Расход сжатого воздуха

Сжатый воздух расходуется для обеспечения работы разливочных и укупорочных машин, для передачи сусла и дрожжевой разводки из аппарата в аппарат при разведении чистой культуры дрожжей, для обеспечения работы машин по извлечению бутылок из ящиков и укладке их в ящики, для проверки герметичности бочек.

Расход сжатого воздуха для розлива пива в бутылки и укупорки бутылок, по паспортным данным линии, составляет 3,6 м³/мин и 7 м³/мин. Для работы 2 поточных линий производительностью 12 000 и 24000бутылок в час в две смены по 7 ч воздуха потребуется (3,6+7)/60*7*2*0,9=8013,6 м³ (где 0,9 —коэффициент использования оборудования).

Расход сжатого воздуха для розлива пива в бочки составляет 6-18 м³/ч на один кран изобарического аппарата. Для обеспечения работы 2 аппаратов ИЗ-2, имеющих по 2 наливных крана, в течение 7 ч в сутки воздуха потребуется: 18*2*7*2 = 504 м³.

Расчет сжатого воздуха (в нм³/ч) на вытеснение, передавливание из резервуаров в каждом случае производится по следующей формуле:

Vн=(Vрез/T)*(/н)

где V_н — расход сжатого воздуха в расчете на нормальное давление (нм³/ч); Vрез — вместимость резервуара, сосуда (м³); р_р — плотность воз духа при рабочем давлении, кг/м³; р_н — плотность воздуха при нормальном давлении 1,29 кг/м³; Т—продолжительность операции, ч.

Суммарное количество сжатого воздуха, рассчитанное по формуле, вносится в общий баланс расхода воздуха.

Расход сжатого воздуха для работы автомата И2-АИА-12 для извлечения бутылок из ящиков составляет ориентировочно 0,6 м³/мин. Для работы 2 автоматов в две смены по 7 ч в смену при коэффициенте использования оборудования 0,9 воздуха потребуется 0,6-2*2*7*0,9*60= 1360,8 м³.

Расход сжатого воздуха для работы автомата И2-АУА-1У для укладки бутылок в ящики составляет 0,8 м³/мин, для того же режима работы расход воздуха для 2 автоматов будет: 0,8*2*2*7* 0,9* 60= 1814,4 м³.

В процессе работы аппарата для разведения чистой куль­туры дрожжей наибольшее количество воздуха (около 9—10 м³/ч) требуется на передачу дрожжей разводки из малого бро­дильного сосуда в большой сосуд предварительного размноже­ния дрожжей. Продолжительность этой операции 30 мин. В ос­тальной период работы наибольшее количество воздуха расхо­дуется для барботирования содержимого этого аппарата и составляет около 6 м³/'ч; при этих условиях максимальный рас­ход воздуха в сутки на 2 установки составляет: (10*0,5 + 6,0*23,5) 2 = 292 м³ (где 23,5 — количество часов барботирования)

Расход воздуха для неучтенных нужд, в том числе для оп­ределения герметичности бочек, принимается в размере 10 % от рассчитанного количества: (8164,8 + 504+1360,8*2 + 292)*0,1=1213,6 м³. Сводные данные о суточном расходе сжатого воз­духа (в м³) по операциям:

Розлив пива в бутылки и укупорка бутылок 8164,8

Розлив пива в кеги 504

Выемка бутылок из ящиков 1360,8

Укладка бутылок в ящики 1814,4

Разведение чистой культуры дрожжей 292

Неучтенные нужды 1213,6

Всего 13 349,6

Максимальный часовой расход сжатого воздуха принимается равным 15 % от суточного: 13 349,6-0,15 = 2002,44 м³.

Расход воздуха на технологические нужды в расчете составит: 13349,6:29,7 = 449,48 м³ на 1 т перерабатываемого сырья. Расход воздуха на 1 дал пива: 13 349,6-2,0068:29 700 = 0,9 м³.

Расход холода

В технологическом процессе холод расходуется для охлаждения сусла до температуры брожения, для отвода образуемого тепла при главном брожении и дображивании, для охлажде­нии воды при промывании дрожжей, для охлаждения молодого, дображиваемого и фильтрованного пива.

Расчет холода для охлаждения сусла. В пластинчатом теплообменнике сусло охлаждается до 30 °С водопроводной водой, а от 30 до 6 °С — рассолом. Из 29,7 т зернопродуктов, пе­рерабатываемых в сутки, получается 175 957,65 л сусла с массовой долей сухих веществ в начальном сусле 11,6% (11*0,7+13*0,2+13*0,1 = 11,6 %). При удельной теплоемкости сусла 3,87 кДж/(кг*К) и плотности сусла 1,046 кг/л для охлаждения его от 30 до 6 °С должно быть отведено тепла:

175957*1,046*3,87(30—6) = 17094721 кДж.

