлый солод, 15% – сахар.

Количество полированного солода определяем по формуле (1)

Потери солода при полировке определяем по формуле (2)

При влажности светлого солода 5,6%, сахара 0,15% количество сухих веществ в заторе определяем по формуле (3)

В светлом солоде

В сахаре

Принимаем экстрактивность светлого солода 76% от массы сухих веществ, а сахара – 99,55%. Тогда содержание экстрактивных веществ в сырье определяем по формуле (5)

В светлом солоде

В сахаре

Часть экстракта теряется в дробине, потери экстракта Qпэ, кг, определяем по формуле (6)

Экстрактивность сусла определяем по формуле (7)

В дробине количество оставшихся экстрактивных веществ определяем по формуле (8)

«Зубр»: 100% – светлый солод.

Количество полированного солода определяем по формуле (1)

Потери солода при полировке определяем по формуле (2)

При влажности светлого солода 5,6% количество сухих веществ в заторе определяем по формуле (3)

Всего сухих веществ в сырье определяем по формуле (4)

Принимаем экстрактивность светлого солода 76%. Тогда содержание экстрактивных веществ в сырье будет равно по формуле (5)

Часть экстракта теряется в дробине, потери экстракта Qпэ, кг, определяем по формуле (6)

Экстрактивность сусла составит по формуле (7)

В дробине количество оставшихся экстрактивных веществ найдем по формуле (8)

2.2 Определение количества промежуточных продуктов и готового пива

Массу сусла М, кг, рассчитываем по формуле

                                                                                                                 (9)

где   М – количество экстрактивных веществ, перешедших в сусло, кг;

        e – массовая доля сухих веществ в начальном сусле, %.

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Объем сусла Vс, дм3, при 200С (при относительной плотности сусла Портер Брестский – 1,0830 кг/дм3; Минск и Зубр – 1,0568 кг/дм3;Старажытнае – 1,0484кг/дм3, Партизанское –1,0741 кг/дм3) составит

                                                                                                                   (10)

где   М – объем горячего сусла, кг;

       d – относительной плотности сусла, кг/дм3.

Портер Брестский              

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Объем горячего сусла V, дм3,при 1000С с учетом коэффициента расширения в 1,04 раза определяем по формуле

                                                                                                                (11)

где Vc– объем сусла при 200С, дм3;

               1,04 – коэффициент объемного расширения.

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

      

Рассчитаем объем холодного сусла Vхс, дм3, где потери сусла принимаем в соответствии с нормами технологического проектирования 5,8%(6,0%), по формуле

                                                                                    (12)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Примем, что сбраживание всех наименований продукции ведется в ЦКТ. При этом потери при брожении и дображивании составляют 3,1%, а потери при фильтрации – 4,65%.

Объем нефильтрованного пиваVнф, дм3, найдем по формуле

                                                                                              (13)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Объем фильтрованного пива Vфп ,дм3, определяем по формуле

                                                                                               (14)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Потери товарного пива к объему отфильтрованного пива при розливе в ПЭТ-бутылки – 0,5%, кеги – 0,5% и бутылки – 2%.

Определяем общие потери, исходя из данных таблицы 3.

Портер Брестский           Пр=  =1,55%

Минск                               Пр=  =1,7%

Старажытнае                  Пр=  =2%

Партизанское                  Пр=  =1,25%

Зубр                                 Пр=  =0,95%

Объем товарного пиваVтп ,дм3, определяем по формуле

                                                                                       (15)

где Пр – потери товарного пива при розливе, %.

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Общие видимые потери по жидкой фазе Пжф, дм3, определяем по формуле

                                                                                                     (16)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Или в % к объему горячего сусла определяем по формуле

                                                                                                   (17)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

2.3 Определение расхода хмеля, ферментных препаратов и молочной кислоты

2.3.1 Расход хмеля

Расход хмеля на 1 дал пива принимается либо в соответствии с технологическими нормами, либо в зависимости от нормативного содержания горьких веществ в 1 дал горячего сусла и фактического содержания в хмеле -кислот и влажности. Норма горечи для Портер Брестский – 2г/дал, для Минск – 1г/дал, для Старажытнае – 0,8г/дал, для Партизанское – 1 г/дал и для Зубр – 1,3 г/дал товарного пива.

