Проект цеха осветления и розлива пива мощностью 4 млн. дал в год

7. Вспомогательные материалы и отходы производства

1.7.1 Расход воды

1.7.1.1 Расход горячей воды

В технологическом процессе горячая вода расходуется для  затирания зернопродуктов, для заливки сит фильтрационного аппарата, для выщелачивания пивной и хмелевой дробины, для мойки оборудования варочного отделения и станции охлаждения.

Расход горячей воды на затирание зернопродуктов (на главный налив) определяется из условия, что максимальное количество воды тратится при приготовлении наименее концентрированного сусла пива «Брестское 2000». Для создания благоприятных условий для протекания ферментативных реакций соотношение между наливом и внесением компонентов должно обеспечить концентрацию первого сусла 15-16%. При затирании из 100 кгзернопродуктов в сусло переходит 70,63кг экстрактивных веществ. Для получения сусла заданной концентрации воды потребуется:

С учетом испарения некоторого количества воды при кипячении отварок  на 1 т зернопродуктов количество воды принимаем 4 м³ .

При приготовлении 5,4 варки  в сутки на 5,5-тонном варочном агрегате воды на главный налив потребуется:

Расход воды для заливки  сит фильтрационного аппарата определяется по объему подситового пространства. В фильтрационном аппарате площадь фильтрации равна 3,14*2,25²= 15,9 м², а высота подситового пространства 0,012 м. При этом суточный расход воды для заливки сит составит:

Расход воды для выщелачивания  пивной дробины принимаем равным количеству, расходуемому на главный  налив, т.е. 118,8 м³.

Расход горячей воды для  мойки оборудования варочного цеха определяется из условий 5-минутной промывки каждого аппарата после каждого затора с часовым расходом воды 2,5 м³ на 1 т перерабатываемых зернопродуктов. В варочном цехе промывке подвергается 6 аппаратов (2 заторно-отварочных, 1 сусловарочный, фильтрационный, гидроциклонный, сборник промывных вод). Для промывки надо в сутки воды:

Расход воды для промывки суслопровода примем из условия, что суслопровод промывается после каждой варки в течение 10 минут с расходом воды 2,5 м³/ч на 1 т зернопродуктов:

Расход воды для мойки  оборудования отделения охлаждения вычисляют для тех же условий  мойки, что и для оборудования варочного цеха, т.е. он равен 

Суточный расход воды на прочие нужды принимаем 0,4 м³ на 1т перерабатываемых зернопродуктов, т.е.

Расход горячей воды на технологические операции:

Максимальный часовой  расход воды принимается равным 15% от суточного расхода, т.е.

Вместимость бака для подогрева  воды определяем на 2–часовой расход. При коэффициенте заполнения 0,9 она  будет:

Принимаем 2 бака цилиндрической формы с диаметром 3200 мм и вместимостью 50м³ каждый. Длина 1 бака равна

1.7.1.2 Расход холодной воды

Холодная вода идет на разбавление  пивной и хмелевой дробины перед  перекачкой их к раздаточному бункеру, охлаждение сусла в водяной секции охладителя, промывку дрожжей, мойку  бутылок, мойку технологического оборудования и полов в производственных помещениях.

1.7.1.3 Расход воды на разбавление пивной дробины.

Суточный расход воды рассчитывают из условия, что по нормам проектирования на удаление пивной дробины расходуется  4 м³ на 1 т затираемых зернопродуктов, т.е.

Расход воды на разбавление  хмелевой дробины принимается из расчета 1 м³ на 1 т затираемых зернопродуктов, т.е.

1.7.1.4 Расход воды на охлаждение горячего сусла.

Расход горячего сусла  получаемого из 100 кгзернопродуктов составляет:

объем горячего сусла на 100 кгзернопродуктов равен ,

а из максимального количества зернопродуктов 30,4 т, расходуемых в сутки, получается сусла:

или 175,4м³.

Потребность воды в среднем  для охлаждения горячего сусла со 100 до 30^оС составит:

где: 3,969 и 4,1868 – удельные теплоемкости сусла и воды , кДж/кг*К;

        20 и  35 – вода (в летний период) имеющая  начальную и конечную температуры  соответственно, ^оС.

1.7.1.5 Расход воды на мойку оборудования варочного цеха определяют из условий 5-минутной промывки каждого из 6 аппаратов после каждой варки при расходе 2,5 м³/ч:

Расход воды на мойку оборудования отделения охлаждения принимают  из условий 5-минутной промывки 2 теплообменников  после охлаждения сусла каждой варки  при расходе ее 2,5 м³/ч:

При расчете расхода воды для мойки суслопроводов учитывают, что их промывают в течение 10 мин после каждой варки:

1.7.1.6 Расход воды на прочие нужды принимаем равным 5 м³ в сутки на 1 т перерабатываемых зернопродуктов, или

Сводные данные о суточном расходе холодной воды (м³/в сутки) по операциям:

Разбавление

пивной дробины хмелевой дробины охлаждение горячего сусла

118,8 29,7 774,2

Мойка

оборудования варочного  цеха оборудование отделения  охлаждения

6,75 2,25

Промывка

Суслопроводов прочие нужды Всего

22,5 148,5 1102,7

1.7.1.7 Расход воды на мойку полов принимается равным 2л/м² пола после каждой смены работы. Максимальный часовой расход холодной воды принимается 12% от суточного, без учета воды, расходуемой на мойку полов, что составляет: Согласно нормам технического проектирования расход воды на 1т зернопродуктов, включая мойку полов, за вычетом повторно используемой, не должен превышать 57м³. Количество повторно используемой воды принимается равным 70% от расхода воды на охлаждение сусла, т.е. . Суточный расход горячей и холодной воды составляет:

1.7.2 Расход пара

Основной расход пара в  производстве пива приходится на варочный цех при приготовлении пивного  сусла. Кроме этого, пар используется для подогрева воды в бутылкомоечных машинах, стерилизации установки чистой культуры дрожжей, для мойки оборудования и суслопроводов.

