Контрольная работа по «Технологическое оборудование пивобезалкогольных предприятий»

Наименование	%	кг
Сбраживаемые	52,0	1526,7
Несбраживаемые	34,0	998,2
Всего сухих веществ	86,0	2524,9
Вода	14,0	411,1
Итого	100,0	2936,0

Зерно

Расход ржи на разваривании для получения 100 дал спирта составит:

1526.7x100    = 2936,0 кг, 52,0

где 52,0 - крахмалистость ржи, %. Приготовление замеса:

Расход теплой воды на приготовление замеса в смесителе при гидромодуле 1:3 составит:

2936,0 х 3 = 8808,0 кг.

Общее количество замеса составит:

2936,0+ 8808 = 11744,0 кг.

В замесе содержится сухих веществ:

2524.9x100   = 21,5%. 11744,0

Теплоемкость замеса составит:

Сзам.= 1,5 х 0,25 + 4,2 х 0,785 = 3,62 кДж/кг.град,

1,5 — теплоемкость  сухих веществ. кДж/кг.град;

0,215 - коэффициент, учитывающий их содержание в  замесе;

4,2 - теплоемкость  воды, кДж/кг.град;

0,785 - коэффициент, учитывающий содержание воды  в замесе.

9.4 Разваривание  замеса

Расход острого пара давлением 0,6 МПа на нагревание замеса в контактной головке составит:

11744.0 х 3.62 х (140-55) х 1.04     = 1712,5 кг, 2762,8 - 568,2

где 140 — температура разваривания, °С;

55 — температура  замеса, С;

2762,8 - теплосоджержание пара при давлении 0,6 МПа, кДж/кг; 586,2 - теплосодержание конденсата пара при 140С кДж/кг; 1,04 - коэффициент, учитывающий потери тепла; 3,62 - теплоемкость замеса, кДж/кг.градус. Всего разваренной массы будет: 11744,0 + 1712,5 = 13456,5 кг.

9.5 Сепарация пара

Количество вторичного пара, выделяющегося при сепарации:

13456.5 х 3,62 х (140-108.7) х 1.04   = 733,6 кг, 2687,9-457,2

где 108,7 - температура вторичного пара при давлении 0,04 МПа," С; 2687,9 - теплосодержание пара при 140°С, кДж/кг; 457,2 - теплосодержание конденсата пара при 108,7 С, кДж/кг. Удельный расход острого пара по массе очищенного сырья:

1712.5x100   = 58,3%. 2936,0

Всего выходит массы из паросепаратора-выдерживателя: 13456,5-733,6 =12722,9 кг.

9.6 Вакуум-охлаждение разваренной массы

Разваренную массу после сепарации подвергают вакуум-охлаждению в вакуумной камере при перепаде температуры от 108,7 до 60 С:

12722.9х3.62хП08.7-60)   = 1049,3 кг, 2354,8-3,62x60

где 108,7 — начальная температура разваренной массы, С; 60 - конечная температура разваренной массы, °С; 2354,8 - теплота парообразования при 60°С, Объем пара, выделившегося, составит: 1049,3x7,8 = 8184,5 м3,

где 7,8 — объем 1 кг вторичного пара при температуре 60°С, м3. Расход воды на барометрический конденсатор:

1049.3 х (2625.8-4.2x45)   = 24351,7 кг, 4,2 х (45-20)

где 1049,3 - количество пара, поступающего в барометрический конденса

тор, кг; 2625,8 - теплосодержание пара при 60°С, кДж/кг;

4,2 - удельная  теплоемкость воды, кДж/кг.градус; 45,20 - температура уходящей и поступающей  в конденсатор воды,°С. Количество массы, предназначенной для осахаривания: 12722,9 - 1049,3 = 11673,6 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Рассчитать расход пара на  разваривание крахмалосодержащего  сырья

Разваривание. Расход вторичного пара давлением 0,04 МПа на нагрев замеса в подогревателе от 44,5 до 80° С составит

10233.7 ∙ 3,58(80—44,5) ∙ 1,04/(2687,92—457,17) = 606,3 кг,

где 80 —температура замеса в подогревателе, °С;

44,5 —  температура замеса в смеcителе, °С;

1,04 —  коэффициент, учитывающий потери  тепла в подогревателе;

2087,92 — теплосодержание пара при  давлении 3,04 МПа, кДж/кг;

457,17 — теплосодержание конденсата  при давлении 0,04 МПа, кДж/кг.