Расход хмеля Hх, г/дал, на 1 дал сусла определяем по формуле

                                                                         (18)  

где – массовая доля -кислот, % к массе сухих веществ (=5,5%);

     W – влажность хмеля, % (W=11,5%);

     Пжф% – потери по жидкой фазе, %.

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Расход хмеля по сортам пива Рх, кг, на 1 дал вычисляем по формуле

                                                                                            (19)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

2.3.2 Расход молочной кислоты

Молочная кислота используется для подкисления затора в количестве 0,2% с концентрацией 40% к массе зернового сырья. Т.к. пиво «Старажытное» и «Зубр» изготовлены на 100% из зернового сырья, то молочной кислоты израсходуется 0,2кг для каждого.

Для остальных наименований пива определяем расход молочной кислоты по формуле

                                                   (20)

Портер Брестский                  

Минск                                     

Партизанское                         

2.3.3 Расход ферментных препаратов

Т.к. ни в одном из изготовляемых продуктов не содержится больше 15% несоложеного сырья, то ферментные препараты мы не используем в производстве.

2.4 Определение количества отходов

2.4.1 Определение количества пивной и хмелевой дробины

Количество образуемой пивной дробины влажностью 86% определяется умножением количества сухих веществ, остающихся в дробине, на коэффициент К=100/(100–86)=7,14.

Количество пивной дробины при варке сусла пива Qпд, кг, составит

                                                                                                          (21)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Безводной хмелевой дробины получатся 60% от  массы израсходованного хмеля, а дробины с влажностью 85% образуется в 6,67 раза больше К=100/(100–85)=6,67. При приготовлении 1 дал пива влажной хмелевой дробины Qхмдр, г, получается

                                                                                                    (22)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

2.4.2 Определение количества шлама сепараторного

Из 100 кг расходуемых зернопродуктов независимо от наименования пива получается 1,75 кг шлама с влажностью 80%, тогда для остальных наименований пива получаются следующие значения: Портер Брестский – 1,715 кг; Минск – 1,575 кг; Партизанское – 1,49 кг.

2.4.3 Определение количества избыточных дрожжей

Расход дрожжей с влажностью 86% на 10 л бродившего пива при непрерывной схеме составляет 2,0 л. Количество дрожжей Qдротх, дм3, определяем по формуле

                                                                                                (23)

где 0,01 – коэффициент избыточных дрожжей, получаемых при сбраживании 10 дал сусла;

     2,0 – норма задачи дрожжей.

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

2.4.4 Определение количества диоксида углерода

Количество сусла поступившего в бродильное отделение Qхсбр, кг, определяем по формуле

                                                                                                           (24)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

В холодном сусле определяем количество экстрактивных веществ Qэв, кг, по формуле

                                                                                                        (25)

Портер Брестский

Минск

Старажытное

Партизанское

Зубр

Дображивание углекислоты Мсо2, кг, определяем по формуле

                                                                                               (26)

где Е – действительная степень сбраживания (50%);

     176/342 – коэффициент, выведенный из уравнения брожения, т.е. 342г сброженой мальтозы образует 176г СО2.

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Часть образовавшегося СО2, которое связывается с пивом (0,35%) М’со2, кг, определяем по формуле

                                                                                                   (27)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Выделевшееся СО2 в атмосферу, Матм, кг, определяем по формуле

                                                                                               (28)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Масса 1 м3 СО2 при 20 оС и р=0,1Мпа составляет 1,832 кг. Тогда объем выделившегося в атмосферу СО2Vсо2 , м3, определяем по формуле

                                                                                                          (29)

Портер Брестский

Минск                                 

Старажытнае

Партизанское

Зубр

Количество утилизированного СО2, выделившегося при главном брожении,  на 1 дм3 товарного пива V’со2, г/дм3, определяем по формуле

                                                                                                  (30)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае

Партизанское

Зубр

2.4.5 Определение количества исправимого брака

Исправимый брак пиваVиб, дм3, из цеха розлива составляет 2% по всем сортам пива. Его объем за год определяем по формуле

