Сусловарочный аппарат ВСЦ-1

Содержание

Введение

1 Технологическая схема производства пива

1.1 Приём и хранение солода

1.2 Очистка и дробление солода

1.3 Приготовление пивного сусла

1.4 Охлаждение сусла

1.5 Приготовление дрожжей чистой культуры

1.6 Главное брожение

1.7 Дображивание и осветление пива

1.8 Розлив пива

2 Сусловарочный котел

2.1 Назначение

2.2 Устройство

3 Расчетная часть

3.1 Расчёт объёма и геометрических размеров сусловарочного аппарата

3.2 Расчёт площади поверхности теплопередачи

3.3 Определение расхода пара

3.4 Расчёт мощности электродвигателя мешалки

4 Монтаж и техническое обслуживание

4. 1 Монтаж

4.2 Техническое обслуживание

5 Мероприятия по охране труда и техники безопасности

5.1 Мероприятия по промышленной санитарии

5.2 Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Пивоваренная промышленность относится к успешно развивающимся отраслям, о чем свидетельствует, начиная с 1995 года, ежегодным прирост производимой продукции по 2023 %.

В настоящее время Госкомстатом зарегистрировано более 400 предприятий – производителей пива. 70 % выпускаемой продукции приходится на 30 крупнейших предприятий [1].

В 2000 году было выработано около 549,4 млн дал пива. Его производство на душу населения достигло 36 – 37 дм3, прирост по сравнению с 1999 годом составляет 27 % [1].

Перспектива полного удовлетворения спроса, учитывая климатические, социальные и национальные особенности, оценивается в 63 – 75 дм3 в год на душу населения [2].

В последнее время пивоваренная промышленность характеризуется значительным увеличением ассортимента выпускаемой продукции. Теперь почти каждый завод выпускает свои сорта пива, причем наметилась тенденция к увеличению доли темного пива [2].

Сегодня около 60 % выпускаемой продукции составляют недорогие сорта пива, высококачественные сорта (12 – 13 % -е пиво) – 12 %, дешевые сорта (10 – 11 %-е пиво) – около 30 % [2].

Следует отметить неравномерность распределения предприятий на территории России. Большинство пивзаводов находится в европейской части страны, а в Сибири и на Дальнем Востоке пивоваренная отрасль представлена лишь единичными предприятиями.

На большинстве пивзаводов эксплуатируется оборудование, которое морально и физически устарело и делает невозможным выпуск конкурентоспособной продукции. Необходима срочная реконструкция ряда пивзаводов. Однако назрела необходимость сноса зданий многих существующих пивзаводов, так как они не подлежат реконструкции. Целесообразно строительство новых заводов с внедрением новой технологии и нового оборудования, поточных механизированных линий.

Для варки пивного сусла с хмелем и выпаривания части воды для получения сусла определенной плотности предназначены сусловарочные аппараты. По конструкции эти аппараты представляют собой сварной цилиндрический резервуар с паровой рубашкой, сферическим днищем и крышкой, обеспечивающей интенсивную круговую циркуляцию кипящего сусла. В аппаратах открытого типа открытого типа ВСЦ1А и ВСК5 (на 1000 и 5000 кг затора) интенсивность испарения составляет 5…6% в час при длительности кипячения сусла 1,5…2 ч. При кипячении сусла под давлением 0,03…0,05 МПа в котлах ВСЦ1,5 и ВСК3 (на 1500 и 3000 кг затора) достигается более полная коагуляция белков, повышаются биологическая стойкость пива и коэффициент теплопередачи.

Интенсивная циркуляция сусла обеспечивается работой мешалки и неравномерностью нагрева у стенок и в середине котла. Так как сусло возле стенок нагревается сильнее за счет большей поверхности теплопередачи, чем в середине, то возле стенок образуются пузырьки пара, вытесняемые более плотной и холодной жидкостью из середины котла. Таким образом обеспечивается непрерывное перемешивание сусла.

Для обогрева сусловарочных аппаратов, работающих под давлением, можно использовать вторичный пар, что снижает общий расход греющего пара. Наиболее простой способ использования вторичного пара – выпарка с термокомпрессией.

