Материал: Д6078 Радионова ИЕ Проектирование пивоваренного завода Пример расчета

7. Расчет и подбор технологического оборудования

Производительность машин и аппаратов, а также пропускную способность различных емкостей рассчитывают на основании данных продуктового расчета и норм технологического проектирования. Рассчитав производительность оборудования, подбирают марку оборудования и его количество по каталогам, справочникам, альбомам или проспектам заводов-изготовителей. В каждом случае необходимо давать ссылку на литературный источник, из которого взята характеристика оборудования.

Прием и хранение сырья

В зависимости от месторасположения пивоваренного завода и его мощности зернопродукты могут поступать на завод железнодорожным или автомобильным транспортом, а также совместно тем и другим.

Все зерно, поступающее на завод, подлежит обязательному взвешиванию на железнодорожных или автомобильных весах. При поступлении сырья по железной дороге, в случае отсутствия на станции железнодорожных весов, их предусматривают на территории завода. В составе приемного устройства необходимо предусмотреть разгрузочное устройство, приемные бункеры, подъемные нории и распределительные транспортеры для перемещения и загрузки зернопродуктов в силосы.

Приемное устройство рассчитывают из условий обеспечения суточного поступления солода и несоложеных материалов 200 дней в году, хмеля – 90 дней.

Коэффициент суточной неравномерности поступления сырья железнодорожным транспортом составляет 2,5; автомобильным – 1,5.

При поступлении на завод солода железнодорожным транспортом, а ячменя – автотранспортом, с учетом годовой потребности в солоде 11650 и ячмене 1574 т, максимальное суточное поступление солода будет 11650 · 2,5 / 200 = 145,6 т/сут. При вместимости вагона 46 т суточное поступление вагонов будет 145,6 / 46 = 3,16 вагонов или примерно 4 ваг/сут. При времени разгрузки вагона 36 мин, времени подачи вагона на разгрузку и времени освобождения места разгрузки по 12 мин время разгрузки четырех вагонов (36 + 12 + 12) 4 / 60 = 4 ч. Значит, достаточно одной точки разгрузки вагонов.

Принимаем весы вагонные марки РС-150Ц13В.

Производительность транспортных элементов для солода 46 / 1 = 46 т/ч.

Максимальное суточное поступление ячменя 1574 · 1,5/ 200 = = 11,8 т/сут. Доставка ячменя производится автотранспортом (приспосабливают автомуковозы, оснащенные пневматической выгрузкой сыпучего груза) грузоподъемностью 9 т. Таким образом, требуется одна автомашина, совершающая максимально по две ходки в сутки.

Для очистки ячменя подбираем воздушно-ситовой сепаратор ЗСМ-5 производительностью по товарному ячменю 4,1 т/ч.

Время работы сепаратора ЗСМ-5 в среднем за сутки 11,8 / 4,1 = = 2,8 ч.

При большей мощности завода может быть использован сепаратор марки ЗСМ-10 производительностью по товарному ячменю 8,3 т/ч.

Хранилища зернопродуктов проектируют, исходя из следующих условий:

– для солода хранение силосное или напольное, поступление бестарное или в мешках, норма хранения 2 месяца;

– для ячменя хранение силосное или напольное, поступление бестарное, норма хранения 8 месяцев;

– для риса хранение напольное в мешках, норма хранения 2 месяца, норма нагрузки 1200 кг/м² при коэффициенте использования площади 0,5;

– для хмеля хранение напольное, стеллажное, пакетное; норма хранения 1 год; норма нагрузки для заводов мощностью до 2 млн дал пива в год 200 кг/м², более 2 млн дал в год – 400 кг/м²; коэффициент использования площади 0,5; температура в складе 1 С.

Тогда вместимость хранилища для солода: 40,77 · 28,5 · 2 = 2324 т, где 40,77 – масса солода, перерабатываемого в сутки максимальной выработки, т; 28,5 – количество дней работы в месяц.

Объем хранилища для солода: 2324 / 0,53 = 4385 м³, где 0,53 – насыпная плотность солода, т/м³.

Вместимость хранилища для ячменя: 1574 · 8 / 11,33 = 1112 т, где 1574 – масса ячменя, перерабатываемого в год, т; 8 – норма хранения ячменя, мес.; 11,3 – количество месяцев работы завода.

