Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова»

Факультет «Пищевых и химических производств»

Кафедра «Технология бродильных производств и виноделия»

Методическое указание

по выполнению лабораторной работы

«Испытание сусловарочного аппарата в производственных условиях»

по дисциплине

«Оборудование предприятий бродильных производств»

для студентов направления 19.03.02

«Продукты питания из растительного сырья», очной формы обучения

БАРНАУЛ 2015

Содержание

Введение……………………………………..…………………………………….3

1 Общие сведения о сусловарочном аппарате и его производственных аналогах………….………………………………………………………………...4

1.1 Общие сведения о сусловарочном аппарате……..……………….............4

1.2 Устройство, принцип работы и паспортные данные сусловарочного

аппарата ВЦС-1,5…………………………………………………………..4

1.3 Анализ устройства сусловарочного аппарата ……………...…………….7

1.4 Технические характеристики отечественного и зарубежного аналогов..8

1.5 Направления совершенствования сусловарочного аппарата………….10

2 Научное обеспечение основного процесса в сусловарочном аппарате.

Вычислительный эксперимент ...……………………………………………..11

2.1 Основы теории теплового процесса ..……………………………...…….11

2.2 Структурная блок-схема вычислительного эксперимента ...…………..12

2.3 Технологическая схема аппарата…………………………………………14

3 Программа учебно-производственного испытания ………...……………...15

4 Испытательный стенд сусловарочного аппарата……………………..……..17

4.1 Схема испытательного стенда…………………...………..………………17

4.2 О методике выбора измерительных приборов……………………….…18

5 Методики испытаний сусловарочного аппарата ……………….…………...19

5.1 Методики измерения отдельных параметров………................................19

5.2 Общая последовательность заключительных работ по испытанию сусловарочного аппарата…………………………...…………………………...22

6 Основные требования к технике безопасности при испытании аппарата...23

7 Об обработке, представлении и анализе данных по испытанию …...….....24

8 О разработке методики заключения ……..……………………………….….25

Вопросы для самоподготовки. Рекомендуемая литература……………...…26

Введение

Цель лабораторной работы – практическое освоение методики учебно-производственного испытания сусловарочного аппарата.

Испытание разделено на три ключевых этапа:

1. Подготовительный этап включает в себя ознакомление с теоретическими данными, разработку программ испытания

2. Непосредственно испытание заключается в получении практических данных

3. Заключительный этап включает в себя обработку полученных результатов, подведение итогов проделанной работы, разработка рекомендаций и выводов.

Основные задачи, поставленные в работе: 1) изучить общие сведения о сусловарочном аппарате; 2) составить подробный анализ устройства, принципиальную и структурную

схемы; 3) освоить научно-теоретическое обеспечение процесса 4) провести испытание сусловарочного аппарата 5) провести алгоритм вычислительного эксперимента и по имеющимся

данным заполнить протокол испытаний 6) сделать основные выводы по выполненной работе

1 Общие сведения о сусловарочном аппарате и его производственных аналогах

1.1 Общие сведения о сусловарочном аппарате

Назначение

Сусловарочный аппарат предназначен для варки пивного сусла, полученного в процессе фильтровании, с хмелем и выпаривания части воды для получения сусла заданной плотности. Кипячение сусла ведут в сусловарочных котлах, в которых создаются все условия для интенсивного кипячения сусла. При кипячении сусла в него переходят горькие и ароматические вещества хмеля, одновременно коагулируют белки. Конечным продуктом после стадии кипячения является горячее охмеленное сусло.

Классификация современных сусловарочных аппаратов

Сусловарочный аппарат (СВА)

СВА с рубашкой нагрева

СВА с внутренним теплообменником

СВА с наружным теплообменником

СВА с комбинированным нагревом при сочетании различных типов теплообменных устройств

++ +++

1.2 Устройство, принцип работы и паспортные данные сусловарочного аппарата всц-1,5

Принципиальная схема сусловарочного аппарата представлена на рисунке 1.