                                                                                                        (31)

Портер Брестский

Минск

Старажытнае                        

Партизанское

Зубр                                      

Таблица 4 – Сводная таблица продуктового расчета пивоваренного производства

Сырье

Сорт пива

Портер Брестский

Минск

на 100 кг

на 1 дал

на 407500 млн дал

на 100 кг

на 1 дал

на 2037500

млн

дал

 

Зерновое сырье, кг

1

Солод светлый

78

2,66

1,084

90

2,013

4,101

2

Солод карамельный

20

0,68

0,277

 

Другие виды сырья, кг

3

Хмель

1,156

0,039

0,016

0,88

0,019

0,039

4

Сахар

2

0,068

0,028

10

0,223

0,454

5

Молочная кислота

0,196

0,0067

0,0027

0,18

0,004

0,00815

 

Промежуточные продукты, л

6

Горячее сусло

332,64

11,33

4,617

506,32

11,33

23,08

7

Холодное сусло

312,69

10,65

4,339

476,96

10,67

21,74

8

Фильтрованное пиво

298,15

10,16

4,140

454,78

10,17

20,72

9

Товарное пиво

293,53

10

4,075

447,05

10

20,38

Отходы

10

Пивная дробина, кг

164,79

5,60

2,282

91,75

2,05

4,176

11

Шлам сепараторный,кг

1,715

0,058

0,024

1,575

0,035

0,071

12

Избыточные дрожжи,кг

5,86

0,19

0,077

8,94

0,19

0,387

13

 СО2, кг

16,25

0,55

0,224

16,4

0,36

0,7335

Продолжение таблицы 4

Сырье

Сорт пива

Старажытнае

Партизанское

на 100 кг

на 1 дал

на 1630000 млн дал

на 100 кг

на 1 дал

на 1630000 млн дал

 

Зерновое сырье, кг

1

Солод светлый

80

1,612

2,627

85

2,42

3,96

2

Солод карамельный

20

0,4

0,652

 

Другие виды сырья, кг

3

Хмель

0,78

0,016

0,026

0,68

0,019

0,032

4

Сахар

15

0,428

0,69

5

Молочная кислота

0,2

0,004

0,0065

0,17

0,0048

0,0079

Промежуточные продукты,л

6

Горячее сусло

563,52

11,36

18,516

395,58

11,29

18,42

7

Холодное сусло

530,83

10,70

17,441

371,85

10,62

17,31

8

Фильтрованное пиво

506,16

10,20

16,626

354,56

10,13

16,5

9

Товарное пиво

496,04

10

16,3

350,13

10

16,3

Отходы

10

Пивная дробина, кг

186,21

3,75

6,1125

47,26

1,349

2,2

11

Шлам сепараторный,кг

1,75

0,035

0,057

1,49

0,043

0,069

12

Избыточные дрожжи,кг

9,92

0,19

0,3097

7

0,199

0,325

13

СО2, кг

15,23

0,3

0,489

17,1

0,488

0,796

Сырье

Сорт пива

Итого

Зубр

на 100 кг

на 1 дал

на 2445000 млн дал

на 8,15 млн дал

Зерновое сырье, кг

1

Солод светлый

100

2,29

5,62

17,39195

2

Солод карамельный

0,9291

Другие виды сырья, кг

3

Хмель

1,10

0,025

0,0618

1,1717

4

Сахар

0,1743

5

Молочная кислота

0,2

0,0045

0,011

0,03625

Промежуточные продукты,л

6

Горячее сусло

488,82

11,24

27,48

92,113

7

Холодное сусло

460,47

10,58

25,88

86,71

8

Фильтрованное пиво

439,06

10,096

24,68

82,66

9

Товарное пиво

434,88

10

24,45

81,50

Отходы

10

Пивная дробина, кг

177,50

4,08

9,98

24,7505

11

Шлам сепараторный,кг

1,75

0,04

0,098

0,3186

12

Избыточные дрожжи,кг

8,68

0,199

0,488

1,5867

13

СО2, кг

15,83

0,364

0,89

3,1325

3 Расчет и подбор технологического оборудования

 

3.1 Расчет и подбор оборудования подработки зернопродуктов

Приемное устройство для светлого и карамельного солода включает в себя следующее оборудование: соответствующие весы (автомобильные или железнодорожные), разгрузочные устройства, приемные бункера, подъемные нории и распределительные устройства.