В данной работе мы произведём расчёт геометрических размеров и поверхности теплообмена сусловарочного аппарата в соответствии с исходными данными, так как эти параметры являются важнейшими для правильного проведения технологического процесса. Также мы вычислим расход пара, необходимого для кипячения сусла с хмелем, и мощность электродвигателя мешалки.

1 Технологическая схема производства пива

Производство пива слагается из следующих этапов:1)приём и хранение солода; 2) очистка и дробление солода; 3) приготовление пивного сусла; 4) охлаждение сусла; 5) приготовление дрожжей чистой культуры; 6) главное брожение; 7) дображивание; 8) осветление пива; 9) розлив пива в бутылки и в бочки.

1.1 Приём и хранение солода

Сухой, очищенный от ростков солод поступает в приёмный бункер 1, откуда норией 2 поднимается к автоматическим весам 3. После взвешивания шнеками 4 солод распределяется по силосам 5, в которых выдерживается не менее 4-5 недель. Содержание влаги в солоде при хранении повышается вследствие его гигроскопичности до 56%.

1.2 Очистка и дробление солода

Отлежавшийся солод по мере надобности из силосов пневматическим транспортёром направляется на дальнейшую переработку. Вакуум-насос 8 создаёт в разгрузителе 7 разрежение; атмосферный воздух засасывается через воронки 6, захватывает солод и поднимает его в разгрузитель 7. Отсюда через шлюзовый затвор солод ссыпается в полировочную машину 9, где очищается от пыли и случайных примесей. Очищенный солод норией поднимается к автоматическим весам 3, проходя через магнитный сепаратор 10 для удаления металлических частиц. После взвешивания солод измельчается в вальцовой дробилке 11 и затем ссыпается в бункер 12.

1.3 Приготовление пивного сусла

Дроблённый солод смешивается с тёплой водой ( около 600 С ) в заторном котле 13. По окончании перемешивания (затирания) часть заторной массы (около 40%) перекачивается насосом 14 в другой, рядом установленный заторный котёл 13. Здесь эта часть затора нагревается до температуры осахаривания (68700С), а затем по окончании осахаривания – до кипения. После непродолжительного кипячения с целью разваривания крупных частиц солода заторную массу (первую отварку) тем же насосом возвращают в заторный котел. При смешивании кипящей части затора с затором, оставшимся в котле, температура всей массы достигает 700С. Затор оставляют в покое для осахаривания.

По окончании осахаривания часть затора снова перекачивают насосом в котёл (вторая отварка) для нагревания до кипячения и разваривания крупки. Вторую отварку возвращают в котёл 13, где после смешивания обеих частей затора температура повышается до 75800С. Затем всю массу из котла насосом перекачивают в один из фильтрационных аппаратов. Получающееся в начале фильтрации мутное сусло насосом 16 возвращают обратно в фильтрационный аппарат; прозрачное сусло через фильтрационную батарею или через регулятор давления 22 стекает в один из сусловарочных котлов 18.

Промытую солодовую дробину из фильтрационного аппарата спускают в насос 20, который перекачивает её в раздаточный бункер для продажи на корм скоту. Промывная вода, содержащая небольшое количество экстрактивных веществ, стекает в сборник 17, откуда насосом перекачивается в котёл 13 для приготовления следующего затора.

В сусловарочном котле 18 производится кипячение сусла с хмелем. При кипячении сусла выпаривается некоторое количество воды, происходит частичная денатурация белков сусла и его стерилизация. Горячее охмелённое сусло спускают в хмелеотделитель 21; здесь задерживаются вываренные хмелевые лепестки, а сусло насосом 19 перекачивается в сборник горячего сусла 23.

Описанный способ приготовления сусла не является единственно возможным, но он получил наибольшее распространение.

1.4 Охлаждение сусла

Горячее сусло из сборника 23 стекает в сусловатый центробежный сепаратор 24, в котором оно очищается от взвешенных частиц коагулированных белков. Из сепаратора сусло нагнетается в пластинчатый теплообменник 25, где оно охлаждается до 5-6 0С. Из сборника сусло перекачивается в бродильные танки.

На некоторых старых предприятиях охлаждение сусла производится в нестерильных условиях за счёт самоиспарения в открытых чанах и затем в оросительных холодильниках.

1.5 Приготовление дрожжей чистой культуры

Для обеспечения чистоты брожения семенные дрожжи периодически заменяются дрожжами чистой культуры, получаемыми из одной клетки в стерильных условиях.