Сусловарочный аппарат представляет собой стальной цилиндрический резервуар с коническим днищем и сферической крышкой. Аппарат снабжен паровой рубашкой, в которую подается греющий пар. Паровая рубашка имеет устройства для подвода пара, отвода воздуха и конденсата.

В нижней части днища аппарата смонтировано разгрузочное устройство для выпуска сусла из котла. Над днищем внутри аппарата размещена пропеллерная мешалка для размешивания сусла в целях лучшей его циркуляции в процессе кипячения.

На крышке аппарата смонтирована система трубопроводов. По этой системе сусло поступает в аппарат из фильтрационного чана. Привод мешалки осуществляется от электродвигателя через червячный редуктор, которые смонтированы на фундаменте. Приводной вал мешалки сборный и соединяется с помощью муфт.

После набора сусла и подачи хмеля аппарат герметизируют и в паровую рубашку подают греющий пар.

Когда сусло начинает закипать и давление в аппарате повышается до 0,03 МПа, перекрывают паровой вентиль, оставляя в нем небольшую щель для поддержания в сусле постоянной температуры кипения — примерно 105°С.

При этой температуре сусло выдерживают около 1 часа, после чего прекращают подачу пара и постепенно открывают конический клапан вытяжного штуцера аппарата. Давление в аппарате начинает падать, а пивное сусло интенсивно кипеть.

Кипячение сусла под давлением наряду с сокращением продолжительности варки и экономией расхода пара способствует более полному выпадению белков, что, в свою очередь, улучшает осветление готового сусла и ускоряет его фильтрацию, при этом полнее используются экстрактивные и ароматические вещества хмеля.

Рисунок 1 – Принципиальная схема сусловарочного аппарата:

1 - корпус; 2 - вентиль спуска сусла; 3 - мешалка; 4 - труба вытяжная; 5 - привод мешалки; 6 - вентиль пара; 7 - труба промывки; 8 - кольцевой желоб; 9 - кольцевой паропровод; 10 - изоляция; 11 - рубашка паровая; 12 - труба конденсатная.

Последовательность основных циклов технологии:

- набор сусла и подача хмеля,

- герметизация аппарата,

- подача греющего пара (р=0,3МПа) – кипячение сусла в течение часа (105⁰С) при прикрытом паре, [1]

- прекращение подачи пара, медленное открытие клапана вытяжной трубы до остановки шипения,

- выгрузка сусла из аппарата.

Кипячение сусла осуществляется за счет греющего пара, для лучшего теплообмена создается циркуляция сусла с помощью мешалки. Для установки и поддержания требуемого давления (P=0.3 МПа), на аппарате установлен редуцирующий клапан. Контроль давления осуществляется манометром. Температура затора, в зависимости от подачи греющего пара, должна установиться на уровне 105˚С, контроль осуществляют с помощью термометра. Процесс нагрева сусла регулируют с изменением температуры греющего пара.

Регулирование параметров гидродинамического перемешивания сусла зависит от частоты вращения пропеллерной мешалки, её окружная скорость не должна превышать 0,6 м/с, [1] в противном случае, возникает усилие сдвига и расслоение сусла, что может привести к изменению состояния его коллоидных компонентов.

Паспортные данные сусловарочного аппарата ВСЦ-1,5 представлены в таблице 1-Технические характеристики сусловарочного аппарат ВСЦ-1,5.

Таблица 1-Технические характеристики сусловарочного аппарат ВСЦ-1,5

Емкость котла, м3	Полная:	11,65
	Полезная:	8,73
Длина котла, мм			3800
Высота котла, мм			4425
Ширина котла, мм			3100
Диаметр внутренний, мм			2800
Высота цилиндрической части, мм			1200
Поверхность нагрева, м3			8,75
Объем пара в рубашке, м3			0,35
Рабочее давление пара в рубашке, МПа			0,294
Частота вращения мешалки, об/мин			37,5
Тип редуктора:			Червячный
Передаточное отношение:			40
Установленная мощность, кВт			3,0
Число оборотов электродвигателя, об/мин			1500
Расход пара, кг/ч			1032
Расход воды, м3/ч			7,0…8,0
Масса, кг	Аппарата:	5100