Приемное устройство рассчитывается из условий обеспечения суточного поступления зернопродуктов. Для его расчета исходной величиной служит масса зернопродуктов (светлого солода), перерабатываемого заводом в течение года с учетом потери солода при разгрузке (0,15% от массы солода) и при хранении (0,1% от массы солода).

Определяем количество светлого солода, перерабатываемого в сутки Qсут, т, по формуле

                                                                                                          (32)

где Qз.г. – годовая потребность в светлом солоде, т;

    323 – число дней работы варочного цеха в год.

Нория для отпуска солода из хранилища работает ежедневно. Производительность нории определяем  по формуле

                                               ,                                                    (33)

где ρт.з. – насыпная плотность тяжелого зерна (для солода – 0,76 т/м3);

       ρя – насыпная плотность продукта (для ячменя – 0,53 т/м3).

Принимаем к установке норию НЦГ-20  производительностью 20 т/ч.

Техническая характеристика

Производительность, т (по тяжелому зерну ρ=0,76 т/м3)                                          20

Высота нории, м,  не более                                                                                           30

Ширина ленты, мм                                                                                                      175

Скорость ленты, м/с                                                                                                     1,8                                                                                Мощность электродвигателей, кВт                                                                            2,0

Шаг ковшей, мм                                                                                                          280

Надвесовой бункер рассчитывается  на 2-4 отвеса.

Объем надвесового бункера определяем по формуле

                                                                                                        (34)

Высоту пирамидальной части h, м, определяем по формуле

                                                                                                     (35)

где а – сторона квадрата, м;

        α – угол естественного откоса зерна (α =30º , тогда tgα=0,5774).

Высоту прямоугольной части H, м,  определяем по формуле

                                                                                                      (36)

Принимаем сторону квадрата а=4м.

Принимаем бункер на 120 м3. Бункер квадратный с пирамидальным днищем.

Автоматические весы для учета поступающего солода подбираются из производительности нории. Принимаем к установке автоматические весы марки ДН-100.

Техническая характеристика

Производительность,т/ч

наименьшая

                              12

наибольшая                                                                                                              24

Величина порции взвешивания, кг                                                                     100

Габаритные размеры, мм

  длина                                                                                                                     1430

ширина

        1280

высота

          910

Подвесовой бункер имеет такую же вместимость, как и надвесовой бункер.

Подъемник для карамельного солода и хмеля принимаем грузоподъемностью в 1 т.

Бункер для светлого солода рассчитывается исходя из суточного поступления светлого солода. Тогда вместимость бункера будет равна

Принимаем сторону квадрата  а=5 м.

Высоту пирамидальной части определяем по формуле (35)

Высоту прямоугольной части определяем по формуле (36)

Принимаем бункер на 120 м3. Бункер квадратный с пирамидальным днищем.

Бункер для карамельного солода рассчитывается исходя из суточного поступления карамельного солода.

Определяем суточное поступление карамельного солода Qк.с.сут, т, по формуле (32)

Тогда вместимость бункера будет равна

Принимаем сторону квадрата  а=2 м.

Высоту пирамидальной части определяем по формуле (35)

Высоту прямоугольной части определяем по формуле (36)

Принимаем бункер на 6 м3. Бункер квадратный с пирамидальным днищем.

Нория для отпуска солода из хранилища работает ежедневно. Производительность нории определяем  по формуле (33)

Принимаем к установке норию НЦГ-10 производительностью 10т/ч.