Расход тепла для приготовления  сусла 1 варки.

Расход пара на варку зависит  от сорта пива, для которого готовится  сусло, от режимов варки и от характеристики машин и аппаратов, потребляющих пар.

Для суслапри затирании значительное количество пара расходуется для подработки несоложеной части затора и объем сусла из единицы сырья получается наибольшим.

Расход тепла на подогрев воды для затирания.

Для затирания по принятому  режиму расходуется 4 л воды, подогретой до 56^оС на 1 кгзернопродуктов. В заторный котел поступает 20% несоложеного сырья и 10% солода от массы зернопродуктов, т.е.   При температуре холодной воды 12^оС в наиболее не благоприятный период года – зимой – расход тепла для подогрева воды составит:

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

Количество заторной массы  равно: Притемпературе затираемых зернопродуктов 12^оС температура заторной массы: Расход тепла на подогрев несоложеной части затора до кипения составит:

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

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

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

При тепловом КПД 0,95 затратится тепла на подогрев и кипячение несоложеной части затора: После кипячения в заторном котле остается заторной массы: После кипячения несоложеной части затора в нее добавляются вода и остальные 3850 кг солода. В результате затирания температура заторной массы должна быть равна 52,55^оС, вода добавляется в количестве 4л на 1кг солода, т.е. В результате смешивания несоложеной части затора, воды и солода масса затора будет равной:

Для достижения требуемой  температуры заторной массы 52,55^оС добавляемая вода должна иметь температуру: Расход тепла на подогрев воды: Расход тепла на подогрев заторной массы до 72^оС: Из общей части затора откачивается 40% жидкой части затора (или ), а оставшаяся густая часть (или ) подогревается до кипения. На эти цели расходуется тепла:

Для кипячения густой части  затора при продолжительном кипячении (30мин) с интенсивностью выпаривания 5% в час от массы затора потребуется  тепла: В результате кипячения густой части затора испарится воды: Масса затора после кипячения будет равна:

Расход тепла на подогрев всего затора и на подогрев и кипячение  густой его части при тепловом КПД 0,95 составит: В период тепловой обработки густой части затора температура жидкой его части понизится до 65^оС, а при перекачке температура густой части – до 85-90^оС. Температура всей массы затора будет равна: При площади фильтрации 15,9м² и высоте подситового пространства 0,012м воды для заливки сит потребуется: или 190кг, а тепла для подогрева воды до 80^оС:

Для выщелачивания дробины  расходуется 4л воды, подогретой до 80^оС, на 1кг затираемых зернопродуктов. Расход тепла для подогрева воды на выщелачивание дробины из одной варки составит:

Из 100кг зернопродуктов получается 618,0 кг горячего сусла. В процессе варки выпаривается около 15% воды от объема сусла и промывных вод, поступающих в сусловой котел. Т.о. общее количество сусла и промывных вод, подвергаемых кипячению составит: При классе единицы объема при 62^оС равной 1,038кг/м³, соответствующей массовой долей сухих веществ, равной 9,5% и удельной теплоемкости сусла 3,96кДж/(кг*К) расход тепла для подогрева его до кипения будет равен:

Для подогрева сусла из 5500кг зернопродуктов до кипения тепла потребуется: В процессе кипячения выпаривается воды: а расход тепла для выпаривания воды составляет:

Для выпаривания воды из сусла одной варки тепла потребуется:

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

Сводные данные суммарного расхода тепла при приготовлении  сусла одной варки (кДж) по операциям:

Подогрев воды для затирания  несоложеныхзернопродуктов с солодом Подогрев и кипячение  несоложеной части затора Подогрев всего затора и подогрев, и кипячение густой его части Подогрев воды для заливки  сит, выщелачивания пивной дробины Варка сусла с хмелем   Всего

1215846,7 1986283,1   5922215,3   54093,5 14389369,8 23567808,4

При энтальпии пара 2716кДж/кг, давлении 0,245МПа и охлаждении конденсата до 100^оС расход пара на варку составит: а на 100кг затираемых зернопродуктов:

Суточный расход пара при 5,4 варки в сутки составит:

Кроме приготовления сусла  горячая вода (м³)  расходуется на следующие операции:

Мойка оборудования варочного  цеха Промывание суслопровода Мойка оборудования отделения  охлаждения Прочие нужды Всего

6,75 22,5 2,25 11,88 43,38

Для указанных целей используется вода с отделения охлаждения сусла, имеющая температуру 30^оС и дополнительно подогреваемая до 60^оС, для чего потребуется тепла: . Кроме того пар расходуется на выщелачивание хмелевой дробины , на что расходуется тепла : 9900*(80-12)*4,1868=2818553,8 кДж. Суточный расход пара составит:

где 100 – температура конденсата, ^оС.

На пропарку трубопроводов  диаметром 50-80мм расход пара принимаем 0,2-0,4кг/м и давлении 0,5МПа, т.о суточный расход пара равен:

С учетом потерь тепла 10% суточный расход составит: или 64,9т.

Максимальный часовой  расход пара принимается 12% от суточного  и составляет: Расход пара на 1дал пива составит: