CC BY
10
УДК 663.441
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-70-74
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО РЯДА СУСЛОВАРОЧНЫХ КОТЛОВ ПО ОСНОВНЫМ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ
А.А. Лосева
Проведен технологический и теплотехнический анализ унифицированных параметрических рядов сусловарочных котлов по основным их характеристикам и сделан выбор оптимального по технико-экономическим параметрам сусловарочного аппарата.
Ключевые слова: сусловарочный котел, пивное сусло, технико-экономический анализ, теплотехнический расчет.
Требования, предъявляемые к качеству пивного сусла и готового пива, выпускаемого как минипивоварнями, так и крупными пивзаводами, определяют не только тип оборудования, которое выполняет ту или иную операцию, но и условия, принципы и методы его работы, а также обуславливает наличие разных типов и марок машин и аппаратов. Это позволяет дать общие сведения о машинах и аппаратах предприятий пивоваренной промышленности, зная их конструкцию и функциональное назначение, а также провести сравнительный анализ способов производства пивного сусла по некоторым основным технико-экономическим показателям.
Основным процессом при приготовлении пивного сусла является сбраживание содержащихся в сусле сахаров в спирт и двуокись углерода. Чтобы создать для этого необходимые предпосылки, прежде всего, необходимо превратить первоначально нерастворимые составляющие солода в сбраживаемый сахар. Это превращение и растворение составляющих является целью производства сусла. Тем самым создается исходная основа для сбраживания сусла в бродильном и лагерном отделениях.
Приготовление пивного сусла осуществляют в варочном цехе с помощью сус-ловарочных аппаратов. Основной целью данной работы является нахождение оптимальных технико-экономических показателей сусловарочного аппарата из выбранного типоразмерного ряда.
На основании выбранного параметрического ряда для сусловарочных аппаратов: 1;1,26;1,49;1,78;2 [1] произведем технологический и теплотехнический расчет сусловарочных котлов различных объемов и времени работы[2-5]. Данные приведены в табл. 1.
Начальное содержание влаги в сусле
Он = (100 - BH), (1)
где Вн- начальная концентрация сухих веществ в сусле, %.
Таблица 1
Исходные данные для технологического и теплотехнического расчета
Ряды, ф Объем, G , кг исус Время работы, zs , ч
1 6443 1
1,26 8118 1,1
1,49 9600 1,2
1,78 11468 1,6
2 12886 2
Конечное содержание влаги в сусле
= (100 -Вк), (2)
где Вк - конечная концентрация сухих веществ в сусле, %.
Часовая производительность аппарата
р = ('сус сУс т '
где GCуC - общее количества сусла за цикл работы, кг; т5 - время работы, ч.
(3)
Количество выпариваемой воды за цикл
Вн
Ш = Ссус ■ (1 - ¡-)
В
Количество выпариваемой воды за час
1 Ш Ш1 = —
Удельная теплоемкость сусла сус
Ссус = С0 ■ (100 _ + Св ■ (, сус ^ 100 в 100
(4)
(5)
(6)
где Сд - удельная теплоемкость сухих веществ, кДж/ кг-К; Св - Удельная теплоемкость воды, кДж/ кг-К.
Часовой расход греющего пара с учетом КПД аппарата
ш1 ■ (/ _ с ■ / )
Г —Г С и у'вп в 'к/ (7)
Сп = Ссус ■ Ссус ■ _гн) +-(. _ . )-' (7)
V ■ Ми 1к )
где /к - конечная температура сусла, °С; - начальная температура сусла, °С; .вп -
удельная энтальпия вторичного пара, кДж/кг; .н - удельная энтальпия греющего пара,
кДж/кг; .к - удельная энтальпия конденсата, кДж/кг.
На основании данных формул произведем расчет для разных объемов суслова-рочных котлов.
Результаты вычисления сведены в табл.2.