Расчет холода для отвода тепла, выделяемого при главном брожении. При сбраживании 1 кг мальтозы выделяется 1,78 кДж/кг тепла. При работе бродильного отделения 11,33 мес. в год и 29,8 сут в месяц, или 338 сут в году, в сутки должно сбраживаться пивного сусла:

«Березина» 5575983/338=16496,99

«Слуцкое особ» 11095416/338=32826,6

«Данко» 5575983/338=16496,99

«Жигулевское особое» 2802304/338=8290,36

«Бобруйское» 2793702/338=8265,39

Итого: 164851

При сбраживании суточного количества сусла до 50 %, должно быть отведено следующее количество тепла (в кДж):

«Березина» 16496,99*1,0442*0,15*613,78*0,5= 792980,29

«Слуцкое особ» 32826,39*1,0442*0,11*613,78*0,5= 1157130,22

16564,67*1,0442*0,13*613,78*0,5=690069,07

«Данко» 8231,68*1,0442*0,18*613,78*0,5=474818,25

«Жигулевское особое» 16496,99*1,0442*0,11*613,78*0,5= 581518,88

«Бобруйское» 8290,36*1,0442*0,155*613,78*0,5= 411785,93 Итого 6593040,29

Расход холода для охлаждения молодого пива. Молодое пиво перед подачей его на дображивание охлаждается до 4 °С Ввиду того что потери в бродильном отделении в основном имеют место при перекачке и в дрожжах, а охлаждение производится в бродильных аппаратах, принимаем объем молодого пива, подлежащего охлаждению, равным объему сусла т. е. 164929,7 л. Для данного расчета примем удельную теплоемкость пива 4,112 кДж/(кг*К) и плотность 1,018 кг/л. Тогда количество холода, потребного для охлаждения пива при главном брожении, составит164929,7 *(6—4) 1,018• 4,112= 1380796,72 кДж.

Расход холода для охлаждения воды при промывке дрож­жей. Суточный расход воды для промывки засевных дрожжей составляет 7108,2 л, а осадочных — 7108,2 л. Всего воды расходуется 14 216,4 л. Вода охлаждается от 20 до 1 °С. Холода для этой цели расходуется 14216,4(20—1)4,1868 = 130 903,2 кДж.

Расход холода для отвода тепла, выделяемого при дображивании. При работе цеха дображивания 30 сут в месяц и 340 сут в год на дображивание в сутки поступает пива (в л):

«Березина» 10840221/340=31883,56

«Слуцкое особ» 2732240/340=8036

«Данко» 11000000/340=32352,94

«Жигулевское особое» 5458888/340=16055,55

«Бобруйское» 5458888/340=16055,2

При сбраживании в цехе дображивания 2 % экстракта на­чального сусла выделяется тепла (кДж):

15989,95*1,0442*0,11*613,78*0,02= 22545,82

31883,56*1,0526*0,13*613,78*0,02= 53557,001

8036*1,0526*0,13*613,78*0,02= 13498,62

32352,94*1,0442*0,11*613,78*0,02=45617,64

16055,55*1,0442*0,11*613,78*0,02=22638,32

16055,55*1,0442*0,11*613,78*0,02=22638,32

7978,67*1,0442*0,11*613,78*0,02=11249,92

15989,9*1,0442*0,11*613,78*0,02=22545,75

8052,5*1,0442*0,11*613,78*0,02=11354,02

8036*1,0442*0,11*613,78*0,02=11330,75

Итого:236971,49

Расход холода для охлаждения пива перед дображиванием.

В цех дображивания поступает пиво температурой 4°С, а на фильтрацию передается температурой 2 °С. Охлаждению пиво подвергается в аппаратах дображивания за счет тепло­обмена с окружающим воздухом через стенки аппарата. Ох­лаждается все пиво, поступающее в аппарат (без потерь при фильтрации). В сутки подвергается охлаждению следующее количество пива (в л):

«Березина»

584/340=15989,95

«Слуцкое особое»

10840221/340=31883,56

«Данко»

5436584/340=15989,9

«Жигулевское особое»

2737851/340=8052,5

«Бобруйское»

2732240/340=8036

Итого: 160089,9

Принимаем удельную теплоемкость пива 4,112 кДж/(кг*К), относительную плотность 1,018. Тогда количество холода, потребное для охлаждения пива при дображивании, составит:

160089,9* (4—2)* 1,018*4,112=1340277,76 кДж.