Объем хранилища для ячменя: 1112 / 0,7 = 1588 м³, где 0,7 – насыпная плотность очищенного ячменя, т/м³.

Для хранения солода и ячменя используют силосы железобетонные сечением 3  3 м, площадью сечения 8,36 м², высотой 30 м, с коэффициентом использования объема K = 0,80,85.

Тогда количество силосов:

для хранения солода 4385 / 8,36 · 30 · 0,8 = 22 шт.;

для хранения ячменя 1588 / 8,36 · 30 · 0,8 = 8 шт.

Общее число силосов с учетом одного резервного силоса

22 + 8 + 1 = 31 шт.

Вместимость хранилища для риса: 1,52 · 26,5 · 2 = 86,64 т или 86,64 / 1,2 · 0,5 = 144,4 м².

Площадь хранилища (стеллажей) для хмеля: 17,96 / 0,2 · 0,5 = = 179,6 м².

Если хмель хранится на стеллажах в четыре яруса, то площадь хранилища 179,6 / 4 = 44,9 м².

Оборудование варочного цеха

Расчет оборудования варочного цеха начинают с подбора варочных агрегатов, затем по их производительности рассчитывают остальное оборудование. Варочные агрегаты подбирают по количеству зернопродуктов Q_сут, перерабатываемых в сутки максимальной выработки.

В нашем примере максимальная суточная переработка зернопродуктов при производстве пива: «Жигулевское» – 27,29 + 4,82 = 32,11 т/сут; «Рижское» – 6,98 т/сут; «Московское» – 6,05 + 1,51 = 7,56 т/сут.

На пивоваренных заводах устанавливают четырех- и шестиаппаратные варочные агрегаты в расчете на 1,0; 1,5; 3,0; 5,5 т одновременно перерабатываемого солода, характеристика которых приведена в табл. 9.

Варочный агрегат подбирают в соответствии с проектируемой мощностью завода и определяют число оборотов его в сутки n. При единовременной засыпи выбранного агрегата Q

n = Q_сут / Q_е.з.

Полученную величину сравнивают с нормативной (см. табл. 9), она должна быть равна или немного ниже нее. В противном случае выбирают варочный агрегат с иной единовременной засыпью, другим числом аппаратов, а при необходимости устанавливают два или более варочных агрегата.

Таблица 9

Характеристика варочных агрегатов

Окончание табл. 9

В нашем примере в сутки максимальной выработки должно быть переработано 32,11 + 6,98 + 7,55 = 46,64 т зернопродуктов. Выбираем два варочных агрегата, каждый из которых будет перерабатывать 46,64 / 2 = 23,32 т зернопродуктов в сутки. Выбираем шестипосудные варочные агрегаты с единовременной засыпью 5,5 т. На одном агрегате будут проводиться 23,32 / 5,5 = 4,24 ≈ 5 варок в сутки. Запас производительности агрегата позволяет производить сусло для сортового пива с повышенной начальной концентрацией сусла.

Вспомогательное оборудование варочного цеха

В варочном цехе необходимо установить сборник первого сусла, вместимость которого должна быть не менее 25 % выхода сусла с одной варки. Сборник должен быть оборудован паровым обогревом.

Объем сусла с одной варки

V_сус = 619,14 ∙ 5,5/ 0,1 = 34052,7 л = 34 м³,

где 619,14 л – объем горячего сусла со 100 кг зернопродуктов.

Необходимо предусмотреть сборник для промывных вод из фильтрационного чана. Его объем подбирают в зависимости от количества зернопродуктов, поступающих на одну варку (2,4 м³/т). Вместимость сборника подбирают на две варки, тогда

V_с.в = 2 (Q_зас) 2,4 = 2 ∙ 5,5 ∙ 2,4 = 26,4 м³ .

Сборник должен быть оснащен змеевиком для подогрева промывных вод до температуры 70–75 С.

При использовании шишкового хмеля каждый варочный агрегат необходимо оснастить хмелеотборным аппаратом марки Б7-ВХА.

Удаление солодовой дробины производят пневматическим способом, и только как исключение – гидравлическим (при помощи центробежного насоса, предназначенного для перекачки жидкостей, содержащих большое количество твердых частиц (обычно применяют фекальные насосы). Его производительность выбирают из расчета перекачки солодовой дробины в течение 20 мин (обычно 3–3,5 м³ из 1 т зернопродуктов). Тогда его производительность должна быть

5,5 ∙ 3,5 ∙ 60/20 = 58 м³/ч.