Для размножения дрожжей чистой культуры охмелённое сусло после очитки его в сепараторе 24 стерилизуют в стерилизаторе 27 и затем перекачивают в бродильные аппараты 28 и 29, в которые задают чистую культуру дрожжей из лаборатории. Дальнейшее размножение дрожжей происходит в танке 30.

1.6 Главное брожение

Охлаждённое сусло сливается в закрытые бродильные танки 31 и 32, и сюда же задают дрожжи из танка для разбраживания 30. По окончании главного брожения, протекающего в течении 6-8 суток, молодое пиво насосом 33 перекачивают в лагерные танки 40 и 41. Дрожжи, остающиеся на дне бродильных танков 23, посредством вакуума, создаваемого вакуум-насосом 35, направляются в сборник 34 для повторного использования или в сборники для продажи 37. Из сборников под действием давления сжатого газа (углекислоты) дрожжи перекачиваются в фильтр-пресс 38 пиво, отфильтрованное в фильтрпрессе, сливается в танк для переработки 39. Промывание дрожжей от остатков пива и охлаждение их производят водой, охлаждаемой рассолом в баке 36.

1.7 Дображивание и осветление пива

Дображивание пива происходит в лагерных танках в течении 1190 суток, в зависимости от типа приготовляемого пива и принятого метода технологии. По окончании дображивания пиво под давлением углекислоты стекает из танков 40 и 41 в смеситель 42, затем пивным насосом 43 пиво нагнетается в сепаратор-осветитель 44.

В сепараторе-осветителе пиво освобождается от взвешенных в нём дрожжей и других микроорганизмов и разных мелкодисперсных частиц. Иногда после сепарирования для придания готовому напитку полной прозрачности и блеска его фильтруют в фильтрпрессе 45. Осветлённое пиво охлаждают рассолом в пластинчатом теплообменнике 46 и насыщают его углекислотой в карбонизаторе 47. После этого пиво сливается в сборник 48.

1.8 Розлив пива

Отфильтрованное пиво из сборника 48 под давлением углекислоты подают в отделение розлива. Ящики с грязными бутылками подаются из склада к автомату 60, который извлекает бутылки из ящиков; пластинчатым транспортёром 62 бутылки направляются в бутылкомоечную машину 49; пустые ящики после очистки от мусора в автомате 61 ленточным транспортёром 56 подаются к автомату 55 для укладки в них бутылок с продукцией. Вымытые бутылки из моечной машины 49 пластинчатым транспортёром 59 передаются к световому экрану 50 для отбраковки, а затем к линии машинавтоматов: разливочному 51, укупорочному 52, бракеражному полуавтомату 53, этикетировочному 54 и к укладчику бутылок в ящики 55. Готовая продукция транспортёрами передаётся в экспедицию.

2 Сусловарочный котел

2.1 Назначение

Сусловарочные котлы служат для кипячения и отваривания сусла после фильтрации.

2.2 Устройство

Типовой сусловарочный котел представляет собой цилиндрический сосуд с двойным сферическим днищем, образующим паровую рубашку, предназначенную для нагревания и кипячения сусла. Греющий пар проводится в рубашку в нескольких местах из кольцевого паропровода; конденсат отводится из рубашки также в нескольких местах в конденсатоотвод. Неконденсирующиеся газы из рубашки периодически удаляются в атмосферу по трубке.

На куполообразной крышке имеется вытяжная трубка с кольцевым желобком и трубкой для сбора и отвода в канализацию конденсата, образующегося в вытяжной трубе. Тяга в вытяжной трубе регулируется поворотной заслонкой посредством лебедки. На крышке котла имеется также смотровой люк с раздвижными дверцами. Пропеллерная мешалка приводится в движение электродвигателем через редуктор.

Котел обычно изготовляют из листовой стали. Иногда для повышения интенсивности теплопередачи внутреннее днище изготовляют из красной меди.

Для уменьшения потерь тепла боковые стенки котла изолируют слоем стеклянной или шлаковой ваты, поверх которого укрепляют защитный кожух из тонкой листовой стали. Днище котла также покрывают слоем тепловой изоляции.

