Проектирование пивоваренного завода

 

Максимальный часовой расход сжатого воздуха принимается равным 15 % от суточного, /1/:

 

 

Расход воздуха на технологические нужды в расчете на 1 т перерабатываемого сырья составит:

 

 

Расход воздуха на 1 дал пива составит:

 

 

 

5.5 Расход холода

В технологическом процессе холод расходуется для охлаждения сусла до температуры брожения, для отвода образуемого тепла при главном брожении и дображивании, для охлаждения воды при промывании дрожжей, для охлаждения молодого, дображиваемого и фильтрованного пива, /1/.

Расчет холода для охлаждения сусла. В пластинчатом теплообменнике  сусло охлаждается до 30 °С водопроводной водой, а от 30 до 6 °С – рассолом. Из 30 т зернопродуктов, перерабатываемых в сутки, получается 176526 дм3 сусла с массовой долей сухих веществ в начальном сусле 11,85 %:

13·0,15+13·0,2+12·0,2+10·0,15+12·0,1+10·0,1+11·0,05+13·0,05=11,85 %.

При удельной теплоемкости сусла 3,87 кДж/(кг·К) и плотности сусла 1,0482 кг/дм3 для охлаждения его от 30 до 6 °С должно быть отведено тепла:

 

 

Расчет холода для отвода тепла, выделяемого при главном брожении. При сбраживании 1 кг мальтозы выделяется 613,78 кДж/кг тепла. При работе бродильного отделения 11,33 мес в год и 29,8 сут в месяц, или 338 сут в году, в сутки должно сбраживаться пивного сусла, /1/:

 

где Vхс – количество холодного пива сбраживаемого в год, дм3.

1. Гуляка – Vпс = 2076112,3 / 338 = 6142,34 дм3,
2. Бобруйское темное – Vпс = 2076112,3 / 338 = 6142,34 дм3.

При сбраживании суточного количества сусла до 50 %, должно быть отведено следующее количество тепла:

 

где d – плотность сусла, кг/дм3,

1. Гуляка – Т = 6142,34 · 1,0442 · 0,11 · 613,78 · 0,5 = 216517,9 кДж,
2. Бобруйское темное – Т=6142,34·1,0526·0,13·613,78·0,5=257942,7 кДж,

Всего            474460,6 кДж.

Расход холода для охлаждения молодого пива. Молодое пиво перед подачей его на дображивание охлаждается до 4 °С. Ввиду того, что потери в бродильном отделении в основном имеют место при перекачке и в дрожжах, а охлаждение производится в бродильных аппаратах, принимаем объем молодого пива, подлежащего охлаждению, равным объему сусла т. е., /1/:

 

где Vхс.г – объем холодного сусла сбраживаемого в сутки для пива «Гуляка»;

Vхс.б – объем холодного сусла сбраживаемого в сутки для пива «Бобруйское темное».

 

Для данного расчета примем удельную теплоемкость пива 4,112 кДж/(кг·К) и плотность 1,018 кг/дм3. Тогда количество холода, потребного для охлаждения пива при главном брожении, составит:

 

 

Расход холода для охлаждения воды при промывке дрожжей. Суточный расход воды для промывки засевных дрожжей составляет 13874,58 дм3, а осадочных – 13874,58 дм3. Всего воды расходуется 27749,16 дм3. Вода охлаждается от 20 до 1 °С. Холода для этой цели расходуется:

 

где Vз.др – количество воды расходуемое для промывки засевных и осадочных дрожжей, дм3.

 

Расход холода для отвода тепла, выделяемого при дображивании. В течении года на дображивание и выдержку поступает следующее количество молодого пива, /1/:

1. Гуляка – 2030437,82 дм3,
2. Бобруйское темное – 2030437,82 дм3.

При работе цеха дображивания 30 сут в месяц и 340 сут в год на дображивание в сутки поступает пива:

 

1. Гуляка – Vмп.сут = 2030437,82 / 340 = 5971,88 дм3,
2. Бобруйское темное – Vмп.сут = 2030437,82 / 340 = 5971,88 дм3.