Техническая характеристика

Производительность, т/ч

по тяжелому зерну ρ=0,76 т/м3                                                                             10

       по ячменю ρ=0,63 т/м3                                                                                          7,0                                                                  

Высота нории, м,  не более                                                                                   30

Ширина ленты, мм                                                                                               150

Скорость ленты, м/с                                                                                              1,4

Мощность электродвигателей, кВт                                                                     1,6

Число ковшей

в одном ряду по ширине ленты                                                                          1                                                                                                

Шаг ковшей, мм                                                                                                   280

Масса, кг

головки                                                                                                                  170

башмака                                                                                                                 100

Полировочная машина рассчитывается исходя из продолжительности очистки светлого солода для одной варки, которая составляет 1,5-2 часа. Следовательно, за 1 час должно очищаться следующее количество светлого солода Qc, т

                                                                                                     (37)

где Qс – масса солода на одну варку, т

Принимаем полировочную машину производительностью 5000 кг/ч.

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч     5000

Потребная мощность 3,0

Габаритные размеры, мм

длина 1440

высота 1230

ширина 1510

Бункер полированного солода должен вмещать количество солода, очищаемого за 0,5 часа на полировочных машинах, т.е. его объем должен быть

Принимаем сторону квадрата  а=1 м.

Высоту пирамидальной части определяем по формуле (35)

Высоту прямоугольной части определяем по формуле (36)

Принимаем бункер на 5,5 м3. Бункер квадратный с пирамидальным днищем.

Очистка полированного солода от металлических примесей производится на магнитном сепараторе, производительность которого должна быть не меньше производительности полировочной машины. Принимаем к установке магнитный сепаратор У1 – БМП производительностью 8 т/ч.

Техническая характеристика

Производительность,т/ч                                                                                      8,0

Количество магнитов в блоке                                                                        7,0

Габаритные размеры, мм

длина                   700

ширина                                                                                                         340

высота                                                                                                                   340

Масса машины,кг                                                                                                  56

Автоматические весы для зернового сырья на одну варку должны иметь производительность не менее производительности полировочных машин. Принимаем к установке автоматические весы марки ДН – 50.

Техническая характеристика

Производительность, т/ч

наименьшая 4

наибольшая                                                                                                   12

Величина порции взвешивания, кг                                                         30-50

Габаритные размеры, мм

длина                                                                                                         1120

ширина                                                                                                        880

высота                                                                                                          980

Бункер для отходов после полировки рассчитывается исходя из суточного количества отходов от полировки.

Определяем суточное  количество отходов Qотх.сут, т, по формуле

                                                                                         (38)

где Qсут. суточное количество отходов от полировки,т;

      0,4 – насыпная плотность отходов, т/м3.

Тогда вместимость бункера будет равна

Принимаем сторону квадрата  а=0,5 м.

Высоту пирамидальной части определяем по формуле (35)

Высоту прямоугольной части определяем по формуле (36)

Принимаем бункер на 1 м3. Бункер квадратный с пирамидальным днищем.

Бункер для пивной дробины должен вмещать двухдневный запас дробины. Тогда вместимость сборника для дробины Мдр., м3, определяем по формуле

                                                                                                (39)

При плотности дробины 1,0066т/м3, определяем ее объем Vдр., м3, по формуле

                                                                                                   (40)

Принимаем 2 бункера по 80м3 каждый. Бункер квадратный с пирамидальным днищем.

Принимаем сторону квадрата  а=5 м.

Высоту пирамидальной части определяем по формуле (35)

Высоту прямоугольной части определяем по формуле (36)

Принимаем сборник для сусла исходя из общей вместимости бункеров для пивной дробины.

Определяем объем для сборника сусла по формуле

                                                                                                     (41)

Для переработки пивной дробины используем сушилку одноленточную марки СЛ-1200-3 и шнековый пресс серии YL-NSG-500, производительностью 13т/ч (число об/мин – 8-14,мощность электродвигателя 22-30 кВт).

3.2 Расчет и подбор оборудования варочного отделения

Производительность машин и агрегатов, а также пропускная способность различных емкостей и устройств рассчитывается на основании данных продуктового расчета. Учитывая рассчитанную производительность, подбирается необходимое оборудование.

Основной характеристикой производительности варочного цеха является масса единовременной засыпи зернопродуктов в тоннах.

Для расчета массы единовременной засыпи нужно знать массу годового количества зернопродуктов, необходимую для производства требуемого количества пива (берется из сводной таблицы продуктового расчета) и оборачиваемость. Для оборудования фирмы Huppmann оборачиваемость составляет от 9 до12 варок в сутки.

