Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Материально-сырьевые расчеты пищевых производств. Учебное пособие
.pdf
В
1000
1000
i
i
ttc
G
04,1)(
= 2896,29 3,36 = 9731,53 кг.
зам
Расход ферментного препарата альфа-амилазы для разжижения замеса:
0,2
GG
ф
кр
, (3.4)
где 2,0 – единицы АС, требуемые для разжижения 1 г условного крахмала;
Gкр – количество условного крахмала, Gкр = 1506,07 кг;
1000 – условная амилолитическая активность альфа-амилазы, ед/г.
1506,072,0
3,012
Gф =
При дозировании препарат разбавляется водой в соотношении 1:10.
Общее количество замеса составляет
G
= В
зам
G
= 9731,53 + 2896,29 + 3,01210 = 12657,94 кг.
зам
+ Gпш + Gф10, (3.5)
зам
Концентрация сухих веществ в замесе:
)(
GWG
флшлш
100
C
.
замсв
G
зам
где Wпш – влажность пшеницы, %.
C
.
замсв
94,12657
Теплоемкость замеса составляет
с
= ссв 0,1959 + св 0,8041, (3.7)
зам
кг.
, (3.6)
)012,3855,029,2896(
59,19100
%.
где с
– теплоемкость сухих веществ, кДж/кг∙К;
св.
св – теплоемкость воды, св = 4,2 кДж/кг∙К;
0,1959 и 0,8041 – доли сухих веществ и воды в замесе, соответственно.
с
= 1,5 0,1959 + 4,2 0,8041 = 3,671 кДж/кг∙К .
зам
3.1.2. Водно-тепловая и ферментативная обработка 1-й ступени
Перед подачей замеса в аппарат гидродинамической и ферментативной
обработки 1 ступени он нагревается до 80 °С в контактной головке острым
паром, требуемый расход которого составляет
нкзамзам
D1 =
11
, (3.8)
61
где tк1 – температура разваривания в ГДФО-1 (t
335
2767
i
i
398
2767
= 80 °С);
к1
tн1 – температура смешивания в ГДФО-1 (t
= 58 °С);
н1
i – теплосодержание пара при давлении 0,6 МПа, i = 2767 кДж/кг;
i – теплосодержание конденсата пара при при t = 80 °С, i = 335 кДж/кг;
1,04 – коэффициент, учитывающий потери тепла.
04,1)5880(671,394,12657
D1 =
16,437
кг.
Количество массы, выходящей из аппарата гидродинамической и
ферментативной обработки 1-й ступени, составляет
G
G
= G
ГДФО1
= 12657,94 + 437,16 = 13095,10 кг.
ГДФО1
+ D1 , (3.9)
зам
3.1.3. Водно-тепловая и ферментативная обработка 2-й ступени
Перед подачей замеса в аппарат гидродинамической и ферментативной
обработки 2-й ступени замес нагревается от 80 до 95 °С в контактной головке
острым паром, требуемый расход которого составляет
D2 =
где tк2 – температура разваривания в ГДФО-2, t
tн2 – температура разваривания в ГДФО-1. t
04,1)tt(СG
2н2к1ГДФО зам
, (3.10)
= 95 °С;
к2
= 80 °С;
н2
i – теплосодержание пара при давлении 0,6 МПа, i = 2767 кДж/кг;
i – теплосодержание конденсата пара при при t = 95 °С, i = 398 кДж/кг.
04,1)8095(671,310,13095
D2 = 56,316
кг.
Количество массы, выходящей из аппарата гидродинамической и
ферментативной обработки 2-й ступени, составляет
G
G
= G
ГДФО2
= 13095,10 + 316,56 = 13411,66 кг.
ГДФО2
+ D2 , (5.11)
ГДФО1
3.1.4. Вакуум-охлаждение разваренной массы
Разваренная масса после выдерживания поступает в вакуумосахариватель, в котором происходит быстрое охлаждение за счет испарения
62
при разряжении. Количество вторичного пара, образующегося в вакуум-
ttС
G
)
(
tci
D
)452,4
2608
(81,
598
1000
осахаривателе и удаляемого из него в барометрический конденсатор при
перепаде температуры с 85 до 58 °С:
)(
D
вт
tCr
осахразвзамГДФО2
, (3.12)
осахзам
где t
– температура осахаривания, t
осах
= 58 °С;
осах
r – теплота парообразования при температуре 58 °С, r = 2358 кДж/кг.
)85(85671,366,13411
D
вт
85671,33582
= 598,81 кг.