При сбраживании в цехе дображивания 2 % экстракта начального сусла выделяется тепла:

 

где d – плотность сусла, кг/дм3,

1. Гуляка – Тд = 5971,88 · 1,0442 · 0,11 · 613,78 · 0,02 = 8420,35 кДж,

2. Бобруйское темное – Тд=5971,88·1,0526·0,13·613,78·0,02=10031,38 кДж.

Всего           18451,73 кДж.

Расход холода для охлаждения пива перед дображиванием. В цех дображивания поступает пиво температурой 4 °С, а на фильтрацию передается температурой 2 °С. Охлаждению пиво подвергается в аппаратах дображивания за счет теплообмена с окружающим воздухом через стенки аппарата. Охлаждается все пиво, поступающее в аппарат (без потерь при фильтрации). В сутки подвергается охлаждению следующее количество пива (в дм3), /1/:

1. Гуляка – 5971,88 дм3,
2. Бобруйское темное – 5971,88 дм3,

Всего   11943,76 дм3.

Принимаем удельную теплоемкость пива 4,112 кДж/(кг·К), относительную плотность 1,018. Тогда количество холода, потребное для охлаждения пива при дображивании, составит:

 

 

Расход холода для охлаждения пива перед карбонизацией. В процессе сепарирования и фильтрации температура пива при дображивании повышается на 1-2 °С. Перед карбонизацией более полного насыщения диоксидом углерода пиво подвергается охлаждению до 1 °С. Примем годовой выпуск фильтрованного пива:

1. Слуцкое – 5945121,95 дм3,
2. Белорусское – 7926829,27 дм3,
3. Выбранецкое – 7926829,27 дм3,
4. Березина – 5945121,95 дм3,
5. Гусарское – 3963414,63 дм3,
6. Стары замак – 3931451,61 дм3,
7. Гуляка – 1981707,32 дм3,
8. Бобруйское темное – 1981707,32 дм3,

Всего   39602183,32 дм3.

Тогда в сутки необходимо охладить:

 

 

Холода на охлаждение пива перед карбонизацией потребуется:

 

 

Сводные данные о суточном расходе холода по операциям сведены в таблице 5.6.

 

Таблица 5.6 – Сводные данные о суточном расходе холода на различных технологических операциях

 

Технологическая операция	Конечная температура охлаждаемого продукта, ºС	Охлаждающий агент	Температура агента, ºС	Расход холода, МДж
Охлаждение сусла	6	Рассол	-15	17150,2301
Отвод тепла при главном брожении	4	Охлажденная вода	1	474,4606
Охлаждение молодого пива	1	То же	1	102,84773
Охлаждение воды для промывания дрожжей	2	То же	1	4414,84696
Отвод тепла при дображивании	2	Охлажденный воздух	2	18,45173
Охлаждение доброженного пива	2	То же	2	99,99354
Охлаждение пива перед карбонизацией	1	Рассол	-15	1462,72388
ВСЕГО				23723,55454

 

Расход холода на охлаждение производственных помещений. В пивоваренном производстве кроме технологических целей холод расходуется для охлаждения воздуха производственных помещений, для возмещения холодопотерь через стены, потолки и полы охлаждаемых помещений, /1/.

Расход холода для вентиляционного воздуха зависит от кратности вентиляции, объема вентилируемого посещения, а также от температуры и влажности наружного воздуха и воздуха внутри вентилируемого помещения.

Расход холода (в кДж/сут) на охлаждение и осушение вентиляционного воздуха подсчитывается по формуле:

 

где V – объем вентилируемого помещения (за вычетом производственных емкостей), м3;

ρ – плотность воздуха (в расчетах принимается равной 1,2 кг/м3);

α – кратность воздухообмена;

I0 – энтальпия воздуха охлаждаемого помещения, кДж/кг;

I1 – энтальпия наружного воздуха, кДж/кг.

В соответствии с проведенными расчетами в технологических цехах и складах сырья устанавливаются постоянный температурный режим и кратность воздухообмена, приведенные в таблице 5.7.

