Аппараты для осветления и охлаждения сусла

Горячее охмеленное сусло после кипячения в сусловарочном котле освобождают от взвешенных частиц белкового осадка и охлаждают до температуры брожения. Сусло от взвешенных частиц освобождают в гидроциклонных чанах, а охлаждают в герметических пластинчатых теплообменниках.

Гидроциклонный чан представляет собой аппарат цилиндрической формы с конической крышкой и плоским днищем. На обечайке 8 корпуса на расстоянии 900 мм от днища приварен входной патрубок 3 для нагнетания сусла. Для увеличения скорости потока патрубок выполнен в виде сужающегося сопла и под углом 30⁰ к касательной обечайки корпуса. Так как струя направлена тангенциально, происходит вращение сусла внутри чана. Если давление при подаче сусла менее 0,6 Мпа, то не обеспечивается требуемая для осаждения скорость вращения сусла в чане и рециркуляция сусла производится с помощью насоса при открытых кранах патрубков 2 и 3. После осветления сусла начинают его откачку насосом, открывая кран патрубка 4, затем 1 и 2. Удаление мутного сусла производят насосом, открывая кран патрубка 13 (рис. 1.7.).

Р азмыв осадка производят водой, подаваемой к размывателю 11. На крышке чана приварены пароотводящий патрубок 5, патрубок 7 для смыва осадка и мойки чана и осветлитель 6 внутреннего пространства чана. Удаление осадка производят, открывая кран патрубка 12. Люк 10 – для технического обслуживания чана. На корпусе расположен указатель уровня сусла 9.

Аппараты для брожения и дображивания пива

Б родильные чаны изготовляют прямоугольной формы либо в виде цилиндричеких танков. Полезная высота чанов не превышает 2 м, при большей высоте затрудняется осаждение дрожжей. В боковой стенке чана на высоте 10…15 см от дна имеется патрубок для слива молодого пива; в днище чана имеется патрубок для удаления дрожжей. Внутри чана устанавливается охлаждающий змеевик для отвода тепла, выделяющегося при брожении. Для улавливания диоксида углерода бродильные чаны снабжаются герметическими крышками (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Горизонтальный танк:

1 – кран для наполнения танка и спуска пива; 2 – люк; 3 – пробные краны; 4, 6 – штуцеры шпунтаппарата; 5 – предохранительный клапан; 7 – штуцер для манометра

Аппараты для дображивания – лагерные танки, как и бродильные танки, имеют вид цилиндрических герметических сосудов. На танке имеется следующая арматура: манометр, шпунтаппарат (прибор, поддерживающий заданное давление в танке и удаляющий избыток СО₂ в помещении), краны для обора проб, штуцеры для присоединения пивных шлангов, люк для осмотра и мойки внутренней поверхности танка.

Расчет и подбор технологического оборудования

Расчет производительности машин и агрегатов, пропускной способности различных емкостей и устройств производится на основании расчета продуктов. По данным расчета необходимое количество единиц оборудования подбирают по каталогам, справочникам и проспектам заводов-изготовителей. При этом необходимо руководствоваться последними достижениями науки и техники, используя в проектах прогрессивное оборудование, серийно выпускаемое отечественной промышленностью.

Оборудование варочного цеха

Варочные агрегаты являются основным технологическим оборудованием, по производительности которого рассчитывают производительность или пропускную способность другого оборудования варочного цеха.

Суточный расход зернопродуктов при равномерной работе цеха Q^m, т:

,

(1.1)

где М_з.г. – масса всех зернопродуктов, перерабатываемых в год, т;

n_г – количество дней работы в году варочного цеха, равное 323 дням.

В связи с тем, что работа пивоваренного завода подвержена в определенной степени сезонности, варочные агрегаты подбирают по суточному расходу зернопродуктов в наиболее напряженный квартал, когда выпуск продукции достигает 30 % от годового. В этих условиях расход зерноприпасов Q^m, т за сутки составит:

,

(1.2)

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

3 – число месяцев в квартале.

Для определения засыпи зерноприпасов делят суточный расход зерноприпасов на соответствующую оборачиваемость варочного агрегата (таблица 1 приложения). По ней определяют стандартный агрегат. Техническая характеристика основных аппаратов варочных агрегатов на 0,5; 1; 1,5; 3 и 5,5 т засыпи приведена в приложении.

Сборник промывных вод представляет собой горизонтальный цилиндрический резервуар со змеевиком для нагревания промывных вод до 70…75 ⁰С. Его подбирают из расчета 2,4 м³ воды на 1 т затираемых зерноприпасов (на 2 затора).

Общая вместимость сборника V, м³:

.

(1.3)

Следует предусмотреть мерник для горячей воды вместимостью 0,2 м³ на 1 т затираемых продуктов, предназначенный для промывки хмелевой дробины. Общая вместимость мерника V₁, м³:

.

(1.4)

Затор из заторного котла перекачивается заторным насосом за 20 минут. Из 1 т зернопродуктов получается 3…3,5 м³ заторной массы. Объем заторной массы V_з.м., м³ равен:

.

(1.5)

Для перекачивания затора используют центробежные одноступенчатые насосы типа ФГ.

Подача заторного насоса П₁, л/ч:

.

(1.6)

Подача насоса мутного сусла П₂, л/ч определяется с учетом того, что количество мутного сусла составляет примерно 10 % от объема заторной массы, а возврат его ведут в течение 10 минут:

.

