Технологические расчеты в бродильных производствах (стр. 6 из 16)
2.4. Контрольные задания и задачи
1. Определить выход свежепроросшего солода из сортированного ячменя при следующих исходных данных:
| Параметр | Вариант | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Wя, % | 14 | 14,5 | 15 | 15,5 | 14,8 | 10 | 12 | 12,5 | 14,2 | 10,5 |
| Wзя, % | 43 | 45 | 46 | 47 | 48 | |||||
| Wпс, % | 42 | 43 | 44 | 44,5 | 45 | |||||
| Мя, т | 20 | 25 | 28 | |||||||
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| Wя, % | 11 | 11,5 | 13 | 13,5 | 13,8 | 16 | 14 | 13,5 | 14,7 | 13 |
| Wзя, % | 43 | 45 | 44 | 45 | 43 | |||||
| Wпс, % | 42 | 43 | 42 | 43 | 42 | |||||
| Мя, т | 28 | 35 | 18 | |||||||
2. Определить примерный расход воздуха на проветривание зерна в солодовне с передвижной грядкой в условиях задачи 1. Дополнительные данные для расчета приведены в таблице.
| Параметры | Вариант | |||
| 1–5 | 6–10 | 11–15 | 16–20 | |
| Параметры кондиционированного воздуха | ||||
| Температура, °С | 12 | |||
| Влажность, % | 98 | 99 | ||
| Объемная масса, кг/м3 | 1,23 | |||
| Параметры отработанного воздуха | ||||
| Температура, °С | 16 | 17 | ||
| Влажность, % | 85 | 82 | ||
| Температура замоченного ячменя, °С | 12 | 11 | 13 | 14 |
| Конечная температура солода, °С | 15 | 16 | ||
| Средняя температура солода, °С | 16 | 17 | ||
| Температура воздуха в солодовне, °С | 14 | 16 | ||
| Высота слоя замоченного зерна, м | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 |
| Продолжительность проращивания, сут | 8 | |||
3. Определить общие, кажущиеся и истинные потери при солодоращении по данным, приведенным в таблице. Оценить качество работы солодовни.
| Вар. | Исходный ячмень | Готовый солод | Продолжительность солодоращения, сут | ||||
| Мя, кг | Wя, % | Крупность, % | Белок, % СВ | Мвс, кг | Wвс, % | ||
| 1 | 2000 | 14,2 | 60 | 11 | 1600 | 4,8 | 8 |
| 2 | 15 | 63 | 11,4 | 5 | 7 | ||
| 3 | 13,2 | 56 | 12,1 | 4,5 | 7 | ||
| 4 | 14 | 66 | 9,5 | 4 | 7 | ||
| 5 | 4500 | 14,5 | 68 | 10 | 3500 | 4,3 | 7 |
| 6 | 14,8 | 71 | 10,5 | 4,5 | 8 | ||
| 7 | 15 | 54 | 9 | 5 | 8 | ||
| 8 | 14,5 | 66 | 11,7 | 5,2 | 8 | ||
| 9 | 8000 | 14,1 | 68 | 12 | 6120 | 4,5 | 6 |
| 10 | 13,5 | 75 | 12,5 | 5 | 6 | ||
| 11 | 13,2 | 58 | 11,8 | 5,3 | 6 | ||
| 12 | 14,3 | 60 | 11,5 | 5,5 | 5 | ||
| 13 | 5600 | 14 | 67 | 12,2 | 4200 | 6 | 5 |
| 14 | 14,5 | 59 | 12,3 | 4,9 | 6 | ||
| 15 | 13,9 | 69 | 9,8 | 5,1 | 7 | ||
| 16 | 14,5 | 65 | 10,1 | 5,7 | 7 | ||
| 17 | 12 000 | 14,4 | 72 | 9,7 | 9500 | 5,2 | 8 |
| 18 | 14,1 | 70 | 10,4 | 4,8 | 8 | ||
| 19 | 13,5 | 71 | 12 | 5,8 | 7 | ||
| 20 | 14 | 77 | 11,2 | 6 | 7 | ||
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПИВОВАРЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
3.1. Технологические расчеты на стадии затирания
Смесь зернопродуктов с водой называется затором, масса зернопродуктов, загружаемая в заторный аппарат, — засыпью, количество воды, расходуемое на приготовление затора — наливом. Отношение массы засыпи к общему количеству воды, используемой на затирание, называют гидромодулем. Практически гидромодуль составляет от 1:3,5 до 1:4.
