Технологія пива та обладнання для його виробництва

У пивоварінні для фільтрування застосовуються наступні види фільтрів:

1. намивні фільтри: намивні рамні фільтр-преси, намивні свічкові фільтри;

2. намивні дискові фільтри (фільтри з горизонтально розташованими фільтрувальними елементами); намивні листові фільтри;

3. пластинчасті фільтр-преси;

4. камерні фільтри (заторний фільтр-прес);

5. чашкові фільтри (мас-фільтр);

6. мембранні фільтри.

Для фільтрування пива використовуються майже винятково намивні, пластинчасті й мембранні фільтри; мас-фільтр, що панував у колишні десятиліття, у цей час практично не використовується.

Намивні фільтри - це фільтри, у яких фільтрування відбувається через допоміжний фільтруючий засіб (найчастіше кізельгур або перліт), що намивається на фільтрувальні перегородки.3



Рис. 1.5 - Свічковий фільтр (розріз):

1 - корпус фільтра; 2 - підвишені фільтруючі свічі; 3 - перфорована плита для закріплення свічей; 4 - кришка фільтру; 5 - подача нефільтрату; 6 - вихід фільтрату; 7 - викид кизельгуру; 8 - деаераційна лінія 2.

Пристрій свічі: навколо каркаса з певною відстанню (50-80 мкм) намотується профільний дріт. Каркас свічі виготовляється у вигляді профільних стрижнів або трубки з перфорованої жесті. По всій довжині фільтруючої свічі, що може бути понад 2 м, виникають дуже вузькі щілини. У фільтрі може бути до 700 свіч. Це дає більшу фільтруючу поверхню, що гарантує високу продуктивність фільтра.

На свічковому фільтрі встановлюється ще цілий ряд трубопроводів, з'єднань і контрольних приладів. Всі додаткові елементи фільтра розташовані таким чином, щоб ні за яких умов не допустити влучення в пиво кисню (ні на початку, ні в ході, ні наприкінці фільтрування).

Пластинчастий фільтр-прес - фільтр, що, на відміну від намивного фільтрпреса, не має рам і на противагу йому складається тільки із пластин. Між цими пластинами укладаються фільтруючі шари (фільтр-картон), через які відбувається фільтрація. Пиво підводить зверху й знизу до кожної другої пластини, проникає крізь фільтркартон, і відводиться із сусідньої пластини. Таким чином, між кожною плитою розташований фільтруючий шар. Особливе значення в таких фільтрах має фільтркартон. Він складається із целюлози й кізельгуру.

Висока вартість кізельгуру і його утилізації змушують підприємства заощаджувати кізельгур. Одна з таких можливостей, що все частіше застосовується на пивоварних підприємствах (особливо на великих), полягає у використанні сепаратора.

При включенні сепаратора у фільтраційну лінію витрата кізельгуру знижується на 20-50%, а тривалість циклу роботи фільтра подвоюється.

Сепарація не має ніякого негативного впливу на якість пива, якщо не допускати втрат СО2 і потрапляння О2.

Для фільтрування з метою зменшення вмісту мікроорганізмів у пиві усе більшою мірою використовуються мембранні фільтри. Під мембранним фільтром розуміють фільтр, у якому пиво проходить крізь мілкопористі мембрани й у значній мірі звільняється від мікроорганізмів та утворюючих муть речовин. Мембрани пропонуються у формі:

- фільтруючих модулів;

- мембранних свіч, а також в інших варіантах.

Під фільтруючим модулем розуміють круглі, відпресовані фільтруючі елементи діаметром до 40 см.

Дистанційна розпірка уможливлює вихід пива в центральну колонку. Фільтрація проходить із зовнішньої до внутрішньої частини. Фільтруючий шар модуля складається із целюлози з добавкою кізельгуру. Існують фільтруючі шари з різною тонкістю фільтрування.

Фільтр складається з великого пакета паралельно з'єднаних модульних елементів, які розташовані в корпусі.

Існують фільтруючі модулі, які для одночасного видалення поліфенолів містять ПВПП (полівінілполіпірролідон).

У мембранному свічковому фільтрі фільтрація відбувається крізь фільтруючі свічі, з яких, як правило, кілька свіч паралельно з'єднані й розташовані найчастіше в тому самому корпусі. У фільтруючих свічах є кілька фільтруючих шарів (найчастіше з поліпропілену).

Після кип'ятіння сусло стерильно. Шкідливі для пива мікроорганізми можуть потрапляти в пиво тільки при недотриманні санітарних умов на виробництві, після чого вони розмножуються в пиві, утворюючи помутніння, і виділяють продукти метаболізму, які можуть зробити пиво зовсім непридатним для споживання.

Для того щоб пиво залишалося бездоганним принаймні протягом його строку придатності, всі мікроорганізми, що потрапили в пиво, повинні бути вилучені або знищені. Для цього є кілька можливостей:

1. пастеризація розлитого пива;

2. пастеризація в потоці;

3. гарячий розлив пива;

4. холодно-стерильне фільтрування й розлив.

Під пастеризацією розуміють знищення мікроорганізмів у водяних розчинах шляхом нагрівання. Завдяки сильному нагріванню рідину можна зробити біологічно стійкою, причому кислі рідини стають стерильними при більше низькій температурі, чим нейтральні або лужні.

При пастеризації в потоці пиво нагрівається в пластинчастому теплообміннику до 68-72°С. Ця температура витримується близько 50 с, потім пиво знову охолоджується.

Нагрівання й охолодження пива відбувається в пластинчастому теплообміннику, що забезпечує інтенсивний теплообмін. Весь процес триває біля двох хвилин і не впливає негативно на якість пива. Завдяки перехрещуванню потоків пива можна повертати до 96% затрачуваної енергії.

Чим вище температура, тим менше часу потрібно для знищення мікроорганізмів.

З метою забезпечення повної гарантії біологічної стійкості пива заповнені пивом пляшки й банки пастеризують у тунельному пастеризаторі. Тунельний пастеризатор займає в цеху розливу дуже багато місця, тому що щоб пройти весь шлях, пляшкам і банкам потрібно біля години. Крім того, вся установка вимагає підвищених інвестиційних витрат і споживає велику кількість енергії. Цей спосіб застосовується сьогодні в основному тільки для пастеризації пива в банках і безалкогольного пива.

Існують кілька варіантів холодно-стерильного фільтрування. Найчастіше після кізельгурового фільтра включають три або чотири мембранних фільтри зі зростаючою тонкістю фільтрування й зменшуваною питомою продуктивністю.

При «холодному» розливі досягають майже такого ж ефекту, як і при пастеризації в потоці. Холодно-стерильний розлив виключає негативні смакові зміни, пов'язані з тепловою обробкою, тому в цей час існує стійка тенденція до усе більше широкого застосування холодного фільтрування.

Недоліком є досить часто спостережуване погіршення стабільності піни у зв'язку з несприятливими факторами фізіології дріжджів при низькій температурі.

Щоб запобігти виникненню кололоїдного помутніння пиво із тривалим строком придатності завжди додатково стабілізується. Як стабілізуючі засоби в цей час широко застосовуються силікагелі й полівінілполіпірролідон (ПВПП). Обидва засоби можуть використовуватися комбіновано.

ПВПП є порошком, нерозчинним у жодному з відомих розчинників, але трохи набухає у воді. ПВПП відомий тим, що він адсорбує дубильні (фенольні) речовини шляхом утворення водневих зв'язків з ними. Водневий зв'язок залежить від рН - у лужних розчинах адсорбовані фенольні речовини знову десорбуються. Завдяки цьому ПВПП можна регенерувати й багаторазово використовувати.

