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, м^3	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/м^2	2,2·10^5
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, м^3	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

∆t_м=8° С ∆t_б=19° С

Так как

∆t_б/∆t_м=19/8=2,38>2° С,

определяем ∆t по формуле

∆t =∆t_б– ∆t_м/(2,31lg·∆t_б/∆t_м), (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, м^3	140
Поверхность охлаждения, м^2	35
Диаметр, мм	4800
Количество, шт.	8