Расход холода для охлаждения пива перед карбонизацией. В процессе сепарирования и фильтрации температура пива при дображивании повышается на 1—2°С. Перед карбонизацией более полного насыщения диоксидом углерода пиво подвергается охлаждению до 1 °С. Примем годовой выпуск фильтрованного пива 53121568,64 л

Тогда в сутки необходимо охладить 53121568,64/340=156239,9л. Холода для охлаждения пива перед карбонизацией потребуется:

156239,9 (4—1) 1,018*4,112= 1962068,16 кДж.

Технологическая операция	Конечная температура охлаждаемого продукта	Охлаждающий агент	Температура агента	Расход холода
Охлаждение сусла	6	рассол	-15	17094721 кДж
Отвод тепла при главном брожении	4	вода	1	6593040,29
Охлаждение молодого пива	1	вода	1	1380796,72
Охлаждение воды для промывания дрожжей	2	вода	1	130 903,2
Охлаждение доброженного пива	2	воздух	2	1340277,76
Охлаждение пива перед карбонизацией	1	рассол	-15	1962068,16

Итого:28501805 кДж

Расчёт количества оборотных бутылок, ящиков, кронен пробок, этикеток.

Количество оборотных бутылок определяется:

Vпива*20;

Где Vпива-количество пива разливаемого в оборотную бутылку.

4,126*20=82,52 млн бутылок.

Бой бутылок при хранении, мойки, розливе примем равным, %:

В складе посуды 0,7

В цехе розлива 2,3

В складе готовой продукции 0,9

Всего 3,09

Для годового количества бутылочной продукции потребуется бутылок:

(82,52*100)/(100-3,09)=85,15 млн.

Количество для возмещения боя вместимостью 0,5 л:

85,15-82,52=2,63 млн бутылок.

Учитывая, что 5% бутылок не возвращается из торговой сети, потребность в новых бутылках равна:

82,52*(5/100)+2,63=6,756 млн бутылок.

Потребность в оборотных бутылках составит (бутылка делает 40 оборотов в год):

82,52/40=2,063 млн бутылок.

Количество ящиков:

(85,15/20)/0,98=4,34 млн ящиков.

Необходимо учесть, что 90% ящиков являются оборотными, поэтому новых ящиков потребуется:

4,34(100-90)/100=0,434 млн ящиков.

Потребность в ящиках при 40 оборотах в год составляет для бутылок:

85,15/20*40=0,11

Кронен-пробки и этикетки для бутылочной продукции.

По нормам 1 дал напитков требуется 104,5% кронен-пробок и 103% этикеток от количества бутылок готовой продукции и в среднем 20,9 этикетки:

Кронен-пробок

82,52*1,045=86,23 млн штук

этикеток

82,52*1,03=84,99 млн штук

Заключение

В ходе выполнения проекта был выполнен продуктовый расчет пивоваренного производства производительности 5,5 млн. дал пива в год и по его результатам подобрано оборудование для цеха розлива.

В результате подобраны следующие линии розлива:

• Для розлива в стеклянную бутылку - 3 автоматические линии производительностью 12000бут/час;

• Для розлива в кеги - 1 автоматическая линия Minomat A5/5, производительностью 60кег/час;

• Для розлива в ПЭТ выбираем автоматическую линии розлива пива в ПЭТ-бутылки производительностью 6000 тыс. бут/час.

Список литературы

1. Балашов В.Е. Дипломное проектирование предприятий по производству пива и безалкогольных напитков. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983;

2. Балашов В.Е., Рудольф В.В. Справочник по пива производству безалкогольных напитков. – М.: Пищевая промышленность, 1979;

3. Ермолаева Г.А., Колчева Р.А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков: Учеб. для нач. проф. образования. – М.: ИРПО; Изд. центр “Академия”, 2000.

4. Дипломное проектирование предприятий по производству солода, пива и безалкогольных напитков. Методические указания для студентов дневной и заочной формы обучения специализации 49.01.01.04 «Технология бродильных производств и виноделия». Часть 2-Производство пива. Цед Е.А., Косминский Г.И., Моргунова Е.М., Яромич Л.П. – МГУП,2004.

5. Курсовое проектирование по дисциплине «Технология пивобезалкогольного производства» предприятий по производству солода, пива и безалкогольных напитков. Методические указания для студентов специализации 49.01.01.04 «Технология бродильных производств и виноделия» дневной и заочной формы обучения. Моргунова Е.М., Косминский Г.И., Шелегова Н.А. – МГУП, 2004.

5