Затирание производится настойным или отварочным способом. Иногда используют специальные способы затирания. Их применяют с целью увеличения выхода экстрактивных веществ, понижения конечной степени сбраживания или улучшения качества пива.
3.1.1. Основные расчетные формулы и справочные материалы
Рецептуры засыпей некоторых сортов пива приведены в приложении 6. Объем воды (в л на 100 кг зернопродуктов), необходимой для приготовления затора, можно определить по формуле
, (25)где Е — экстрактивность лабораторного сусла, %; В — желаемая концентрация первого сусла, %.
Начальную температуру затора, устанавливающуюся после смешивания солода и воды, вычисляют по уравнению теплового баланса
, (26)где Qс, Qв и Qз — соответственно теплота солода (зернопродуктов), воды и затора, кДж.
Уравнение (26) можно переписать в виде
и выразить из него температуру затора:
, (27)где Мс, Мв и Мз — соответственно масса солода (зернопродуктов), воды и затора, кг; tс, tв и tз — соответственно температура солода, воды и затора, °С; сс, св, сз — соответственно удельная теплоемкость солода, воды и затора, кДж/(кг∙К).
Удельную теплоемкость солода, несоложеных зернопродуктов и затора можно вычислить по уравнению (20).
Расход пара известных параметров (температуры, давления) на приготовление затора можно также определить, пользуясь уравнениями теплового баланса. Например, количество тепла, требуемое для нагрева заторной массы до некоторой температуры, можно определить по формуле
, (28)где t1 и t2 — соответственно начальная и конечная температуры затора, °С.
Если греющий пар только конденсируется, то количество тепла, которое он отдает заторной массе, равно
, (29)где G — расход пара, кг; r — удельная теплота парообразования, кДж/кг.
В том случае, если конденсат охлаждается, количество тепла, передаваемое заторной массе, будет
, (30)где ск — удельная теплоемкость конденсата при средней температуре между температурой насыщенного пара и конечной температурой конденсата, кДж/(кг∙К); tп — температура насыщенного пара, °С; tкк — конечная температура конденсата, °С.
В случае приготовления затора отварочным способом объем отварки (Vотв) определяется по формуле
, (31)где t1 — температура фазы затирания, на которую планируется перевести затор после возврата отварки, °С; t0 — температура основной части затора, °С; Vз — объем затора, дал (гл).
3.1.2. Примеры
Пример 1. Рассчитать объем воды, необходимый для приготовления затора для Рижского пива, если единовременная засыпь составляет 3000 кг, экстрактивность лабораторного сусла 72%, а желаемая плотность первого сусла 15%. Какую начальную температуру будет иметь затор, если солод на затирание поступает с температурой 12°С и смешивается с водой, имеющей температуру 56°С?
Решение. По приложению 6 находим, что засыпь для Рижского пива состоит из 100% светлого ячменного солода. По формуле (25) определяем объем воды в л на каждые 100 кг солода
.Далее с помощью пропорции рассчитываем полный объем налива (Vн)
л.Удельную теплоемкость солода, имеющего влажность 5% (см. приложение 1), определяем по формуле (20)
кДж/(кг∙К).Для определения теплоемкости затора уравнение (20) запишем в виде
, (32)где сс и св — соответственно удельные теплоемкости солода и воды, кДж/(кг∙К); Мс, Мв и Мз — соответственно масса солода, воды и затора, кг.
В данном конкретном случае для расчета удельной теплоемкости затора удобнее оперировать массами, а не массовыми долями. Подставив необходимые величины в формулу (32), получим
кДж/(кг∙К).Отсюда начальная температура затора
°С.Пример 2. Определить расход пара избыточным давлением 0,245 МПа на затирание 3000 кг зернопродуктов в условиях задачи 1. Затирание производится настойным способом. Начальная температура воды, используемой для затирания, 10°С. Теплоту, отдаваемую паром, рассчитать при условии, что образующийся конденсат охлаждается до 100°С.