Количество массы после охлаждения составит
G
= G
охл
G
= 13411,66 – 598,81 = 12812,85 кг.
охл
ГДФО2
– Dвт,
Расход воды на барометрический конденсатор:
.
W
, (3.14)
БК
ккввт
)(
ttс
..
нкккв
где i – теплосодержание пара при 58 °С, i = 2608 кДж/кг;
t
– температура уходящей из конденсатора воды, t
к.к
t
– температура поступающей в конденсатор воды, t
к.н
= 45 °С;
к.к
= 20 °С.
к.н
(3.13)
W кг.
БК
)2045(2,4
33,13795
3.1.5. Осахаривание сусла
После охлаждения разваренная масса поступает в осахариватель.
Осахаривание сусла проводят ферментными препаратами микробного
происхождения: альфа-амилазой из расчета 0,5 ед. на 1 г крахмала сырья и
глюкоамилазой из расчета 6 ед. на 1 г крахмала сырья.
Расход ферментных препаратов на 100 дал:
– альфа-амилазы:
М
-а
=
07,15065,0
кг,
753,0
где 1000 – условная активность ферментных препаратов, ед/г.
– глюкоамилазы:
63
М
1000
г-а
=
07,15060,6
кг.
036,9
Растворы ферментных препаратов готовят из расчета 10 частей теплой
воды на 1 часть ферментного препарата.
Всего растворов ферментных препаратов приготовлено:
– альфа-амилазы:
G
= 0,75310 = 7,53 кг,
-а
– глюкоамилазы:
G
= 9,03610 = 90,36 кг.
г-а
Всего в осахаривателе содержится крахмалистой массы и растворов
ферментных препаратов:
Gос = G
охл
+ G
-а
+ G
, (3.16)
г-а
Gос = 12812,85 + 7,53 + 90,36 = 12910,74 кг.
Часть осахаренной массы (сусла) используется для выращивания
посевных дрожжей для процесса брожения. На дрожжевое сусло отбирается
1/9 массы сусла или 11,1 % от массы сусла из осахаривателя, или 1433,09 кг.
В осахаривателе остается:
G
= Gос ∙ (1 – 0,111), (3.17)
ос.к
G
= 12910,74 ∙ (1 – 0,111) = 11477,65 кг.
ос.к
3.1.6. Определение концентрации сусла в осахаривателе
Всего крахмала (без учета отбора сусла на дрожжи) вводится в
осахариватель с разваренной массой (с учетом потерь при разваривании 2 %
от введенного крахмала):
G
кр.ос
= G
∙ (1 – 0,02), (3.18)
кр
G
= 1506,07 ∙ (1 – 0,02) = 1475,95 кг.
кр.ос
Общие потери с нерастворенным крахмалом составляют 2,5 % от
введенного. Следовательно, количество нерастворенного крахмала:
G
G
= G
пот.кр
= 1475,95 0,025 = 36,90 кг.
пот.кр
0,025, (3.19)
кр.ос
Количество крахмала, находящегося в растворенном состоянии:
G
= G
кр.р
64
кр.ос
– G
, (3.20)
пот.кр
G
= 1475,95 – 36,90 = 1439,05 кг.
кр.р
В сусле содержится несбраживаемых веществ, вносимых с пшеницей,
970,26 кг. Принимается, что 30 % от общего количества несбраживаемых
веществ переходит в растворимое состояние при разваривании и
осахаривании. Тогда количество растворимых несбраживаемых веществ,
поступающих с пшеницей, составляет
G
= 970,26 0,3 = 291,08 кг.
РНВ
Несбраживаемых нерастворимых веществ в осахаривателе содержится
G
= 970,26 – 291,08 = 679,18 кг.
ННВ
Общее количество сухих веществ в сусле:
а) в фильтрате:
G
= G
СВ.ф
G
= 1439,05 + 291,08 = 1730,13 кг,
СВ.ф
кр.р
+ G
, (3.21)
РНВ
б) в дробине:
G
G
= G
СВ.др
= 679,18 + 36,90 = 716,08 кг.
СВ.др
ННВ
+ G
, (3.22)
пот.кр
Всего в нефильтрованном сусле содержится сухих веществ:
G
G
= G
СВ.сус
= 1730,13 + 716,08 = 2446,21 кг.
СВ.сус
СВ.ф
+ G
, (3.23)
СВ.др
Из этого количества сбраживаемые вещества составляют:
G
Сбр.СВ.сус
G
Сбр.СВ.сус
= G
кр.р
+ G
, (3.24)
пот.кр
= 1439,05 + 36,90 = 1475,95 кг.