Масса единовременной засыпи Мз, т, определяется по формуле

                                                                                               (42)

где Мз.г – масса всех зернопродуктов, перерабатываемых в год, т (берется из сводной таблицы расчета продуктов );

     28,5 – число суток работы варочного цеха в месяц, сут.;

      3 – число месяцев в квартале;

      n – оборачиваемость, варок/сутки.

Принимаем к установке оборудование варочного цеха фирмы Huppmann, оборачиваемость которого составляет от 9 до12 варок в сутки, рассчитанное на 7 т единовременной засыпи, в состав которого входит: дробилка Millstar System Lenz ML-16, два заторно-отварочных аппарата Mash Tun Kettle MTK-D4500-V44, фильтрационный аппарат Lauter Tun LT-D6600 и бункер дробины Barley Corn Tank BCT-V11,5, сборник горячего сусла Wort Pre Run TankWPRT-V56, сборник промывных вод Wash Water Tank WWT-V20,5, сусловарочный аппарат Wort Kettle Tank WKT-D5500-V68, емкости для задачи хмеля Hop Mash Tun HMT-18 и гидроциклонный аппарат Whirpool W-D4400-V60,6. Контроль и управление всеми технологическими операциями автоматизированы и осуществляются с помощью программирующего устройства с центрального пульта управления.

Полированный и отвешенный солод подается в дробилку Millstar System Lenz ML-16

Техническая характеристика

Производительность, т/ч                                                                                               16

Установленная мощность, кВт                                62

Вместимость бункера, м³

полная                                 16

рабочая                                 13

Габаритные размеры, мм

длина                            1850

ширина                            1110

высота                           5475

Масса, кг                           5750

В состав варочного агрегата Huppmann входит два заторно-отварочных аппарата Mash Tun Kettle MTK-D4500-V44

Техническая характеристика

Вместимость, м³

полная                                44

рабочая                               35

Площадь поверхности нагрева, м2

боковая                                      8,6

днища                                    15,1

Рабочее давление пара в рубашке, МПа                                      0,4

Частота вращения мешалки, об/мин                                       30

Установленная мощность, кВт   9

Габаритные размеры, мм

диаметр                                 4500

высота                                5700

Масса, кг                                 8300

Фильтрационный аппарат Lauter Tun LT-D6600

 

Техническая характеристика

Вместимость, м³

полная                            47,6

рабочая                               35

Площадь фильтрации, м2                                           34,1

Частота вращения разрыхлителя, об/мин

при промывке дробины                              0,4

при выгрузке дробины                                 6

Установленная мощность, кВт                               24

Размеры, мм

диаметр                          6600

высота                          4750

Бункер дробины Barley Corn Tank BCT-V11,5

Техническая характеристика

Вместимость бункера, м³

полная                             11,5

рабочая                              9,8

Установленная мощность, кВт                              3,2

Размеры, мм

длина                          2650

ширина                          2400

высота                          2900

Сборник горячего сусла Wort Pre Run Tank WPRT-V56

Техническая характеристика

Вместимость, м³

полная                                56

рабочая                            47,6

Размеры, мм

длина                           3000

диаметр                           4900

высота                           3250

Масса, кг                                                                                                                     5350

Сборник промывных вод Wash Water Tank WWT-V20,5

Техническая характеристика

Вместимость, м³

полная                             20,5

рабочая                            17,5

Площадь поверхности нагрева, м²                              6,3

Размеры, мм

длина                           2700

диаметр                           3100

высота                           2950

Масса, кг                           2860

Сусловарочный аппарат Wort Kettle Tank WKT-D5500-68

Техническая характеристика

Вместимость, м³

полная                                68

рабочая                               49

Площадь поверхности нагрева, м²

боковая                               18

днища                             14,7

перколятора                            13,4

Рабочее давление пара в рубашке, МПа                              0,4

Размеры, мм

диаметр                           5500

высота                           5775

Масса, кг                         11150

Емкости для задачи хмеля Hop Mash Tun HMT-18

Техническая характеристика

Вместимость, м³

полная                             0,18

рабочая                          0,135

Размеры, мм

диаметр                             600

высота                           1100

Масса, кг                             380

Гидроциклонный аппарат Whirpool W-D4400-V60,6

Техническая характеристика

Вместимость, м³

полная                            60,6

рабочая                           46,6

Размеры, мм

диаметр                          4400

высота                        4750

Масса, кг                          3600

Для перекачки затора используем центробежные насосы. Согласно установленному режиму затирания заторная масса из заторного котла должна перекачиваться в течение 10-15 минут.   