 

Таблица 5.7 – Температурный режим и кратность воздухообмена в помещениях предприятия

 

Охлаждаемое помещение	Температура воздуха,ºС	Кратность воздухообмена в сутки, раз
Бродильный цех	6	5
Дрожжевое отделение, цех дображивания, отделение фильтрованного пива, склад хмеля	1	5
Склад готовой продукции	12	2
Фильтрационное отделение	12-14	5
Отделение чистой культуры дрожжей(малые бродильные аппараты)	10-12	5

 

Относительная влажность воздуха охлаждаемых помещений принимается равной 70-80%.

С учетом потерь холода при освещении охлаждаемых помещений, пребывании в них людей, открывании дверей, а также через стены, полы и потолки расход холода, рассчитываемый для охлаждения вентиляционного воздуха, увеличивают на 15-20%.

По окончании теплового расчета все статьи расхода холода суммируются. Суточный расход холода увеличивается на 10-15% ввиду потерь холода в коммуникациях. Максимальная часовая производительность холодильных машин определяется делением суточного расхода холода на продолжительность работы машин в сутки (20-22 ч), /1/.

 

5.6 Расчет потребного  количества электроэнергии

Электрическая силовая нагрузка. Источником электрической энергии проектируемого пивоваренного завода в г. Барановичи является городская электропроводная сеть. Напряжение высоковольтной линии 10 кВ. Внутризаводская электрическая сеть – система трехфазного тока напряжением 380/220 В с заземлением нулевым проводом.

В зависимости от мощности, необходимой для нормальной работы оборудования, выбираем приводной электродвигатель. Номинальная мощность электродвигателя должна соответствовать выражению:

 

где Рн – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Рц – потребляемая мощность, кВт.

Номинальное напряжение выбирается в соответствии с напряжением заводской сети. Проектируемое предприятие относится к вновь строящимся, поэтому в качестве двигателей исполнительных механизмов приняты трехфазовые асинхронные электродвигатели стандартного напряжения 220/380 В.

Основные технические данные рассматриваемых типов привода проектируемого предприятия представлены в таблице 5.8.

 

Таблица 5.8 – Технические данные типов привода

 

Наименование оборудования	Мощность электродвигателя, кВт	Количество	Суммарная мощность оборудования одного наименования, кВт
Нория НЦГ-20	2,0	1	2,0
Винтовой конвейер УЧШ-320	1,1	1	1,1
Шнек Р1-БКШ-200	4	1	4
Нория НЦГ-10	1,6	1	1,6
Винтовой конвейер КВ-25	7,5	2	15
Полировочная машина	1,5	1	1,5
Мельничный станок	10	1	10
Дробилка мокрого помола	23,5	1	23,5
Заторный аппарат	7,2	1	7,2
Заторный насос ФГ-144/10,5	10	1	10
Фильтрационный аппарат	17,7	1	17,7
Насос мутного сусла	5,5	1	5,5
Насос для сусла	55	2	110
Бункер дробины	1	1	1
Насос для удаления дробины	2,2	2	4,4
Молотковая дробилка	55	1	55
Барабанная сушилка	9,5	1	9,5
Спиральный транспортер СТ-90	2,2	2	4,4
CIP-модуль ЛМ-1	25	2	50
Вакуум-насос	2,2	1	2,2
Пивной насос НВ-1	3	1	3
Пивной насос ЦНС 60-66	1,4	3	4,2
Сепаратор	17	2	34
Насос ОНЦ(ХМ)-12,5/20	1,5	2	3
Фильтр-пресс	23,05	1	23,05
Пакеторасформировочный автомат	7,5	1	7,5
Автомат извлечения бутылок	6,0	1	6,0
Бутылкомоечная машина	62,2	1	62,2
Световой экран	0,16	1	0,16
Розливо-укупорочный автомат	6,2	1	6,2
Пастеризатор	24	1	24
Бракеражный автомат	0,27	1	0,27
Этикетировочный автомат	1,1	1	1,1
Укладчик бутылок	6,0	1	6,0