ПВПП застосовують у комбінації із силікагелями, іноді - без них. Можна: Якщо переробляють добре розчинений солод, то досягають необхідних результатів навіть при настійному способі затирання. Погано розчинений солод, навпаки, потрібно піддавати впливу протеолітичних ферментів, обов'язково витримувати затор при температурі пептонізації. При добавлянні більших кількостей несолодженої сировини, а також при переробці темних солодів і солодів зі зниженою амілолітичною активністю потрібно робити більш тривалі витримки при оптимальній температурі оцукрювання. 2

1.3 Вибір і обґрунтування прийнятого технологічного рішення

У нашому випадку необхідно вибрати найбільш доцільний і економічно вигідний спосіб затирання. У рецептурі виробленого пива 80% солоду й 20% ячменя. Ячмінь буде подрібнюватися на молотковій дробарці, тобто помел буде дрібним, а із цього виходить, що забезпечується гарний доступ ензимів до зерен крохмалю ячменя. Тому обираємо двохвідварний спосіб затирання із попереднім кип'ятінням усієї маси несоложденої сировини (20%) та 20% солоду, для обробки ячменю ферментами солоду. Спочатку ячмінь (20%) та солод (20%) затирають у заторному апараті при температурі 50-52 С. По закінченні затирання масу повільно нагрівають до 70 С та витримують при цій температурі 30 хв., потім доводять масу до кипіння та кипятять ще 30 хв. По закінченні кипятіння несолоджену частину затору охолоджують до 50-52 С шляхом додавання холодної води. Потім в апарат додають решту солоду і витримують 15-20 хв. Далі підігрівають затор до 63 С, додають молочну кислоту та витримують ще 15-20 хв. Потім продовжують підігрівати до температури 72 С та витримують до остаточного оцукрювання (30-40 хв.). Після закінчення оцукрювання жидку частину затору (приблизно 40 мас.%) перекачують в інший апарат, а решту - кипятять 30 хв. Потім змішують обидві частини затору, внаслідок чого маса набуває температури 75-77 С. Через 10 хв. Затор подають на фільтрацію.

Такий спосіб затирання дозволяє використовувати будь-яку сировину та домагатися максимального виходу екстракту. А також, сусло отримане двох відварним способом, краще освітлюється перед зброджуванням.

Для фільтрування затору використовується фільтраційний чан, оскільки нові фільтр-чани мають сучасну конструкцію й оптимальну автоматичну систему керування, що забезпечує технологічні вимоги до поділу затору на прозоре сусло й дробину й знижує до мінімуму втрати на експлуатацію й технічне обслуговування. Завдяки їх використанню одержують високоякісне сусло з одночасним раціональним використанням води, високим виходом екстрактивних речовин, економією електроенергії й при цьому немає необхідності міняти фільтруючі серветки, як у фільтр-пресі.

У цей час існують різні варіації кип'ятіння сусла й у різних по конструкції апаратах, але в даному випадку використовується динамічне кип'ятіння при низькому надлишковому тиску з використанням внутрішнього кип'ятильника. Як відомо, при температурі вище 100°С ряд біохімічних процесів протікає швидше, тому необхідно підвищити тиск у апараті. При динамічному кип'ятінні з низьким надлишковим тиском немає тривалої стадії витримування при надлишковому тиску, а постійно проводиться почергове підвищення й скидання тиску. У результаті сусло кип'ятиться 60-70 хвилин і ступінь випаровування становить близько 6%.

Переваги застосування внутрішнього кип'ятильника:

1. проста й надійна конструкція в поєднанні з більшим строком експлуатації;

2. зручне застосування СІР мийки;

3. відсутність необхідності в ізоляції кип'ятильника;

4. відсутність необхідності в додаткових площах.

Але при нагріванні до температури кипіння виникає стадія нестабільної роботи, що несприятливо впливає на склад сусла; цей істотний недолік усувається примусовою циркуляцією сусла насосом.

Також використовується система енергозбереження. До витяжної труби апарата підключається конденсатор вторинної пари, у якому пара, конденсуючись, нагріває воду.

В проекті передбачено використання гранульованого хмелю, який дозволяє краще використовувати складові хмелю, склад яких майже не змінюється і при тривалому зберіганні. Перевагою гранульованого хмелю є підвищена концентрація гірких речовин і понижений вміст полі фенольних речовин. Економія при охмеленні досягає 25-30%.

Також для збільшення ступеню виходу гірких речовин хмелю буде проводитись процес ізомеризації. Це процес перетворення - кислоти у ізо-- кислоту, з використанням оксиду магнію в якості каталізатору.

Освітлення сусла передбачається у гідроциклонному апараті. Він є найбільш економічною альтернативою всім іншим способам видалення осадів, оскільки на цей процес витрачається мало часу, його пристрій дуже простий, а внаслідок цього нескладні монтажні, демонтажні й ремонтні роботи. У вірпулі сусло мінімально контактує з киснем, у порівнянні з іншими методами.

Для охолодження сусла буде застосовуватися пластинчастий холодильник, оскільки в цього теплообмінника є значні переваги, наприклад:

1. потребує маленької площі для розміщення;

2. має дуже гарну теплопередачу;

3. легко очищується та миється системами СІР;

4. сусло затримується в холодильнику на дуже короткий час;

5. простий в управлінні та обслуговуванні.

Бродильне відділення. Схема бродіння та доброджування пива періодичним способом вибрана за умов невеликого об'єму виробництва пива за рік. Така схема дозволяє випускати широкий асортимент продукції і швидко переходити від виробництва одного сорту пива до іншого.

Передбачений розлив пива в пляшки 0,5 та кеги ємністю 30 л на автоматичних лініях розливу.

2. Опис технологічної схеми виробництва пива, умов проведення технологічних процесів, особливостей роботи обладнання

Основне виробництво складається з таких ділянок:

1. варильний цех;

2. цех бродіння та доброджування,

3. цех фільтрації та стабілізації пива.

Очищення та подрібнення зернопродуктів. Солод та ячмінь із зерносховища подається в бункери добового запасу солоду та несолодженої сировини. Зерно перед надходженням в бункери зважують для обліку на автоматичних вагах. Для додаткового очищення від домішок солод та несолоджену сировину подають на повітряно-ситовий сепаратор. Відокремлені домішки утилізують.

Дроблення солоду здійснюється в дробарці мокрого помелу із замочним кондиціюванням, що складається з бункера з конічним випуском, камери кондиціювання, двох вальців і насоса. Підготовлений солод надходить у бункер дробарки, потім він попадає в камеру замочного кондиціювання, де солод протягом 50-60 с контактує при 60°С з 60 л води/100 кг солоду. За цей короткий час увібрати воду встигають тільки оболонки, підвищивши свою вологість до 18-22% і здобувши еластичність. Така ж кількість води захоплюється поверхнею зерен. Замочений солод потрапляє через живильний валик на пару дробильних вальців з дуже вузьким зазором. Тут вміст зерна видавлюється із практично неушкодженої оболонки майже без опору й виходить із гладкою поверхнею. Потім помел за допомогою зрошувальних форсунок перемішується з водою, температура якої дорівнює температурі початку затирання, і розташованим знизу насосом затор перекачується в заторний чан. Швидкість обертання вальців змінюється залежно від ступеня розчинення солоду: погано розчинений солод має більш тверді зерна, через що дробарка споживає більше електроенергії. Система керування зменшує швидкість вальців, забезпечуючи необхідний більш тривалий час замочування.

Підготовлений ячмінь надходить у вертикальну молоткову дробарку, що складається з кожуха та ротора з вертикальним приводом, що перебуває над ним. Тонкою струєю зерна ячменя в кожусі захоплюються й дробляться змінними сталевими бичами, які обертаються за допомогою ротора з коловою швидкістю від 60 до 100 м/с, розбиваючи зерна ячменя поки частки не проваляться через отвір нерухомо встановленого ситчастого барабана. Далі ячмінь подається в передзаторник, де змішується з водою температури початку затирання. З передзаторника суміш подрібненого ячменя й води перекачується в заторний апарат, при цьому закачування відбувається знизу для зменшення контакту з киснем повітря.

У заторному чані змішуються дроблені солод і ячмінь із водою, що має температуру початку затирання. Обігрів чана здійснюється парою (Р = З атм) через приварені до зовнішньої поверхні днища апарата і його обичайки напівтруби, розташовані у вигляді спиралі. Конденсат, що утворюється, відділяється за допомогою конденсатовідвідників і потрапляє в лінію конденсату. При нагріванні й перекачуванні працює мішалка, що приводиться в дію механічним приводом і має кілька швидкостей. Затор витримується при певних паузах - білковій, мальтозній і оцукрюючій. Потім затор перекачується у фільтраційний апарат. Вторинна пара при затиранні та фільтруванні видаляється в атмосферу.

Фільтр-чан є циліндричною ємністю, на перфорованому подвійному дні якої перебуває дробина та розпушувач з ножами. Спочатку підситовий простір заповнюється гарячою водою, потім знизу подається із заторного апарата затор. Перше мутне сусло вертається назад у фільтр-чан. Коли піде прозоре сусло, воно переводиться у сусловарильний котел. Залежно від диференційного тиску розпушувач автоматично піднімається або опускається й змінює швидкість обертання. До апарату зверху підводиться гаряча вода (77-78°С) і подається через форсунки на стадії промивання дробини. Промивні води перекачуються в танк промивних вод. Дробина вивантажується в бункер дробини, де вона подається в роздавальний бункер.

Сусло подається в котел знизу та при повному заповненні починається кип'ятіння. Сусловарильний апарат обладнаний внутрішнім кип'ятильником з розподільним екраном. У кип'ятильнику піднімається сусло, що нагрівається парою. У конусі, що звужується кипляче сусло прискорюється й, піднімаючись над рівнем поверхні сусла в котлі, розподіляється по цій поверхні широким віялом за допомогою розподільного екрана, що сприяє гарному випару й у той же час забезпечує постійність рівня сусла в апараті.

Спочатку відбувається 10 хвилинне попереднє кип'ятіння, потім наприкінці цієї стадії клапан витяжної труби для вторинної пари закривається й тиск у котлі піднімається до 1,21 бар. Температура підвищується до 105°С. Потім тиск знижується до 1,09 бар, а температура відповідно знижується до 102°С. Щоб прискорити зниження тиску, підведення свіжої пари перекривається й водяний регулюючий контур накопичувача теплової енергії включається на повну потужність. Після стадії скидання тиску тривалістю 2 хв. знову відкривають подачу пари й весь процес повторюється. Проводяться послідовно один за одним 6 таких підвищень-скидань тиску.

Охмеління сусла відбувається СО2-екстрактом хмелю (4%) та ізомеризованим гранульованим хмелем (96%). Для охмеління сусла гранульованим хмелем встановлена установка ізомеризації, що складається з ємності для ізомерізації, теплообмінника для підігріву води та насоса для циркуляції та перекачки суспензії у сусловарильний апарат.

Гаряча вода поступає через теплообмінник нагріву в ємність ізомеризації хмелю. В ємність задається розрахована кількість хмелю на одну варку та розрахована кількість MgO, розведеного у гарячій воді. Під час циркуляції суміші відбувається процес ізомеризації. Наприкінці циркуляції суспензія перекачується у сусловарильний котел.

На кожний кілограм заданої - кислоти потрібно 0,2 кг MgO. Температура води має бути мінімум 82-84°С. Температура суспензії повинна бути 80°С, використовуючи 1 гл води температурою 82-84°С на кожний кілограм - кислоти. Можуть використовуватись більш високі температури води, це може прискорити процес ізомерізації, але не підвищує кінцевий вихід. Більш низька температура зменшує вихід ізомерізації. Мінімальний час проведення процесу - 20 хвилин.

Після закінчення кип'ятіння, сусло перекачується у вірпул. Впуск сусла здійснюється тангенціально через впускний отвір, що перебуває в нижній третині обичайки. Видаляється сусло через три випускних бічних отвори з різною швидкістю. Вивантаження суспензій з вірпула здійснюються за допомогою нерухомо встановлених форсунок на дні.

Сусло з вірпула перекачується через охолоджувач сусла. Він являє собою пластинчастий теплообмінник, у якому холодоагентом є холодна вода.

Сусло після холодильника при температурі 5-7°С направляють у підготовлені чани головного бродіння.

Бродіння по класичній періодичній схемі проводять у горизонтальних циліндричних танках.

Танки виготовляються з алюмінію або сталі. Чистий алюміній, вкритий тонкою оксидною плівкою, стає стійкий проти корозії і не має потреби в додатковому покритті внутрішньої поверхні.

Танки для головного бродіння оснащуються теплообмінною поверхнею з розрахунку 0,2 м на 1 м місткості, а також миючими голівками. При монтажі танків був забезпечений ухил до пускового крану, рівний 0,02°; відстань від підлоги до спускного штуцера не менш 500 мм.

Бродильні танки відрізняються від танків доброджування лише наявністю теплообмінних поверхонь.

Бродильні танки заповнюють охолодженим суслом знизу. При цьому в струмінь сусла із дріжджових монжю вводять засівні дріжджі.

Оксид вуглецю, що виділяється при бродінні, направляють у газгольдер, а потім у вуглекислотний цех для очищення й компремування.

Молоде пиво із бродильних танків спеціальними пивними насосами передаються в танки для доброджування й дозрівання. Осілі дріжджі з танків знімають за допомогою вакуум-насосів, що створюють розрідження в дріжджових монжю. Для очищення дріжджів передбачається установка вібросита. Операції по промиванню та зберіганню посівних дріжджів роблять у тих же монжю, за допомогою яких дріжджі знімають і задають у сусло. Товарні ж дріжджі направляють у збірник для товарних дріжджів, звідки вони подаються на фільтр-прес. У фільтр-пресі залишки пива направляють у танк-збірник для пива, а віджаті товарні дріжджі надходять на реалізацію.

Після цеху бродіння та доброджування пиво направляють в цех фільтрації та пастеризації, звідки відфільтроване і пастеризоване пиво поступає на ділянку розлива.

3. Організація технохімічного контролю

Правильна організація роботи заводської лабораторії забезпечує безумовне і повне функціонування всієї системи контролю виробництва. Об'єкти, методи, періодичність контролю і показники якості зведені в спеціальні схеми, затверджені керівними органами галузі. Схеми контролю виробництва пива наведені в таблицях 3.1, 3.2.

Схеми контролю містять такі об'єкти: сировина основна та її замінники; технологічний процес з аналізом його параметрів та якості напівпродуктів; готова продукція з оцінкою її якості; допоміжні матеріали; відходи з оцінкою можливості використання їх як вторинної сировини.

Контроль виконують працівники заводської або цехової лабораторій, а також працівники виробництва безпосередньо на робочих місцях під керівництвом майстрів.

Вхідний контроль якості сировини та матеріалів обов'язково має супроводжуватись якісними посвідченнями постачальника. 4

Таблиця 3.1 - Схема технохімічного контролю сировини та допоміжних матеріалів. 4

№ пп	Об'єкт контролю	Показники, що контролюються	Періодичність, місце відбору проб	Метод визначення	Примітка
1	2	3	4	5	6
1.	Солод	Смак, аромат, колір Екстрактивність Вологість Кислотність Прозорість лабораторного сусла Оцукрювання Розчинення Кількість скловидних та борошнистих зерен	Кожна партія при прийманні	ГОСТ 10967-90 ГОСТ 29294-92 -«- -«- -«- -«- -«- ГОСТ 10846-91 Інструкція по ТХКПП
2.	Ячмінь	Вологість	Кожна партія при прийманні	ГОСТ 3586.5-93
		Крупність		ГОСТ 13586.2-81
		Вміст білка		ГОСТ 10846-91
		Здатність до проростання		ГОСТ 10968-88
		Зараженість шкідниками		ГОСТ 13586.4-83
		Масова доля сміттєвої та зернової домішок		ГОСТ 13586.2-81
3.	Вода	Смак, запах, прозорість	1 раз на місяць	ГОСТ 3351-74
		Загальна жорсткість	-«-	ГОСТ 4151-72
		Вміст заліза	-«-	ГОСТ 4011-72
		Вміст хлоридів	-«-	ГОСТ 4245-72
		Вміст нітритів	-«-	ГОСТ 4192-82
		Вміст нітратів	-«-	ГОСТ 18826-73
		Вміст сухого залишку	-«-	ГОСТ 18164-72
		Вміст фтору	-«-	ГОСТ 4386-81
		Вміст залишкового активного хлору	-«-	ГОСТ 18190-72
4.	Хмельові гранули	Запах, колір	Кожна партія при прийманні	ГОСТ 21948-76
		Вміст а-кислоти
		Вологість
5.	Кислота молочна	Зовнішній вигляд Масова частка загальної молочної кислоти Масова частка прямотитрованої молочної кислоти	Кожна партія при прийманні	ГОСТ 490-79
6.	Кизельгур	Органолептичні показники	Кожна партія при прийманні	ТУУ 18.326- 96
7.	Двоокис вуглецю	Наявність запаху та смаку Об'ємна частка двоокису вуглецю Наявність мінеральних олій	Кожна партія при прийманні; за необхідністю	ГОСТ 8050-85 -«- -«-
8.	Пляшки скляні	Зовнішній вигляд, колір Наявність бульбашок Діаметр горлечка Місткість Опір внутрішньому тиску	Кожна партія при прийманні	ГОСТ 10117-91 -«- ГОСТ 24980-81 -«- ГОСТ 13904- 93
9.	Ящики пластмасові багатооборотні	Зовнішній вигляд Розміри Міцність	Кожна партія при прийманні	ДСТУ 3778-98 -«- -«-
10.	Етикетка	Зовнішній вигляд, форма Розміри Маса 1 м2	Кожна партія при прийманні	ТУУ 18.295-95 -«- -«-
11.	Кроненпроб-ка	Зовнішній вигляд Розміри Якість заливки	Кожна партія при прийманні	ГОСТ 10.167-88 -«- -«-
12.	Натр їдкий технічний	Зовнішній вигляд Масова частка гідроксида натрію	Кожна партія при прийманні	ГОСТ 2263-79 -«-
13.	Азотна кислота технічна	Зовнішній вигляд Масова частка азотної кислоти	Кожна партія при прийманні	ГОСТ 701-89 -«-

Таблиця 3.2 - Схема технохімічного контролю технологічного процесу. 4

№ пп	Об'єкт контролю	Показник, що контролюється	Місце відбору проб	Періодичність контролю	Хто контролює	Метод визначення
1	2	3	4	5	6	7
1.	Солод	Вологість	Силос	Не рідше 1 разу на добу	Інженер 3 якості	ГОСТ 29294-92
2.	Подрібнення	Кількість та температура води	Дробарка	Постійно	Автоматично
3.	Затор	Оцукрювання Час витримки на паузі	Заторний чан	Кожний затор	Оператор	Інструкції я з технохімічною контролю
4.	Сусло, промивна вода,	Прозорість, оцукрювання, масова частка CP у початковому суслі, промивних вод	Фільтр- чан	-«-	-«-	-«-
5.	Охмелене сусло	Час кип'ятіння, тиск, масова доля CP, рН, оцукрювання, кислотність, коагуляція білка	Сусловарильний котел	Кожна варка		-«-
		Масова частка CP, оцукрювання, кислотність, рН, колір			Інженер з якості	-«-
		Гіркота, Кінцевий ступінь зброджування, амінний азот, в'язкість	-«-	Вибірково не рідше 1 разу в 2 тижні		-«-
6.	Освітлене сусло	Масова частка CP, час витримки у вірпулі	Вірпул	Кожна варка	Оператор	-«-
7.	Охолоджене сусло	Масова частка CP, температура	Після теплообмінника	-«-	-«-	Цукроміром, термометром
8.	Молоде пиво	Видимий екстракт, температура	ЦКТ	Кожний ЦКТ 1 раз за добу	Нач. зміни	Цукроміром, термометром
		Вміст діацетила	ЦКТ	Кожний ЦКТ перед викачкою	Інженер 3 якості	Вимоги компанії виробника
9.	Доброджене пиво	Масова частка CP, масова частка спирту, кислотність, колір, вміст дійсного екстракту, дійсний ступінь зброджування, рН	ЦКТ			Інструкція з технохімічного контролю
10	Кізельгур	Кількість, що намивається	Дозатор фільтру	Кожна намивка	Оператор	Зважування
11	Фільтр	Тиск на фільтрі	Фільтр	Постійно при фільтрації		Манометром
12	Фільтроване пиво	Мутність фільтрованого пива	Вихід з фільтра	-«-	Автоматично
13	Готове пиво у форфасах	Масова частка CP,масова частка спирту, вміст СО2 і О2	Форфас	Кожний форфас	Інженер 3 якості	Інструкція з технохімічного контролю
14.	Готове пиво у пляшках	Масова частка CP,масова частка спирту, кислотність, колір, вміст дійсного екстракту, дійсний ступінь зброджування, вміст СО2, висота піни, піностійкість, гіркота	3 пляшки	Кожну партію	-«-	ГОСТ 12787-81 ГОСТ 12790-81 ГОСТ 12788-87 ГОСТ 12789-87 ГОСТ 30060-93
15.	Миючий розчин для пляшок	Концентрація	Пляшкомиюча машина	1 раз за зміну	-«-	Інструкція з технохімічного контролю

4. Технологічні розрахунки

4.1 Розрахунок матеріального балансу

Розрахунок робиться на 100 кг зернопродуктів, що витрачаються на готування пива з наступним перерахуванням на 1 дал і на річний випуск продукції.

Продуктивність заводу, що проектується - 3 млн. дал пива на рік. У розрахунку враховуються екстрактивність і вологість зернопродуктів, виробничі втрати екстракту. Розрахунок ведеться відповідно до розробленої рецептури.

Випуск продукції розрахуємо по роботі цеху розливу протягом року. Дане пиво готується із використанням 80% солоду й 20% ячменя, тобто на 100 кг сировини, що витрачається, доводиться 80 кг солоду й 20 кг ячменя.

При вологості солоду 4,5% , а ячменя - 14,5% кількість сухих речовин у заторі буде, кг:

у солоді: 80(1 - 0,045) = 76,4;

у ячмені: 20(1 -0,145) = 17,1.

Всього сухих речовин в сировині, кг:

76,4+ 17,1 =93,5.

Приймаємо екстрактивність солоду 79%, а ячменя - 75% від маси сухих речовин [6]. Тоді вміст екстрактивних речовин в сировині буде, кг:

у солоді: 76,4 * 0,79 = 60,36;

у ячмені: 17,1 * 0,75 = 12,83.

Всього екстрактивних речовин міститься, кг:

60,36 + 12,83 = 73,18.

Частина екстракту (1,75% від маси зернопродуктов, що затираються [4]) втрачається у дробині, тому у сусло перейде екстрактивних речовин, кг:

73,18(1 - 0,0175) = 71,9.

Кількість сухих речовин, що залишилася у дробині, визначають як різницю між масою зернопродуктів та масою екстрактивних речовин, що переходять у сусло, кг:

93,5 - 71,9 = 21,6.

Вихідними даними для розрахунку кількості проміжних продуктів є значення початкової концентрації сусла та об'ємних втрат на стадіях виробництва пива. Кількість проміжного продукту розраховується таким чином.

Гаряче сусло. Відповідно до проведеного розрахунку в сусло переходить 71,9 кг екстрактивних речовин.

При встановленій концентрації сусла 11% з отриманої кількості екстрактивних речовин вийде сусла, кг:

(71,9 * 100)/11 = 653,54.

Об'єм сусла при 20°С (при відносній густині сусла 1,0442 [6]) складатиме, л:

653,54 / 1,0442 = 625,97 .

Об'єм гарячого 11%-го сусла з врахуванням його теплового розширення в 1,04 рази дорівнює, л:

625,97 * 1,04 = 651,01.

Холодне сусло. Втрати сусла у відстої при освітлені, стисненні, на змочування трубопроводів приймаються у відповідність із нормами технологічних втрат [4]. Для 11%-го пива вони становлять 5,8% від обсягу гарячого сусла, приведеного до обсягу при 20°С. Таким чином, обсяг холодного 11%-го сусла складатиме, л:

(651,01/1,04) * (1 - 0,058) = 589,67.

Молоде пиво. Втрати в бродильному цеху до об'єму холодного сусла складають 2,5%. При цих втратах об'єм молодого пива складає, л:

589,67(1 - 0,025) = 574,92.

Фільтроване пиво. Втрати у цеху доброджування та фільтрації складають до об'єму молодого пива 2,3%. При цих втратах кількість фільтрованого пива, л:

574,92(1 - 0,023) = 561,7.

Товарне пиво. Втрати товарного пива до об'єму відфільтрованого пива при розливі у пляшки складають 2,5%. У підсумку кількість товарного пива буде, л:

561,7(1 -0,025) = 547,66.

Сумарні видимі витрати по рідкій фазі визначаються по різниці об'ємів холодного сусла і товарного пива, л:

589,67 - 547,66 = 42,01.

або в % до об'єму холодного сусла:

42,01 * 100/589,67 = 7,12 .

Хміль. Норма гіркоти складає Гс = 0,8 г/дал. Сусло охмеляється з використанням гранульованого хмелю та СО2-екстракту хмелю.

Нг1ж= (4.1)

де Нгж - норма внесення гранульованого хмелю, г/дал;

Гсж - норма гірьких речовин пива, г/дал;

г - вміст а-кислоти у гранульованому хмелі, %;

n - масова частка внесення гранульованого хмелю;

w - вологість гранульованого хмелю, %.

Норма внесення гранульованого хмелю, при масовій частці його внесення 90%, г/дал:

Нг1ж= =0,40

Витрати повітряно-сухого гранульованого хмелю, г/дал :

Нг2ж = (4.2)

де Пж - втрати за рідкою фазою, %.

Нг2ж = = 0,69

Норма внесення СО2-екстракту хмелю, при масовій частці його внесення 5%, г/дал:

де е - вміст -кислоти у екстракті, %, е = 50%.

Не1ж = (4.3)

Не1ж = = 0,064.

Витрати СО2-екстракту хмелю, г/дал:

Не2ж = (4.4)

Не2ж = = 0,11.

Молочна кислота. Витрачається для підкислення затору з розрахунку 0,08 кг 100%-вої молочної кислоти на 100 кг зернової сировини. Або 0,2% 40%-вої молочної кислоти до маси зернової сировини.

Пивна дробина. Кількість утвореної пивної дробини вологістю 86% [4] визначається множенням кількості сухих речовин, що залишаються в дробині, на коефіцієнт 100/(100 - 86) = 7,14. Кількість пивної дробини при варінні сусла, кг:

21,6 - 7,14= 154,28.

Відстій при доброджуванні. Кількість відстою при витримці пива виходить на 100 кг витрачених зернопродуктів 1,71 л, [4].

Надлишкові дріжджі. Витрата дріжджів з вологістю 86% на 10 дал пива, що бродить в циліндроконічних бродильних апаратах - 1,53 л [4]. Половина надлишкових дріжджів використовуються в якості засівних, а інша половина є відходом. Кількість дріжджів, що йдуть у відходи, визначається множенням кількості товарного пива в літрах на 0,01 і становить, л:

547,66 * 0,01 = 5,48.

Діоксид вуглецю. З рівняння бродіння виходить, що 342 г збродженої мальтози утворять 176 г діоксиду вуглецю. Якщо прийняти, що зброджений екстракт представляє собою мальтозу, тоді можна розрахувати кількість виникаючого діоксину вуглецю наступним чином. У бродильне відділення надійшло холодного сусла, кг:

589,67 * 1,0442 = 615,73,

де 1,0442 - відносна густина 11%-го сусла.

У ньому міститься екстрактивних речовин, кг:

615,73 * 0,11 = 67,73.

При дійсному ступені зброджування 11%-го пива 50% [4] утворюється діоксиду вуглецю, кг:

67,73 * 0,5(176 / 342)= 17,43.

Частина СО2, що утворюється (0,35% від маси холодного сусла [4]) зв'язується з пивом, кг:

615,73 * 0,0035 = 2,16.

Виділяється у атмосферу така кількість діоксиду вуглецю, кг:

17,43 - 2,16= 15,27.

Маса їм3 С02 при 20°С та тиску 0,1 Мпа складає 1,832 кг. Об'єм діоксиду вуглецю, що виділяється у атмосферу, м :

15,27 * 1,832 = 27,98.

Кількість утилізованого діоксиду вуглецю, що виділяється при головному бродінні, на 1 дал товарного пива, г:

15270 / 54,76 = 278,85.

Поправний брак пива. Утворення такого пива по нормативах допускається до 2%.

Таблиця 4.1- Матеріальний баланс

Продукти	На 100 кг зернової сировини	На 1 дал пива	На 3 млн. дал на рік
Зернова сировина, кг:
світлий солод	80	1,461	4382299
ячмінь	20	0,365	1095575
Всього, кг	100	1,826	5477874
Інші види сировини, кг:
хміль:
гранульований	0,000013	0,00069	2070
С02-екстракт	0,000002	0,00011	330
молочна кислота	0,08	0,00146	4382
Проміжні продукти, л:
гаряче сусло	651,01	11,89	35661524
холодне сусло	589,67	10,77	32301111
молоде пиво	574,92	10,50	31493583
фільтроване пиво	561,7	10,26	30769231
товарне пиво	547,66	10	30000000
Відходи:
Пивна дробина, кг	154,28	2,82	8451447
Відстій доброджування, л	1,71	0,03	93672
Надлишкові дріжджі, л	5,48	0,10	300000
Діоксид вуглецю, кг	15,27	0,28	836613

4.2 Розрахунок основного та допоміжного обладнання

Варильні агрегати - це основне устаткування, по продуктивності якого розраховується все інше обладнання варильного відділення пивоварного підприємства. їх підбирають за добовою витратою зернопродуктів у найбільш напружений період роботи варильного цеху. З найбільшим навантаженням вони працюють у другому і третьому кварталах року.

Варильне відділення працює 323 дні на рік. Вибране обладнання дозволяє проводити 5 варок на добу.

Тоді варок на рік:

323 * 5 = 1615

Виходячи з потужності заводу і кількості варок визначємо скільки товарного пива ми маємо здобути з однієї варки, дал:

3000000/1615= 1858

Вихід пива з 1т зернопродуктів складає 547,66 (табл. 4.1), тоді необхідний засип, т:

1858 / 547,66 = 3,4

Приймаємо необхідний засип 3,5 т.

Обладнання розраховується на основі матеріального балансу (табл.4.1).

Продуктивність варильного цеху (у дал) визначається за формулою:

Q = СТМ/Р, (4.5)

де Q - кількість готового пива в не ремонтний період (табл.4.1), дал;

С - кількість робочих діб варильного цеху у місяць (28,5);

Т - кількість циклів варильного агрегату у добу;

М - маса сировини, що одночасно переробляється, кг;

Р - витрата сировини на 1 дал пива (табл. 4.1), кг.

Розрахуємо потужність варильного цеху, що працює у році рівномірно:

Qмic = 28,5 * 5 * 3500 / 1,826 = 273144 дал/міс;

Qpiк = 273144 * 11,33 = 3094725 дал/рік,

де 11,33 - кількість робочих місяців на рік.

Геометричний об'єм апарату (м3) визначимо за формулою:

V = D2H/4 + h1,/6 [3(D/2)2 + h12] + h2/6 [3(D/2)2 + h22], (4.6)

де D - діаметр апарата, м;

H - висота циліндричної частини апарата, м;

h1 - висота кришки, м;

h2 - висота днища, м.

Заторний апарат. Місткість заторного чану розрахуємо для гарячого 11%-го сусла, м3:

0, 651 -3500/100 = 22,7,

де 3500 - маса зернопродуктів на 1 варку, кг;

0,651 - об'єм 11%-го сусла на 100 кг зернопродуктів, м/100 кг зернопродуктів;

100 - маса зернопродуктів, що приходиться на 651 л 11%-го сусла.

Приймаємо корисний об'єм заторного чану 23 м .

При D = 3 м, Н = 3 м, h[ = 1,5 м и h2 = 0,75 м геометричний об'єм одного заторного апарата дорівнює, м3 :

Vс = * З2 * 3/4 + * 1,5/6 * [3(3/2)2 + 1,52] + * 0,75/6 * [3(3/2)2 + 0,752] = 31.

Сусловарильний котел. Місткість сусловарильного котла розрахуємо для 11%-го сусла з урахуванням кількості промивної води (табл. 4.2), м :

(35/5) + 0,651 * 3500/100 = 22,9,

де 120 - кількість води на промивання пивної дробини, м3/добу;

5 - кількість варок за добу;

0,651 -- об'єм гарячого 11%-го сусла на 100 кг зернової сировини, м3/100 кг зернопродуктів (табл. 4.1);

3500 - маса засипу на одну варку, кг;

100 - маса зернопродуктів, що приходиться на 651 л 11%-го сусла, кг.

Приймаємо робочий об'єм сусловарильного котла 54 м3.

Геометричний об'єм сусловарильного апарату при D = 3m, Н = 4, hi = 1,5 м и h2 = 1 м буде, м :

Vс = * З2 * 4/4 + * 1,5/6 * [3(3/2)2 + 1,52] + * 1/6 * [3(3/2)2 + 12] = 39.

Фільтраційний апарат. За практичними даними рекомендується на 1 т зернопродуктів, що затираються приймати 6-7 м його місткості та 5 м його необхідної площі фільтрації. Висота слою дробини 0,3 м. Кожні 100 кг сухих зернопродуктів дають 180 л сирої дробини [4]. За цих умов площа фільтрації апарата буде, м2:

S = BM / (h * 100), (4.7)

де В - вихід сирої дробини з 100 кг зернопродуктів, що затрираються,м3;

М - маса зернопродуктів, що затираються, кг;

h - висота слою дробини на фільтраційних ситах, м.

S = 0,18 * 3500/(0,3 * 100) = 21.

Діаметр апарату, м:

D = (4.8)

D = = 5,2.

На одну варку йде 3,5 тон зернової сировини, при цьому рекомендується на 1 т зернопродуктів, що затираються приймати 6-7 м його місткості, тоді повний об'єм апарата, м :

Уф = 3,5 * 7 = 24,5.

Висота апарата, м:

Н = Vф/ S, (4,9)

Н = 24,5/21 = 1,17

Дробарка солоду. Бункер дробарки мокрого помелу повинен вміщати солод на одну варку, тобто 2800 кг. При насипній щільності солоду 530 кг/м3 корисний об'єм бункера складає, м3 :

Vб = 2800/530 = 5,5.

Діаметр бункера визначається за допомогою трьох параметрів - висоти циліндричної частини бункера (Н = 2,5 м) та висоти конічної частини (h = 0,5 м) та об'єму бункера (V = 5,5 м3 ), м:

D = 2 (4.10)

D = 2 = 1,6.

Продуктивність дробарки повинна забезпечувати помел солоду на одну варку за 30 хвилин, кг/год:

2800 * 60 / 30 = 5600 .

Молоткова дробарка. Молоткова дробарка необхідна для дроблення не солодженого ячменя. Дробарка повинна забезпечити помел ячменя на одну варку (700 кг) за 30 хвилин. Продуктивність дробарки буде, кг/год:

700 * 60/30 = 1400 .

Сусловий насос. У зв'язку з прийнятим режимом варки сусла перекачка охмеленого сусла з сусловарильного апарату продовжується 20 хв. У одній варці 22,9 м3 сусла, тоді подача сусла насосом, м3 /год:

22,9 * 60 / 20 = 69.

Для перекачування гарячого сусла використовуються відцентрові насоси одноступінчасті, консольного типу, призначені для подачі води або іншої рідини температурою 100-110°С.

Вірпул. Апарат являє собою вертикальний великий закритий резервуар з плоским, трохи з уклоном, днищем. Гаряче сусло на протязі 15-20 хвилин насосом тангенціально зі швидкістю 20-25 м/с уводять через сопло діаметром 40-80 мм, розташоване вище днища на 0,5-1 м з нахилом 10-20°. Вірпул повинен уміщати в себе одну варку, тому його робочий обсяг дорівнює кількості сусла - 29,9 м3. Відношення висоти до діаметра складає приблизно 1:1 [6]. Приймемо його діаметр 4 м та висоту 4,5 м (D = 4 м, Н = З м). Тоді геометричний об'єм його буде, м3:

VB = Н D2 / 4 (4.11)

VB. = 3 * * 42/4 = 37,7.

В бродильних апаратах головного бродіння при температурі 6-7°С пиво бродить на протязі 7,5-8 діб. Звичайно встановлюють апарати прямокутної форми закритого чи відкритого типу із змійовиками для охолодження чи циліндричні горизонтальні апарати.

Технічна характеристика бродильного апарата ЧБ-15

Повна місткість,м3 15

Площа поверхні охолодження, м2 3,7

Діаметр, мм

суслопровода 50

охолоджуючого змійовика 50

Габаритні розміри, мм

довжина 3175

ширина 2650

висота 2330

Маса,кг 2150

Для зручності у роботі та обліку продукції бродильного цеху місткість апаратів приймаємо кратною об'єму охолодженого сусла, що отримується з 1 варки. З матеріального балансу кількість холодного сусла, отриманого з 100 кг зернопродуктів, дорівнює 589,67 л.

Об'єм холодного сусла з 1 варки складає, л:

589,67 * 3500 / 100=20638,45.

Повна місткість апарата для приймання сусла 1 варки при коефіцієнті заповнення 0,9 складатиме, л:

20638,45 / 0,9 = 22931,61 чи 22,93 м3.

Приймаємо до установки бродильні апарати діаметром 2 м, місткістю 25 м3.

Потрібна кількість апаратів:

n6=Q/Vz, (4.12)

де Q - річна кількість охолодженого сусла

V - корисний об'єм одного бродильного апарату;

z -- кількість циклів бродильного апарату за рік.

Кількість циклів бродильного апарату визначається діленням кількості діб роботи бродильного апарату за рік на тривалість одного циклу. Для 11%-го пива кількість циклів бродильного апарату:

29,8 * 11,33/(7+ 0,083) = 48,

де 29,8 - кількість діб роботи бродильного цеху на місяць;

11,33 - кількість місяців роботи бродильного цеху на рік;

7 - тривалість бродіння пива, діб;

0,083 - час необхідний для заповнення, спорожнення та мийки апарату після кожного циклу, діб.

Необхідна кількість апаратів для пива, шт:

пб =32301111/20638,45-48 = 33 ,

Геометричні розміри апарату приймаються з формули для визначення об'єму циліндру

V=(D2/4)L (4.13)

Об'єм, що утворюється сферичними днищами, при розрахунку не враховують. Місткість апарату дорівнює 25 м3. При діаметрі 2 м довжина його складатиме, м:

L = 25 * 4/22 = 7,96

Приймаємо довжину L = 8м.

Вакуум-збірник для засівних дріжджів. Визначаємо їх місткість з річного зйому засівних дріжджів, рівного зйому надлишкових дріжджів, згідно матеріального балансу. При роботі бродильного відділення 11,33 місяці на рік та 29,8 діб на місяць добовий зйом засівних дріжджів, складатиме, л:

300000/(11,33 * 29,8) = 888,54

У відділенні засівних дріжджів приймаємо на зберігання 2-добовий зйом дріжджів, л:

1777,1 2 = 3554,2

При промиванні та зберіганні дріжджі розбавляють подвійним об'ємом води. При цьому необхідна місткість дріжджових вакуум-збірників складатиме, л:

3554,2 2 = 7108,4

Доцільно насінні дріжджі, що знімаються з 1 варки пива, зберігати у одному збірнику, л:

5,48 * 3500 / 100= 183,4

При розбавленні дріжджів подвійним об'ємом води необхідна місткість вакуум-збірника

183,4 * 2 = 366,8 л.

Приймаємо до установки вакуум-збірник для засівних дріжджів конструкції інституту Гіпрохарчпром-2 місткістю 500 л; їх необхідно, шт:

7108,4 / 500= 14.

Вакуум-збірник для надлишкових дріжджів. Надлишкових дріжджів виходить стільки ж, скільки засівних. Кількість монжю для надлишкових дріжджів розраховують на 2-добовий зйом, л:

888,54 * 2 = 1777,08.

При розбавленні подвійною кількістю води їх об'єм складає:

1777,08 * 3 = 5331,24.

Апарат для доброджування пива. Приймаємо, що апарат вміщує пиво одночасно з двох бродильних апаратів. Співвідношення між об'ємом молодого пива та охолодженого сусла згідно матеріального балансу:

10,50 / 10,77 = 0,97,

де 10,50 та 10,77 л - об'єми молодого пива та холодного сусла, одержаних на 1 дал готового пива.

В такому ж співвідношенні повинна знаходитись корисна місткість бродильних апаратів для доброджування, л:

20638,45 * 0,97 * 2 = 40038,6.

Повна місткість апарату для доброджування пива при коефіцієнті заповнення 0,98, м :

V = 40038,6/0,98 = 40855,7 чи 40,85 м3.

Приймаємо місткість апарата 41 м3. При діаметрі апарата 3200 мм довжина його циліндричної частини дорівнює, м:

L = 40,85 * 4/3,14 * 3,22 = 13 .

Кількість апаратів для доброджування визначається за формулою:

nд = Q/Vz. (4.14)

де Q - річна кількість молодого пива, л;

V - корисна місткість апарата для доброджування, л;

z - кількість циклів для доброджування на рік (15,4).

В результаті необхідно апаратів:

nд = 31493583 / 40038,6 * 15,4 = 51.

Пивні насоси. Пиво для охолодження на теплообмінниках перед сепаруванням подається плунжерними насосами. Продуктивність насосів визначається з умов роботи в найбільш напружений період пори року. Завод працює рівномірно. Фільтрація пива здійснюється на протязі 21 доби на місяць, або 238 діб у рік, у дві зміни по 7 годин. Тоді кількість пива, що подається в чан, складе, дал:

3000000 * 1,0256 / (238 * 2 * 7) = 923,4,

де 1,0256 - коефіцієнт перерахування товарного пива у фільтроване). Для розрахованої подачі приймаємо до установки 4 одноциліндрових плунжерних насоси подвійної дії, один з яких резервний з подачею 410 дал/год.

Технічна характеристика одноциліндрового плунжерного насоса подвійної дії

Подача, дал/год 410

Діаметр циліндра, мм 150

Ход поршня, мм 208

Число подвійних ходів поршня за хвилину 9,3

Максимальний тиск у нагнітальній лінії, МПа 0,3

Діаметр труб,мм

всмоктуючої лінії 50

нагнітаючої лінії 40

Потужність електродвигуна, кВт 1,4

Відділення розливу пива. Знайдемо продуктивність відділення розливу пива. Виходячи з умов завдання продуктивності пивоварного заводу та кількості робочих діб цеху на рік 238, усього розливається пива за добу, дал:

3000000 / 238 = 12605.

70% всього пива розливають у пляшки ємністю 0,5 л, а 30% - у кеги ємкістю 5 дал. Добова продуктивність розливу у пляшки складає, дал:

12605 * 0,70 = 8823,5.

У кеги, дал:

12605 * 0,30 = 3781,5.

Оскільки пиво розливають у пляшки ємкістю 0,05 дал, тоді годинна продуктивність розливу у пляшки, пляшок/год:

8823,5 / (0,05 * 24) = 7353.

Необхідно встановити лінію розливу у пляшки продуктивністю 10000 пляшок/год.

Годинна продуктивність розливу у кеги ємністю 5 дал, кег/год:

3781,5 / (5 -24) = 31,51.

Приймаємо годинну продуктивність розливу у кеги -- 32 кег/год. Тоді необхідно встановити лінію розливу у кеги продуктивністю 40 кег/год.

Необхідна кількість пляшок та кег визначається вихідними даними логістики та строку оборотності тари.

Складські приміщення.

Склад оборотних пляшок. Розраховують на 2-добовий запас з урахуванням площі, що необхідна для встановленя обладнання та проїзду навантажувача за формулою, м2:

Sо.п.= (4.15)

де q - добовий випуск продукції у пляшках, ящиків;

k1 - коефіцієнт, що враховує площу для встановлення обладнання та проїзду навантажувачів, k1 = 1,5 [5];

k2 - коефіцієнт, що враховує бій та брак у відділенні розливу, k2 = 1,03 [5];

k3 - коефіцієнт неравномірності перевезень, k3 = 1,3 [5];

n - кількість ящиків, що розміщуються на 1 м площі, n = 50 ящиків.

Оскільки в одному ящику вміщується 20 пляшок або 1 дал, то необхідна кількість ящиків за добу буде 8823,5 шт., тоді, м :

Sо.п. = = 708,9

Склад готової продукції у пляшках. Його розраховують за формулою 4.15, враховуючи, що k2 = 1,0009, м :

Sг.п. = = 688,85

Склад нових пляшок. Склад розраховують на поповнення тих пляшок, що не повертаються від споживачів та розбиваються на виробництві (в сумі 8,09%) на протязі двох діб при коефіцієнті неравномірності перевезень k3 = 2,

Sн.п. = (4.16)

де q - добовий випуск пляшкової продукції, ящиків;

50 - завантаження ящиків у пакетах на 1 м2 площі склада, шт.

Sн.п. = 114,2

Майданчик під навіси для зберігання ящиків та бочок. Проектується на 5-добовий запас ящиків (бочок) за умови укладання на 10 м2 площі 500 ящиків чи 150 бочок місткістю 50 л.

Склад готової бочкової продукції та склад порожніх бочок. Розраховують на 2-добовий запас бочок, але бочки розміщуються лише в 2 яруси, а наповнені пивом - в 1 ярус при збільшенні площі на 50%.

Таким чином, склад готової продукції буде в 2 рази більший ніж приймальне приміщення для оборотних бочок, м2:

So.б. = , (4.17)

де q - випуск кегового пива за добу, бочок;

10 - площа, на яку укладається 150 бочок, м2.

Оскільки в бочки ємністю 5 дал розливається за добу 37815 дал пива, то кількість кег у добу складає 37815/5 = 7563 шт. Тоді площа складу для оборотних бочок, м2 :

So.б. = = 100,8

А площа складу бочок готової продукції, м2:

Sб.г.= 100,8 2 = 201,6.

4.3 Теплові та енергетичні розрахунки

4.3.1 Розрахунок теплового балансу

Витрата пари на варку залежить від режимів затирання й від характеристики машин, що споживають пар. В основу розрахунку прийнятий наступний режим затирання. Вся кількість зернопродуктів затирається в одному апараті.

Для затирання за прийнятим режимом витрачується 6 л води, підігрітої до 56°С на 1 кг зерна. До заторного апарату потрапляє 3500 кг солоду та несолоджених матеріалів. При температурі холодної води 12°С у найбільш несприятливий період -- зимній -- витрата тепла для підігріву води, кДж:

3500 * 6 * 4,1868(56 - 12) = 3868603,

де 4,1868 - теплоємність води, кДж/(кг * К).

Кількість заторної маси, кг:

3500 * 6 + 3500 = 24500.

При температурі зернопродуктів, що затираються, 12°С та теплоємності сухих речовин зерна 1,423 кДж/(кг * К) температура заторної маси, °С:

(3500 * 1,423 * 12 + 3500 * 6 * 4,1868 * 56) / (3500 * 1,423 + 3500 * 6 * 4,1868) = = 53,64

Витрата тепла для підігріву затора до 77°С складатиме, кДж:

24500 * 3,46(77 - 53,64) = 2076865.

За добу на затирання витрачується тепла, кДж/добу:

5 * 2076865 = 10384325.

Витрата тепла на підігрів води для заливання сит фільтраційного апарата. З табл. 4.2 видно, що за добу на цю операцію потрібно 1260 кг гарячої води. Для її нагріву з 12 до 80°С потрібно тепла, кДж/добу:

1260 * 4,19 (80- 12) = 358999.

Витрата тепла на підігрів води для промивання пивної дробини. Для промивання дробини витрачується 35000 кг/добу води (табл. 4.2) з температурою 80°С. Витрата тепла на підігрів води на промивання дробини складатиме, кДж/добу:

35000 * 4,19(80 - 12) = 9972200.

Витрата тепла на кип'ятіння сусла. Загальна кількість сусла в сусловарильному апараті 28,25 м3. При густині сусла 1064 кг/м3 та теплоємності 3,96 кДж/(кг * К) [5] витрата тепла на підігрів його до кипіння буде, кДж:

28,25 * 1064 * 3,96(100 - 80) = 2380594 .

В процесі кип'ятіння випаровується 1,695 м3 води, тоді витрати тепла на випарювання цього об'єму складатимуть, кДж:

1,695 * 1000 * 2258,4 = 3827988,

де 1000 - густина води, кг/м ;

2258,4 - питома теплота пароутворення води, кДж/кг.

Витрати тепла на варку сусла при ККД котла 0,95 складатимуть, кДж: (2380594 + 3827988)/0,95 = 6535349.

За добу на кип'ятіння сусла витрачається тепла, кДж/добу:

6535349 * 5 = 32676745 .

4.3.2 Розрахунок потреб у холоді

У варильному відділенні холод витрачається на охолодження сусла до початкової температури бродіння в пластинчастому холодильнику. Сусло охолоджується холодною водою з 65 до 10°С. З 17,5 тон зернопродуктів, що переробляються за добу, виходить 113,93 м 11%-го сусла. При питомій теплоємності сусла 3,96 кДж/(кг * К) та густині 1,0442 кг/дм3 [5] для охолодження його необхідно відвести тепла, кДж/добу:

113930 * 1,0442 -3,96(65 - 10) = 25910731 .

Витрата холоду при бродінні та доброджуванні. Витрата холоду для відводу тепла, яке виділяється при головному бродінні.

При зброджуванні 1 кг мальтози виділяється 613,8 кДж/кг тепла [5]. Протягом року зброджується 3230111,1 дал холодного сусла.

При роботі бродильного відділення 11,33 місяців у році й 29,8 діб на місяць, або 338 діб у році, в добу повинно зброджуватися пивного сусла, дал:

3230111,1/338 = 9556,5.

При зброджуванні добової кількості сусла до 47%, повинно бути відведена наступна кількість тепла, кДж:

9556,5 * 1,0442 * 0,11 * 613,8 * 0,47 = 316665.

Витрата холоду для охолодження молодого пива.

Молоде пиво перед доброджуванням охолоджується до 4°С. Обсяг молодого пива у добу - 3149358,3/338 = 9317,6 дал. Для даного розрахунку приймаємо питому теплоємність пива 4,112 кДж/(кг-К) і щільність 1,018 кг/л. Тоді кількість холоду, яка необхідна для охолодження пива перед доброджуванням, складе, кДж:

9317,6 * 1,018 * 4,112(6 - 4) = 78007.

Витрата холоду для відводу тепла, яке виділяється при доброджуванні.