Подачу (производительность) насоса, м³/ч, рассчитываем по формуле

                                                                                          (43)

где– масса единовременной засыпи, т;

      t – продолжительность перекачки, t = 10 мин.

Принимаем заторный насос марки КМ 100-80-160

Техническая характеристика

Подача, м³/ч                                                                                                     132-100-65

Напор, м                    28-32-36

Мощность, кВт                               15

Частота, об/мин                                                                                                         3000

Размеры, мм

длина                             825

ширина                             358

высота                             430

Вес, кг                             195

Из 1т зернопродуктов получается 1,4 м³ дробины, которая сразу после окончания фильтрования разрыхлительным механизмом фильтрационного аппарата удаляется в промежуточный бункер дробины Barley Corn Tank BCT-V11,5. Из этого бункера дробина должна быть удалена в бункер дробины, располагаемый вне производственного помещения.

Для перекачки дробины используем винтовой насос, производительность которого, м³/ч, рассчитываем по формуле

                                                                                             (44)

где t – продолжительность перекачки, мин (принимаем 60).

Принимаем 2 насоса для удаления дробины марки ОНЦ 4,5/20.

Техническая характеристика

Подача, м³/ч                                                                                                                   4,5

Напор, м                               20

Мощность, кВт                            0,75

Частота, об/мин                                                                                                          3000

Размеры, мм

длина                             500

ширина                             170

высота                             240

Вес, кг                               19

Для перекачки используем центробежные насосы. Из каждой тонны затираемых материалов получается 3-7 м³ сусла, в зависимости от начальной концентрации.

Подачу (производительность) насоса, м³/ч, рассчитываем по формуле

                                                                                        (45)

Принимаем сусловой насос марки КМ 80-65-160.

Техническая характеристика

Подача, м³/час                                                                                                      68-50-32

Напор, м                    26-32-34

Мощность, кВт                              7,5

Частота, об/мин                                                                                                         3000

Размеры, мм

длина                            630

ширина                            320

высота                            362

Вес, кг                              90

Для перекачки горячего сусла (105°С) используем центробежные насосы. Согласно установленному режиму охмеленное сусло из сусловарочного аппарата должно перекачиваться в течении 10-15 минут. Из каждой тонны затираемых материалов получается 3-7 м³ сусла.

Подачу (производительность) насоса, м³/ч, рассчитываем по формуле

                                                                                           (46)

где t – продолжительность перекачки (принимаем 10).

Принимаем 2 сусловых насоса марки КМ 150-125-250.

Техническая характеристика

Подача, м³/ч                                                                                                  245-200-120

Напор, м                    18-20-21

Мощность, кВт                            18,5

Частота, об/мин                                                                                                         1500

Размеры, мм

длина                             895

ширина                             430

высота                             705

Вес, кг                               95

Производительность насоса для перекачки осветленного в гидроциклоне сусла на охлаждение принимаем равной производительности насоса.

Проектируемый холодильник должен охлаждать продукт от 70-90°С до 10°С, а его производительность соответствовать производительности насоса.

Для управления процесса  безразборной мойки и дезинфекции используется CIP модуль.  

Техническая характеристика CIP модуля ЛМ 1

Производительность насоса, м³/ч                               25

Напор, м                               50

Установленная мощность, кВт                               25

Емкость бака-компенсатора, м³                              0,5

Температура нагрева жидкости, °С                               90

Диапазон регулирования концентрации, %                              1-3

Размеры, мм

длинна                          1200

ширина                          1100

высота                          2000

Масса, кг                          1200

Степень защиты пульта управления                           IP65

Емкости CIP Предназначены для моющих растворов в системе безразборной мойки. Для заводов производительностью с 5 до 10млн. дал в год принимаем емкости объемом до 10м³.

Техническая характеристика CIP емкости

Объем, м³                                8

Диаметр, мм                          1800

Высота, мм                          4050

Масса, кг                            680

Заключение

В данной курсовой работе разработали проект варочного отделения пивоваренного завода производительностью 8,15 млн. дал пива в год. Для расчетов выбрали пять наименований пива с различной концентрацией начального сусла. Описали технологическую схему с указанием позиций, произвели расчёты продуктов, произвели подбор оборудования отделения подработки и варочного отделения.

                          Список использованных источников

1 Балашов В.Е. Дипломное проектирование предприятий по производству пива и безалкогольных напитков. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 248с.

2 Балашов В.Е., Рудольф В.В. Справочник по производству безалкогольных напитков. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 326с.

3 Калунянц К.А. Дипломное проектирование предприятий по производству пива и безалкогольных напитков. – М.: Агропромиздат, 1987. – 256с.

4 Колотуша П.В., Домарецкий В.А. Технологическое проектирование солодовенных и пивобезалкогольных заводов. – Киев: Высшая школа, 1987. – 336с.

5 Методические указания. Проектирование предприятий отрасли с основами автоматизированного проектирования. – Могилев, 2002. –30с.

6  Кретов И.Т., Антипов С.Т. Машины и аппараты пищевых производтв – М.: Высшая школа, 2001. – 452с.

7 СТП СМК 4.2.3-01-2011. Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов. – Введ.2011-04-07. – Могилев: УО «МГУП», 2011. – 43с.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11885. Работа с текстовыми документами, табличным процессором, языком HTML и презентациями 4.32 MB
  Введение Цикл из четырёх лабораторных работ направлен на изучение прикладного программного обеспечения изучения элементов и объектов управления. В первой лабораторной работе рассмотрены вопросы создания простых и комплексных документов использования средств а
11886. Аналитическое конструирование регуляторов 402 KB
  Лабораторная работа №1 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Аналитическое конструирование регуляторов Цель работы: решение задачи аналитического конструирования регуляторов для объекта заданного в пространстве состояний. ...
11887. Задача быстродействия 258 KB
  Лабораторная работа №2 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Задача быстродействия Цель работы: исследование предельных возможностей системы авторегулирования обусловленных ограничением величины управляющего сигнала. О...
11888. Задача быстродействия. Несколько управляющих воздействий 205 KB
  Лабораторная работа №3 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Задача быстродействия. Несколько управляющих воздействий Цель работы: решение задачи быстродействия в пространстве состояний. Необходимо ограниченное управление ut
11889. Управление в пространстве состояний при неполной информации 1.09 MB
  Лабораторная работа №4 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Управление в пространстве состояний при неполной информации Цель работы: решение задачи синтеза линейной системы стабилизации в пространстве состояний. Общие св...
11890. Корни многочленов 87 KB
  Лабораторная работа №5 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Корни многочленов Цель работы: вычислить корни многочлена не выше 20го порядка и восстановить многочлен по заданным корням. Общие сведения: Вычисление корней мн
11891. Обратное преобразование Лапласа 47 KB
  Лабораторная работа №6 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Обратное преобразование Лапласа Цель работы: вычислить аналитическое выражение для обратного преобразования Лапласа дробнорациональной функции и построить график.. ...
11892. Выбор типа камеры и условий съемки в зависимости от задачи исследования и характера исследуемого объекта 4.35 MB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 Выбор типа камеры и условий съемки в зависимости от задачи исследования и характера исследуемого объекта Рентгеновские камеры Рентгеновской камерой называют устройство позволяющее регистрировать на фотопленке рентгеновские максим
11893. Определение кальция методом стандартных добавок 443.5 KB
  Лабораторная работа №104 Определение кальция методом стандартных добавок. Краткое теоретическое введение: Фотометрия пламени вид эмиссионного спектрального анализа в котором источниками возбуждения спектров являются пламена различных видов: ацетиленвоздух...