Таким же насосом перекачивают заторную массу из заторного аппарата в фильтрационный чан. Объемная масса зернопродуктов сос-тавляет 400 кг/м³. Тогда объем зернопродуктов на затирание составляет 0,4 т/м³ ∙ 5,5 т = 2,2 м³, а объем заторной массы V_з.м = 2,2 + 4 ∙ 2,2 = = 11 м³, где 4 ∙ 2,2 = 8,8 м³ – объем воды на затирание.

Производительность насоса для заторной массы 11 м³ ∙ 1 ч/0,5 ч = = 22 м³/ч.

Насос, возвращающий мутное сусло в фильтрационный аппарат, должен иметь производительность, обеспечивающую перекачивание 10 % сусла за 10 мин. Тогда его производительность будет 34 м³ ∙ 0,1 ∙ 60/10 = 20,4 м³  ч.

Насос для молодого пива и насос для пива после дображивания должны обеспечивать перекачивание содержимого одного танка в течение 2 ч.

Оборудование дробильно-полировочного отделения

Оборудование дробильно-полировочного отделения устанавливают в помещении, изолированном от варочного отделения. Отпуск солода и ячменя из зернохранилища производят в дневную смену в течение 8 ч.

Для очистки солода используют полировочные машины. Продолжительность очистки солода для одной варки должна составлять 1,5–2 ч. Следовательно, производительность полировочной машины для каждого варочного агрегата должна быть

G_п.м = Q_зас K_с /1,5 ∙ 100 т/ч,

где К_с – содержание солода в составе затора, %.

Таким образом, выбираем две полировочные машины, производительность каждой из них должна быть

G_п.м= 5,5 ∙ 100/1,5 ∙ 100 = 3,67 т/ч.

При производстве пива используют полировочные машины марки СП-54 производительностью 1 т/ч или Р3-ВПС производительностью 5 т/ч.

Для очистки ячменя необходимо установить сепаратор, который очистит ячмень для одного затирания (5500 кг ∙ 0,15 = 825 кг) за 1,5 ч (G_сеп.я = 825 кг/1,5 ч = 550 кг/ч).

Для очистки риса необходимо установить сепаратор, который очистит рис для одного затирания за 1,5 ч; его производительность

G_сеп.р = 5500 ∙ 0,2 /1,5 = 733 кг/ч.

Нория для подъема солода после полировки должна иметь производительность, равную сумме значений производительности полировочных машин, т. е. 2 ∙ 5,0 = 10 т/ч.

Промежуточный бункер для полированного солода должен вмещать солод, отполированный в течение 0,5 ч всеми полировочными машинами:

V_бун.п.с = 2 ∙ 5,0 ∙ 0,5/0,53 = 9,43 м³,

где 0,53 – объемная масса солода.

Производительность магнитного сепаратора должна быть не менее производительности полировочных машин. Сепаратор устанавливают перед весами для солода.

Автоматические весы для зернового сырья на одно затирание должны иметь производительность: для солода – не менее общей производительности полировочных машин, а для ячменя – не менее производительности мельничного станка.

Дробилки или мельничные вальцовые станки должны измельчать за 1,5–2 ч работы зернопродукты на одно затирание. Для дробления солода выбирают дробилки марки 6VМ-125F производительностью 5,5 т/ч; для ячменя и риса – по одному вальцовому станку марки ЭМ производительностью 1 т/ч.

Бункера для дробленых солода, ячменя и риса должны вмещать помол на одно затирание

V_{бун. д.с} = 5,5/0,33 = 16,7 м³;

V_бун.д.я = 5,5 ∙ 0,15/0,4 = 2,1 м³;

V_бун.д.р = 5,5 ∙ 0,2/0,4 = 2,75 м³,

где 0,33; 0,4 – объемные массы дробленых солода, ячменя и риса, м³/т.

Оборудование для осветления и охлаждения сусла

Для осветления сусла необходимо предусмотреть по одному гидроциклонному аппарату для каждого варочного агрегата. Марку аппарата подбирают в зависимости от массы единовременной засыпи варочного агрегата. Техническая характеристика гидроциклонных аппаратов (ГЦА) приведена в табл. 10.

Таблица 10

Техническая характеристика гца