Дрожжанка (поз. 16)
Предназначена для размножения дрожжей, передаваемых затем в возбраживатель. Рабочая часть аппарата имеет змеевик, который используется для подачи в него греющего пара при стерилизации среды с последующей подачей воды для охлаждения стерилизованного сусла. Аппарат снабжен штуцерами для подвода и отвода сред, участвующих в процессе работы.
Общий объем аппарата принимается равным 25-30 % объема дрожжегенератора. Конструктивные решения дрожжевого аппарата рассчитываются, исходя из соотношения диаметра к высоте 1:1,25. Степень заполнения аппарата – 0,65.
Таблица 17 – Техническая характеристика дрожжанки
Общий объем, м3 |
18 |
Диаметр, мм |
2300 |
Количество, шт. |
3 |
Насос для перекачивания дрожжей (поз. 17)
Принимаем к установке насос с техническими характеристиками, указанными в таблице 18.
Таблица 18 – Техническая характеристика насоса для дрожжей
Производительность, т/ч |
25 |
Напор, Н/м2 |
2,2·105 |
Диаметр патрубка, мм всасывающего нагнетательного |
104 75 |
Диаметр рабочего колеса, мм |
300 |
Мощность электродвигателя, кВт |
2,8 |
Частота вращения, об/мин |
1440 |
Возбраживатель (поз. 18 )
В возбраживателе протекает накопление большой массы производственных дрожжей до 50 % объема бродильного чана.
Аппарат должен иметь объем, равный 40 % от объема головного бродильного аппарата. Высота цилиндрической части дрожжегенератора принимается в 1,2 раза больше его диаметра, степень заполнения аппарата – 0,8.
Таблица 19 – Техническая характеристика возбраживателя
Общий объем, м3 |
70 |
Диаметр, мм |
3700 |
Количество, шт. |
1 |
Высота цилиндрической части возбраживателя
1,4· D=3700·1,4=5180 мм
Высота конусной крышки
0,1·D=0,1·3700=370 мм
Высота конусного днища
0,14·D = 0,14·3700 = 518 мм
Общая высота возбраживателя равна
5180+370+518 = 6068 мм
Расчет бродильных чанов (поз. 19 и поз. 20)
Из расчета продуктов следует, что в сутки на сбраживание поступает осахаренной массы 396532,8 кг или 387,3 м3 .
Принимаем, что в сутки заполняется 8,5 чанов. Продолжительность брожения – 62 часа.
Определяем количество сусла, м3 , проходящего через бродильные чаны за 1 цикл брожения (62 часа)
Находим потребный объем чана, м3
,
,
где 0,85 – коэффициент заполнения чана.
Геометрический объем бродильного чана цилиндрической формы с конической крышкой и днищем, м3, определяем по формуле
(21)
где Н – высота цилиндрической части чана, м;
h1 – высота конусной крышки, м;
h2 – высота конусного днища, м;
D – диаметр чана, м.
;
Определяем высоту цилиндрической части чана
Общая высота чана составляет
Высота головных бродильных чанов на 1 м выше остальных.
Площадь поверхности чана определяем по формуле
, (22)
где – площадь поверхностных фасонных частей на чане, м2.
Тепло, которое нужно отвести в 1 секунду через поверхность охлаждения, Дж, определяем по формуле
, (23)
где – тепло выделяемое в период интенсивного брожения (1 час), Вт;
– потери тепла в окружающую среду стенками чана, Вт;
– потери тепла за счет испарения и уноса СО2 и парами спирта, Вт, составляют 6-8% от общего количества тепла, выделяющегося при брожении.
где х – количество сахара, сбраживаемого при интенсивном брожении, % (х=1);
170,5 – тепло, выделяющееся при сбраживании 1 кг мальтозы, Вт.
– количество бродящей массы, кг.
,
где – количество осахаренной массы, м3;
– продолжительность брожения, ч (=62 ч);
– плотность сусла, кг/м3(=1024 кг/м3 ) ;
– число чанов в батарее; =10.
кг,
Вт
Потери тепла в окружающую среду через стенки чана определяем по формуле
, (24)
где – температура наружной поверхности стенки чана, ° С, =27° С;
– температура воздуха в бродильном отделении, ° С, =15° С;
– суммарный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К).
,
Вт/(м2·К),
Вт
Потери тепла за счет испарения определяем по формуле
, (25)
Вт
Тогда
Вт
Принимаем, что в период интенсивного брожения температура бражки равна 29 °С. Температура холодной воды t1=10 °С, температура выходящей воды из холодильника на 8 °С ниже температуры бражки, т.е. t2 = 29–8=21 °С.
В этих условиях наибольшую и наименьшую разности температур найдем по схеме
29° С бражка 29° С
21° С вода 10° С
∆tм=8° С ∆tб=19° С
Так как
∆tб/∆tм=19/8=2,38>2° С,
определяем ∆t по формуле
∆t =∆tб– ∆tм/(2,31lg·∆tб/∆tм), (26)
∆t =19 – 8/(2,31lg·19/8)=12,8° С
Коэффициент теплопередачи К для змеевиков бродильных чанов принимается равным 470-500 Вт/(м2·К).
Тогда площадь поверхности охлаждения змеевика ,м2, определяем по формуле
м2 (27)
Следует учитывать, что площадь поверхности охлаждения змеевика на 1 м3 вместимости чана должна быть не менее 0,25 м2.
Общую длину труб змеевика , мм, определяем по формуле
, (28)
где – средний диаметр стальных труб, м.
Он равен половине суммы их внутреннего и наружного диаметров
м
м
Определяем длину одного витка змеевика , м, по формуле
=м, (29)
где – внутренний диаметр витка змеевика, м; =3,1 м;
– шаг витка, м; =0,25 м.
Число витков в змеевике определяем по формуле
(30)
Расход охлаждающей воды ,кг/с, определяем по формуле
, (31)
где – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·К); =4187 Дж/(кг·К).
кг/с
Таблица 20 – Техническая характеристика бродильного чана
Общий объем, м3 |
140 |
Поверхность охлаждения, м2 |
35 |
Диаметр, мм |
4800 |
Количество, шт. |
8 |