Типовой сусловарочный котел мало отличается от заторного котла. Так как в сусловарочном котле приходится выпаривать значительное количество воды (не менее 812 % в час от общего объема сусла, находящегося в котле), то поверхность теплопередачи у него должна быть более развитой; кроме того, конструкция котла должна обеспечивать интенсивную циркуляцию кипящего сусла и малые тепловые потери. Циркуляция жидкости может быть обеспечена пропеллерной мешалкой, неравномерным нагреванием жидкости в котле или при совместной работе мешалки и неравномерном нагревании.

Описанный сусловарочный котел имеет существенный недостаток: получаемый в нем при кипячении сусла вторичный пар не используется и удаляется в атмосферу через вытяжную трубу. Теплосодержание же вторичного пара очень мало отличается от теплосодержания греющего пара, поэтому экономичность сусловарочного котла очень низка. Попытки использования тепла, содержащегося во вторичном паре, предпринимались неоднократно и заключались в следующем.

1.На вытяжной трубе устанавливали конденсатор смешения, в котором вторичный пар, соприкасаясь с разбрызгиваемой холодной водой, конденсируется, нагревая воду примерно до 600С. Недостаток этого способа состоит в том, что конденсатор резко снижает действие вытяжной трубы и получаемая теплая вода загрязнена летучими веществами хмеля.

2.Вторичный пар вентилятором отсасывался из сусловарочного котла и нагнетался в поверхностный конденсатор.

Получаемая теплая вода в этом конденсаторе не смешивается с конденсатором пара и может употребляться для любых целей. Однако эксплуатационные расходы на эту установку не оправдываются получаемой теплой водой.

3.Температура вторичного пара может быть повышена при применении теплового насоса. Однако для этой цели необходимо установить компрессор или инжектор, работающие на паре высокого давления.

Все эти попытки использования тепла вторичного пара не дали ожидаемых результатов.

Варка сусла в герметически закрытом котле позволяет получать вторичный пар с небольшим избыточным давлением; такой пар можно использовать в качестве греющего для получения теплой воды, направляя его непосредственно в водоподогреватели.

Варка сусла под давлением выгодна не только с теплотехнической точки зрения; при повышенной температуре кипячения эстрагирование горьких веществ хмеля и коагуляция белков сусла происходят быстрее и полней. Поэтому замена существующих сусловарочных котлов на герметические вполне целесообразна.

Машиностроительный завод «Латпищемаш» изготовляет котлы для варки сусла под давлением. Отличительной особенностью этих котлов является герметическая куполообразная крышка. Крышка рассчитана на внутреннее избыточное давление 0,02 Мн/м2. На крышке имеются конический клапан, герметически закрывающий вытяжную трубу; люк с герметическим затвором; труба с вентилем для перепуска вторичного пара в вытяжную трубу при закрытом клапане; труба с предохранительным клапаном и вентилем для подачи вторичного пара в водоподогреватель: смотровое окно и осветитель. Подъем и спуск конического клапана производятся посредством вращения валика; на одном конце этого валика имеется маховичок и храповое колесо, а на другом конце – рычаг для подъема или опускания клапана и противовес, поджимающий клапан к опорному кольцу вытяжной трубы. Тяжелая крышка люка также имеет противовес в виде груза, опущенного на тросе в полую трубу.

В последнее время за рубежом начали получать распространения заторные и сусловарочные котлы прямоугольной формы с наклонными днищами. Паровая рубашка выполняется в виде узких коробов, привариваемых к наклонным днищам. Подача пара в каждую секцию паровой рубашки и отвод конденсата могут быть как индивидуальными (т.е. в каждую секцию отдельно), так и групповыми, что позволяет обогревать котел частями по мере заполнения его заторной массой или суслом. Заторная масса или сусло перемешивается пропеллерными мешалками. Описанные котлы имеют ряд достоинств по сравнению с обычными котлами цилиндрической формы со сферическими днищами и крышками:

1) изготовление этих котлов несколько проще, так как они не имеют сферических поверхностей;

2) секционные паровые рубашки позволяют применять пар более высокого давления по сравнению с рубаками сферических днищ и производить обогрев днища котлов постепенным включением секций;

3) пропеллерные мешалки имеют электропривод весьма простой конструкции.

Недостатком этих котлов является невозможность варки сусла под избыточным давлением.