Количество нагретого замеса, выходящего из подогревателя, 10233,7 + 606,3 =10840 кг.

Расход острого пара давлением 0,6 МПа на нагрев подваренного замеса в контактной головке составит

10840 ∙ 3,58(135—80) ∙ 1,04/(2762,9—568,2) = 1011,5 кг,

где 135 —температура замеса в контактной головке, °С;

2762,9 — теплосодержание пара при  давлении 0,6 МПа, кДж/кг;

568,2 — теплосодержание конденсата при 135° С, кДж/кг.

Количество массы, выходящей из варочного аппарата, составит 10840 + 1011,5 = 11851,5 кг.    Технология производства спирта из крахмалистого сырья основана на  ферментативном гидролизе крахмала зерна, прошедшего предварительную вводно-тепловую подготовку, и сбраживании образующихся сахаров дрожжами.

 

 

 

 

 

 

 

7. Каковы устройство и работа  аппаратов полунепрерывного разваривания? Описание, схема, принцип действия оборудования 

 Разварник периодического действия обладает недостатками, прису  щими аппаратуре периодического действия. В нем тратится время на загрузку и разгрузку аппарата, на нагревание аппарата после каждой новой загрузки, процесс варки в разных аппаратах и в каждом аппарате в отдельности протекает неравномерно, так как условия разваривания на разных уровнях в аппарате не одинаковы. Последнее обстоятельство приводит к потерям крахмала. Большим недостатком также является неравномерный расход пара по времени, что отрицательно сказывается на работе котельной. Таким образом, вопрос о создании аппарата непрерывного действия весьма актуален.

Разваривание крахмалсодержащего сырья является одной из основных операций подготовки процесса брожения и образования спирта. Основная цель разваривания — вскрытие клеток сырья и перевод крахмала в растворенное состояние.

Для разваривания цельного зерна и клубней требуются повышенная температура (155—162° С) и большая продолжительность воздействия этой температуры. Но даже в этом случае не удается нарушить структуру некоторых клеток.

Оборудование полунепрерывного действия для разваривания цельного крахмалосодержащего сырья.

При полунепрерывном процессе производства спирта разваривание крахмалсодержащего сырья происходит в трех аппаратах: предразварнике, разварнике и паросепараторе-выдерживателе. При этом первые два аппарата работают периодически, а третий обеспечивает непрерывное поступление разваренной массы на осахаривание.

Предразварник предназначен для предварительного нагрева сырья до 60—90 °С отработавшим паром из паросепаратора, что способствует более полному развариванию зерна и позволяет провести последующее разваривание при более низком давлении.

Предразварник представляет собой стальной сосуд с конической крышкой и днищем (рис. 52). Сырье, подлежащее запариванию, загружается \ерез люк 4, находящийся в центре крышки аппарата. Под крышкой находится камера 2, в которую по трубе 5 поступает отработавший пар из выдерживателя или сборника вторичного пара. Из паровой камеры пар по четырем трубам 6 поступает в толщу загруженного сырья. На некоторых заводах в связи с тем, что трубы часто забиваются, они демонтированы, и пар подводится в нижнюю коническую часть аппарата.

На крышке имеется патрубок 3 для отвода воздуха и избыточного пара в бак для подогрева воды. Вода подается в предразварник через патрубок 1.

Сырье выгружается через задвижку 8, которая должна обеспечивать герметичность затвора и возможность регулирования выгрузки сырья из предразварника. В случае слеживания сырья для облегчения его выгрузки имеется шарнирно укрепленный рычаг (ворошитель) 7.

Для разваривания добавляют теплую воду в количестве (в кг): на 1 кг картофеля 0,2—0,5, на 1 кг зерна 2,5—3,5.

Воду задают в предразварник при разваривании зерна и в разварник при разваривании картофеля.

Разварник предназначен для разваривания крахмалсодержа-щего сырья под давлением до 0,6 МПа (6 кгс/см2), применяется при периодической и полунепрерывной схемах производства спирта. Разварник изготовляют из листовой стали Ст. 3 клепаной или сварной конструкции конической или цилиндроконической формы.

Техническая характеристика разварников

СП-1163	СП-1164
Масса загружаемого картофеля, кг 3000—3500	2500—2600
Масса загружаемого зерна, кг 1300—1500	900—1100
Объем, м3 5,3	4
Диаметр, мм 1500	1500
Высота, мм 5405	5106
Масса, т 2299	1652

Разварник (рнс. 53) состоит из корпуса 14, загрузочного люка 9 и прикрепленной на фланце выдувной корвбки 17. Для предохранения стенок от быстрого износа в нижнюю часть конуса внутри разварника вставляют сменную предохранительную гильзу 4 из стали толщиной 3—4 мм.