Результаты вычисления для различных объемов с
Таблица 2
Величина Значение
Ф 1 1,26 1,49 1,78 2
Ссус 6443 8118 9600 11468 12886
т 5 1 1,1 1,2 1,6 2
Вн 6 7,5 9 10,5 12
94 92,5 91 89,5 88
8 10 12 14 16
р 1 1 сус 6443 7380 8000 7167 6443
ш 1610 1844 2000 1792 1610
ш1 1610 1844 2000 1792 1610
С 4,02 3,98 3,94 3,9 3,85
Сп 1700 2482 2742 2654 2556
Производительность/ расход пара 3,79 2,97 2,91 2,7 2,52
т
На основании расчетов и данных построены и приведены на рисунке графики зависимости от объема сусла GCуC времени работы котла т 5 (а), количества выпариваемой воды Ж (б), производительности Рсус (в), удельной теплоты Ссус (г),
расхода греющего пара Gп (д), отношение производительности к расходу греющего пара (е).
Из полученных графиков можно сделать следующие выводы. С увеличением начального количества сусла, увеличивается время работы сусловарочного аппарата, количество выпариваемой воды, но уменьшается удельная теплота процесса варки.
При этом наивысшая производительность сусловарочного аппарата достигается при GCуC = 9600кг и составляет Рсус = 8000 кг/ч. Максимальный расход греющего
пара наблюдается при GCуC = 9600кг.
Анализ показал, что оптимально сбалансированным по технологическим параметрам является сусловарочный аппарат с объемом начального сусла GCуC = 9600кг и
временем работы т 5 = 1,2 ч.
6000.0 7000.0 8000.0 9000.0 10000.0 11000.0 12000.0 Сгпх ,КГ «000.0 7000.0 0000.0 9000.0 10000.0 11000.0 12000.0 (Усус ,КГ
а б
Рас1, КГ/Ч
Г,,-,
кДж/кгК .
&
ъ*4
6п,КГ/Ч
гсус^г/ч
(Зп,кг/ч .
д е
Графики зависимости от объема сусла времени работы котла (а), количества выпариваемой воды (б), производительности (в), удельной теплоты (г), расхода греющего пара (д) и отношения производительности к расходу греющего пара (е)
в
г
Таким образом, проведенные исследования позволяют выявить наиболее оптимальный вариант сусловарочного аппарата. При увеличении количества сусла не уменьшается как время всего производственного процесса, так и затраты на эксплуатацию оборудования. Данные исследования будут полезны для работников пивзаводов и минипивоварного производства при расчетах и выборе сусловарочных котлов.
Список литературы
1. ГОСТ 8032-84 Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел. Взамен ГОСТ 8032-56. Введен 1985-07-01. М., Государственный комитет СССР по стандартам. Москва. Издательство стандартов, 1986. 19 с.
2. Кунце В., Мит Г. Технология солода и пива: пер. с нем. СПб., Изд-во «Профессия», 2003. 912 с.
3. Ермолаева Г.А., Колчева Р.А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков: Учебник. М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000. 416 с.
4. Кретов И.Т., Антипов С.Т., Шахов С.В. Инженерные расчеты технологического оборудования предприятий бродильной промышленности. М.: Колос, 2004. 391 с.
5. Кретов И.Т., Антипов С.Т. Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности: ечебник. Воронеж: Издательство государственного университета, 1997. 624 с.
Лосева Анастасия Александровна, студент, nasty.loseva2015@yandex.ru, Russia, Tula, TulaStateUniversity
SUBSTANTIATION OF PARAMETRIC SERIES OF WORD BOILERS BY BASIC TECHNICAL AND ECONOMIC CHARACTERISTICS
A.A. Loseva
Technological and thermotechnical analysis of unified parametric series of worm boilers was carried out according to their main characteristics and the selection of the optimal worm apparatus in terms of technical and economic parameters was made.
Key words: wort cauldron, beer wort, technical and economic analysis, heat engineering calculation.
Loseva Anastasia Alexandrovna, student, nasty.loseva2015@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