Несбраживаемые вещества:
G
НСбр.СВ.сус
G
НСбр.СВ.сус
= G
РНВ
+ G
, (3.25)
ННВ
= 291,08 + 679,18 = 970,26 кг.
Содержание сухих веществ в нефильтрованном сусле составляет
С
С
= G
СВ.сус
= 2446,21100/12910,74 = 18,95 %.
СВ.сус
100 / Gос , (3.26)
СВ.сус
Количество воды в нефильтрованном сусле:
В
= Gос – G
сус
В
= 12910,74 – 2446,21 = 10464,53 кг.
сус
, (3.27)
СВ.сус
Масса фильтрата сусла:
65
G
G
100
)
(
100
5,2
100
G
100
100
= G
ф.сус
G
= 1730,13 + 10464,53 = 12194,66 кг.
ф.сус
СВ.ф
+ В
, (3.28)
сус
Концентрация сухих веществ по сахаромеру в фильтрате сусла составляет:
ФСВ
C
сусфCB
..
G
.
СусФ
.
, (3.29)
C
..
сусфCB
10013,1730
66,12194
19,14
%.
3.1.7. Охлаждение сусла до температуры складки
После осахаривания сусло охлаждают холодной водой до температуры
складки 24 °С. Расход холодной воды на теплообменник составляет
ttсG
кнзамкос
)(
ttс
внвкв
)2458(671,365,11477
)1014(20,4
11,85272
кг.
где t
и t
в.к
t
в.н
= 14 °С, t
в.к
W
, (3.30)
хв
.
– температура уходящей и поступающей воды соответственно,
= 10 °С.
в.н
W
хв
3.1.8. Сбраживание сусла
В бродильное отделение поступает охлажденное до температуры
складки сусло G
= 11477,65 кг.
ос.к
Масса зрелых дрожжей, поступающих в бродильное отделение,
составляет 1/9 массы сусла, или 11,1 %:
G
где G
= G
зр.др
– сусло из осахаривателя, Gос = 12910,74 кг.
ос
G
= 12910,74 0,111 = 1433,09 кг.
зр.др
0,111, (3.32)
ос
Количество поступающих в бродильное отделение продуктов:
5,0
бр
G
.
GGG , (3.33)
.
кос
.
дрзр
кос
.
дрзр
где 0,5 – количество промывных вод с осахаривателя, %;
2,5 – количество промывных вод с дрожжеращения, %.
G
бр
09,143365,11477
5,065,11477
5,209,1433
96,13003
кг.
66
Теоретический выход диоксида углерода (углекислого газа):
Y
ρ
100
100
V
100
10
1002,
100
10
V
100
5,0
Y
CO
2
, (3.34)
спCOсп
/
2
где сп – масса 100 дал безводного спирта, кг;
– выход СО2 по отношению к безводному спирту, кг/кг.
спCOY/
2
Y
= 789,3 0,955 = 753,78 кг/100дал.
CO
2
Выход зрелой бражки:
Y
= GБр –
зр.бр
Y
= 13003,96 – 753,78 = 12250,18 кг.
зр.бр
G , (3.35)
CO
2
С учетом водно-спиртовой жидкости, возвращаемой со спиртоловушки,
масса зрелой бражки:
5,2
.
брзр
, (3.36)
YG
..
брзрбрзр
Y
где 2,5 – количество водно-спиртовой жидкости, % к объему бражки.
G
зр.бр
=
18,12250
5,218,12250
43,12556
кг.
Объем зрелой бражки при ее плотности 1,0126 г/см3:
V
= G
зр.бр
V
= 12556,43 / 1,0126 = 12400,19 л.
зр.бр
/ бр, (3.37)
зр.бр
Потери спирта с бардой составляют 0,015 % по выходу. С учетом прочих
потерь в бражке должно содержаться 100,2 дал спирта, что по массе составит
где m
Gсп = Vсп m
– масса 1 дал спирта, m
дал
G
= 100,2 7,8927 = 790,85 кг.
сп
, (3.38)
дал
= 7,8927кг.
дал
Содержание спирта в зрелой бражке (объемный процент):
%
%
брсп
.
.
брсп
сп
V
, (3.39)
брзр
.
%.
08,8
19,12400
Всего бражки поступает в брагоректификационное отделение с учетом
разбавления ее водой при заполаскивании освобождающихся чанов:
брз р
V
БРУбр
.
.
67
, (3.40)
V
брзр
.
где 0,5 – количество промывных вод при заполаскивании чанов, в % к объему
100
1 2 3
бражки.