В выдувной коробке имеется решетка 18 для удержания посторонних предметов и дополнительного диспергирования сырья в процессе выдувания. Непосредственно над решеткой находится лючок 2, через который очищают решетку и выдувную коробку. В верхней конической части коробки расположены два патрубка, по одному из них 3 подается пар, а другой 16предназначен для отвода конденсата, но во избежание потери крахмала им пользуются редко. Выходное отверстие над решеткой закрывается коническим клапаном 1.

Поступление пара в разварник регулируется вентилем 6. Обратный клапан 5 препятствует попаданию сырья в вентиль и коммуникации в случае снижения давления в паровой магистрали. Через вентиль 7 подают пар при выдувании разваренной массы.

На крышке разварника к патрубку 13, защищенному сеткой, присоединен тройник с двумя вентилями 11 и 12. Вентиль 12 служит для отвода вытесняемого воздуха в атмосферу при загрузке аппарата и пропаривавши сырья, а также для окончательного снятия давления в аппарате перед открытием крышки люка. Вентилем 11 пользуются при циркуляции (перемешивании) сырья паром, избыток пара отводят в выдерживатель. На крышке разварника имеются патрубок 10 для установки предохранительного клапана и патрубок для манометра 8, выведенного на рабочее место. На высоте 700—800 мм от нижнего фланца располагается пробоотборник 15.

На трубопроводе, подводящем пар к разварникам, устанавливается редукционный вентиль, отрегулированный на рабочее давление аппаратов. Поверхность разварника с внешней стороны теплоизолируют. Верхний люк разварщика для безопасности эксплуатации делается внутренним. Внутреннее давление давит на люк, прижимая его к горловине. Разварник опирается четырьмя лапами на каркас.

Разварники являются сосудами, работающими под давлением. Изготовление и эксплуатация их должны осуществляться в соответствии с требованиями правил Госгортехнадзора.

При эксплуатации разварников необходимо следить за состоянием предохранительной гильзы (при износе на 50% толщины ее необходимо заменить), исправностью предохранительного клапана и редукционного вентиля, которые должны быть отрегулированы на давление, не превышающее разрешенное рабочее давление; исправностью манометра. На стекле манометра (с внутренней стороны) должна быть нанесена красная черта, соответствующая разрешенному давлению.

Недостатки разварника следующие: периодичность процесса, значительные затраты времени на загрузку и выгрузку, на прогрев аппарата после каждой новой загрузки, неравномерность процесса варки в каждом аппарате из-за неодинаковых условий разваривания на разных уровнях в разварнике и в результате этого потери крахмала (недоваривание и переваривание сырья). Большим недостатком также является неравномерность потребления пара во времени, что отрицательно сказывается на работе котельной; разварники являются металлоемкими аппаратами; при обслуживании их затрачивается ручной труд, при эксплуатации требуется постоянное повышенное внимание персонала. Выдерживатель используют при полунепрерывном и непрерывном процессах разваривания сырья. В нем происходит снижение температуры массы после разварника в результате образования вторичного пара, создается запас разваренной массы, обеспечивающий непрерывность процесса осахаривания, доваривается масса, может осуществляться смешивание разваренной массы из разных видов сырья.

В верхней части аппарата, являющейся паровой зоной, происходит сепарирование — отделение вторичного пара от разваренной массы. Она выполняет также роль крахмалоловушки, задерживая частицы массы, увлекаемые паром из разварников при циркуляции.

Наличие выдерживателя значительно выравнивает цикличность работы разварников. Выдерживатель (рис. 54) изготовляют цилиндрической формы из листовой стали толщиной цилиндрической части 6—8 мм и днища 7—9 мм, он рассчитан на давление не выше 70 кПа (0,7 кгс/см2).

Разваренная масса и циркуляционный пар подводятся в верхнюю цилиндрическую часть аппарата по тангенциально расположенным патрубкам, что способствует лучшему отделению (сепарированию) пара. В том месте, где выдуваемая масса скользит по стенке, вставлен стальной отражатель 10,препятствующий выбросу массы в паровое пространство выдерживателя. Выдерживатель заполняют разваренной массой на 2/з объема, а 7з приходится на паровое пространство.