(1.7)

Объем охмеленного сусла V_о.с., м³ наибольший для сусла с меньшей массовой долей сухих веществ. Объем охмеленного сусла с одной варки:

,

(1.8)

где V_г.с – объем горячего сусла, дал.

Для перекачивания воды и других жидкостей температурой 100…110 ⁰С используются насосы центробежные одноступенчатые консольного типа.

Сусловый насос должен обеспечить перекачивание охмеленного сусла из сусловарочного аппарата за 30 мин.

Подача суслового насоса П₃, л/ч:

.

(1.9)

Хмелеотборный аппарат предназначен для отделения хмеля от сусла. Двухпосудный варочный агрегат на 1 т засыпи комплектуется хмелеотборным чаном Б7-ВХА, четырехаппаратный на 1,5 т – Б7-ВХБ, на 5,5 т – ВХЧ.

Оборудование для осветления и охлаждения сусла

Отстойные чаны для заводов мощностью до 1 млн. дал пива в год предназначены для осветления и охлаждения сусла. В них сусло при высоте слоя до 0,9 м охлаждается до 70 ⁰С.

В зависимости от типа варочного агрегата используют отстойные чаны трех типоразмеров (табл. 5 в приложении):

Б7-ВОБ для двух- и четырехаппаратных варочных агрегатов на 1 т единовременной засыпи сырья;

Б7-ВОВ для четырехаппаратных агрегатов на 1,5 т единовременной засыпи сырья;

ВОЧ-3 для четырехаппаратных агрегатов на 3 т единовременной засыпи.

Для четырех - и шестиаппаратных агрегатов на 5,5 т единовременной засыпи устанавливают два чана ВОЧ-3 на агрегат.

Гидроциклонный аппарат, как и отстойный, должен вмещать сусло из 1 затора. По нормативам проектирования вместимость гидроциклонного аппарата принимается из расчета 6 м³ на 1 т затираемых материалов.

Пропускная способность пластинчатых теплообменников должна обеспечивать охлаждение сусла за 2 часа.

Оборудование для сбраживания сусла и дображивания пива

В бродильных аппаратах главного брожения при температуре 6…7 ⁰С пиво бродит в течение 7 суток.

Вместимость одного бродильного аппарата V_б, м³:

,

(1.10)

где К_б – коэффициент заполнения бродильного аппарата, К_б = 0,9.

Количество танков N, шт. рассчитывают отдельно для каждого сорта пива:

,

(1.11)

где V_хсг – объем холодного сусла (для бродильных танков), вырабатываемого в течение года;

V^ – полезный объем танка, дал должен быть кратен объему охлажденного сусла из одной варки: V^ = V_хс;

Z – оборачиваемость танка, об./г (в приложении).

Кроме расчетного количества танков предусматривают 2 запасных для брожения сусла и 2 – для дображивания и выдержки пива.

Вместимость одного аппарата V_а, м³:

,

(1.12)

где k – коэффициент заполнения аппарата для дображивания, k = 0,98.

Число аппаратов для дображивания n_д при равномерной работе завода:

,

(1.13)

где Z_д – оборачиваемость аппаратов для дображивания в год, раз.

При напряженной работе завода:

,

(1.14)

где Z^_д – оборачиваемость аппаратов в месяц (в приложении).

Расчетная часть

Данные, необходимые для расчетов, выберите из таблицы 1.

Таблица 1. Исходные данные для расчета

№п/п	Производительность цеха П, дал пива в год	Масса всех зернопродуктов, перерабатываемых в год Мз.г., т	Объем горячего сусла Vг.с., дал	Объем холодного сусла с одной варки Vхс, дал	Объем молодого пива с одной варки Vмп, дал
1 2 3	40000 50000 90000	36,4 98,8 160	62 68 88	56 61 83	52 58 79

1. Подберите оборудование варочного цеха:

1.1.Определите расход зерноприпасов (т) в сутки в условиях равномерной и напряженной работы цеха по формулам 1.1 и 1.2.

1.2.Определите массу засыпи зерноприпасов, т по формуле:

З = Q^m / Z, (1.15)

где Z – оборачиваемость варочного агрегата, раз.

1.3.По найденному значению засыпи выберите варочный агрегат из таблицы 2 в приложении.

1.4.Выберите марку хмелеотборного чана в приложении в зависимости от выбранного варочного агрегата.

1.5.Расчет вспомогательного оборудования варочного цеха произведите по формулам 1.3…1.9.

1.6.Рассчитайте вместимость гидроциклонного аппарата исходя из массы затираемых материалов с учетом того, что на 1 т засыпи требуется гидроциклонный аппарат на 6 м³. По таблицам 3, 4 в приложении выберите марку гидроциклонного аппарата или отстойный чан в зависимости от типа варочного агрегата.

2. Подберите оборудование цеха сбраживания сусла и дображивания пива:

2.1.Рассчитайте вместимость бродильного танка по формуле 1.10.

2.2.Из таблицы 7 в приложении выберите бродильный танк.

2.3.Определите количество танков главного брожения по формуле 1.11.

2.4.Определите вместимость аппарата для дображивания с учетом коэффициента заполнения по формуле 1.12.

2.5.Рассчитайте число аппаратов для дображивания при равномерной и напряженной работе завода по формулам 1.13…1.14.

2.6.Из таблицы 7 в приложении выберите танк для дображивания.

3. Начертите и опишите технологические схемы варочного цеха и цеха брожения, используя выбранное оборудование.