V
.
БРУбр
5,019,12400
л.
19,1246219,12400
Рассчитанные величины заносят в таблицу сводного материального
баланса (табл. 3.2).
Таблица 3.2. Сводный баланс продуктов спиртового производства
Количество продуктов
Наименование продукта
(полупродуктов), кг на 100 дал
Поступает Выходит
Приготовление замеса (в смесителе)
а) пшеницы
б) теплой воды
в) ферментных препаратов
2896,29
9731,53
30,12
Разваривание замеса (в аппарате ГДФО-1)
а) замеса
12657,94
12657,94
13095,10
б) острого пара
437,16
Разваривание замеса (в аппарате ГДФО-2)
а) разваренной массы
б) острого пара
13095,10
316,558
13411,66
Охлаждение (в вакуум-осахаривателе)
а) разваренной массы
б) уходящего вторичного пара
13411,66
12812,85
598,81
Осахаривание (в вакуум-осахаривателе)
а) количество массы, после охлаждения
б) ферментных препаратов: альфа-амилазы
глюкоамилазы
12812,85
7,53
90,36
12910,74
Охлаждение осахаренного сусла
а) масса охлаждаемого сусла в осахаривателе 12910,74 11477,65
б) отъем сусла на приготовление дрожжей 1433,09
Сбраживание сусла в бродильных чанах
а) сусло
11477,65
б) дрожжи
в) промывные воды
г) возврат со спиртоловушки
68
1433,09
93,216
306,255
Окончание табл. 3.2
1 2 3
Дрожжи
воды
G
ВИК
GЯ
GПР
G
РЖ
GЗАМ
Всего полупродуктов:
Выход диоксида углерода (теоретический)
13310,21
753,78
Зрелая бражка
12556,43
Вода на барометрический конденсатор 13795,33
Расход холодной воды на теплообменник 85272,11
3.2. Материально-сырьевой расчет процесса горячего разваривания
и осахаривания солодом
WЗ
Приготовление замеса
DВТ
Разваривание, подогрев
G
D
ОП
Под
Разваривание, 2-я ступень
ВС
Зерно на солод
Отделение
приготовления
солодовой
суспензии
Дрожжегенерация
Промывные
Спиртоловушка
G
С.М
G
С.Др
10%
G
Вар.Кол
Паросепарация
G
П-Сеп
Вакуум-охлаждение
Осахаривание
GЗ , WЗ
Охлаждение сусла
90%
G
ОсК
Брожение
G
Зр.Бр
Брагоректификация
DВТ
СО
2
Рис. 3.2. Схема горячего разваривания и осахаривания солодом
69
Расчет продуктов для данной схемы производства спирта выполняем
кг2,
1543
100
100
100
100
100
при следующих исходных данных:
1) Сырье, используемое для производства спирта, – рожь с
крахмалистостью 52 % и влажностью 14,5 %.
2) Степень измельчения ржи: проход через сито с диаметром отверстий
1мм не менее 75–80 %.
3) Осахаривающий материал: смесь ячменного (75 %) и просяного (25 %)
солодов. Норма расхода зерна на солод – 14,9 % к массе перерабатываемого
крахмала. Средняя крахмалистость солодового зерна – 48,75 %, в том числе
ячменя – 49 %, проса – 48 %. Потери крахмала при солодоращении – 16 %.
4) Выход спирта из 1т условного крахмала ржи – 64,8 дал.
Расчет проводится на 100 дал спирта.
Общий расход крахмала для получения 100 дал спирта:
G
кр
.
Y
где
Y = 64,8 – выход спирта из 1т условного крахмала ржи, дал.
.ñï
100100
или
сп
.
8,64
т
5432,1
, (3.41)
Зерна на солод будет израсходовано
Н
GG
ЗС
крЗС
в том числе: ячменя
проса
9,14
2,1543
GG
ЗСя
GG
ЗСпр
Н
кг
9,229
, (3.42)
Н
я
пр
кг
4,17275,09,229
, (3.43)
кг
5,5725,09,229
, (3.44)
где НЗС – норма расхода зерна на солод;
Ня – процентное содержание ячменя в солоде;
Нпр – процентное содержание проса в солоде.
Введено крахмала с солодовым зерном с учетом потерь на солодоращение
Кр
GG
ЗСсзкр
.
сз
п
кгК
1,9484,04875,09,229
, (3.45)
где Крсз = 48,75 % – средняя крахмалистость солодового зерна;
Кп = 0,84 – коэффициент, учитывающий потери.
С рожью в производство на разваривание вводят крахмала
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]