Производство пива

№п/п	Продукты	На зерновое сырье, кг	На 1 дал пива, кг
1.	Солод ячменный светлый	300	0,03
2.	Рисовая сечка	5	0,0005
3.	Ячменная крупа	10	0,0009
4.	Хмель	0,6	0,00006
5.	Вода	1000	0,09

 

 

3.1.5 Определение  количества отходов

 

Зерновая дробина

Количество зерновой дробины Мзд, кг:

                                                                                      (3.26)                          

М_зд=8,89×100/100-80=44,45 кг

где Мпэ - количество сухих веществ, оставшихся в дробине, кг;

Wзд – влажность дробины, примем  равной 80%.

М_зд=8,89×100/100-80=44,45 кг

Хмелевая дробина

Количество влажной дробины  Мвд, образующейся при производстве 1 дал пива:

                                                                                               (3.27)                       

где Вхд – выход безводной  хмелевой дробины, при влажности 80% примем равным 3,4%.

.

Отстой после дображивания

Установлено, что при выдержке пива данного типа получается 1,33 дм3 отстоя дрожжей.

Дрожжи избыточные

Количество избыточных дрожжей  М_др, дм³: 

                                                                                              (3.28)                              

М_др=0,8×199,96/10=15,99 дм³

Диоксид углерода

На 1 дал готового пива при главном брожении выделяется 150 г диоксида углерода, который может утилизироваться.

 

3.1.6 Исправимый  брак

 

Исправимый брак составляет 2%.

В табл. 3.4 приведены данные, полученные при расчете на 100 кг зернового  сырья.

Таблица 3.4 - Сводная таблица  расчетов промежуточных продуктов  и отходов при производстве пива «Клинское»

№п/п	Продукты	Единица измерения	На зерновое сырье	На 1 дал пива
1.	Горячее сусло	дал	212,27	0,02
2.	Холодное сусло	дал	199,96	0,02
3.	Молодое пиво	дал	194,96	0,019
4.	Фильтрованное пиво	дал	190,48	0,018
5.	Готовое пиво	дал	185,72	0,017
6.	Диоксид углерода	кг	-	-
7.	Хмелевая дробина	кг	4,54	0,0004
8.	Избыточные дрожжи	дм3	15,99	0,0015
9.	Отстой в аппаратах  для дображивания	дм3	1,33	0,00013

 

 

3.1.7 Расчет  тары и вспомогательных материалов

Пиво «Клинское» разливают в  кеги.

Количество оборотных алюминиевых бочек (кеги): 

 

                                                                     (3.29)          

zоб – оборачиваемость бочек, 40 оборотов в год;

Gоб –годовой выпуск  пива в бочках, дал; 

Vоб – вместимость  оборотной бочки, дал.

Необходимое количество кег с учетом 5% износа рассчитывается:

 

 

3.2 Расчет основного оборудование  бродильного цеха

 

      Из материального  расчета (см.п.3.1) количество холодного сусла равно 199,96л. Объем холодного сусла из одной варки составит: 199,96×5500/100=10997,8 л.

      Полная вместимость  аппарата для приема сусла  1 варки при коэффициенте 0,9 составит:

100997,8:0,9=12219 л, или 12,22 м³. 

Потребное количество аппаратов рассчитывается по следующей формуле: N_б=Q/V×Z, где

      Q-годовое количество охлажденного сусла, V - полезный объем одного бродильного аппарата, Z - оборачивамость одного бродильного аппарата в год.

Z=29,8×11,33 /(7+0,5)=45 раз,

где 29,8 - количество суток работы бродильного цеха в месяц; 11,33-количество месяцев работы бродильного цеха в год; 7 - продолжительность брожения Клинского пива, сут; 0,5 - время необходимое для заполнения, опорожнения и мойки аппарата, после каждого оборота, ч.

N_б=19996000/10997,8×45=40

     Геометрические размеры  аппаратов принимаются из формулы  для определения объема цилиндра: V=(p×d²/4)×L

    Принимаем к установке  бродильные аппараты диаметром  1,8м, вместимостью 12,9 м³.

     Вместимость нашего  аппарата 12,9 м³. При диаметре 1800 мм длина его составит:L=12,9×4/3,14×1,8²=5,07 м. Принимаем длину L=5,3м (аппарат Б-604)

Цех дображивания

           Принимаем,  что аппарат вмещает пиво одновременно  из двух бродильных аппаратов.  Соотношение между объемом молодого  пива и охлажденного сусла  равно:

           194,96:199,96=0,97.В  таком же соотношении должна  находиться и полезная вместимость  бродильных аппаратов  и  для дображивания, т.е. 0,97×2×10997,8=21335 л.

            Количество аппаратов для дображивания  рассчитывается по следующей  формуле: N_д=Q/V×Z,

где Q - годовое количество молодого пива,V - полезная вместимость аппарата для дображивания, Z - оборачивамость одного аппарата для дображивания в год.

            N_д= 19496000   /21335×15,4=59

           Полная  вместимость аппарата для дображивания  пива. При коэффициенте заполнения 0,98 V=21335:0,98=21770 л=21,770 м³. Принимаем вместимость аппарата 25 м³.

           При  диаметре аппарата 2400мм, длина его  цилиндрической части равна:  L= V×4/p×d²=25×4/3,14×2,4²=5,53 м

 

3.3 Тепловой расчет пластинчатого  теплообменника

Расчет удельной теплоемкости проводим по [11]:

с=0,0419×(100-0,66×n),

где n-содержание в продукте сухих веществ, %.

С=0,0419×(100-0,66×23)=3,55 кДж/(кг×°С)

Расчет затрат теплоты  на нагревание материала:

Q=G × c ×(t_к-t_н),

где G - масса нагреваемого материала, кг; с - удельная теплоемкость материала, кДж/(кг×°С);t_н и t_к - начальная и конечная температура нагреваемого материала ⁰С.

Q=3,55×1316,65×(12-8)=18696,43 кДж

Расчет затрат теплоты на выпаривание влаги:

W=G×(1-n/m),

где G - масса продукта, поступающего на уваривание, кг;n и m-начальная и конечная концентрация сухих веществ в продукте, %.

W=1316,65×(1-11/13)=263,33 кг

Расчет поверхности  теплообменника:

F=Q/(K×Dt_ср),

где F - площадь поверхности аппарата, м²;Q - расход теплоты кДж; К - коэффициент теплоотдачи; Dt_ср - средняя арифметическая разность

Dt_cр=Dt_б-Dt_м/2,3×lg(Dt_б/Dt_м),

где Dt_б - большая разность температур

Dt_м – меньшая разность температур

Dt_б=12-8=4

Dt_м=4-2=2

Dt_cр=4-2/2,3×lg4/2=2,89

F=18696,43/2,89×500=12,94 м²

 

Расчет тепловой нагрузки:

Q=m×c×(t_н-t_к) [12],

где m - производительность продукта; с - удельная теплоемкость кДж/(кг×К);t_н и t_к - начальная и конечная температура нагреваемого материала ⁰С.

Q=7000×4,7×(98-30)=2237200 кДж

 

4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 

 

4.1 Опасные  и вредные производственные факторы

 

Основными опасными и  вредными производственными факторами  на пивоваренном предприятии являются:

повышенное значение напряжения в электрической цепи (технологическое оборудование на предприятии работает на напряжении 380 В);

повышенная (t=100 °С) или  пониженная температура (t=10 °С) поверхностей оборудования (заторные аппараты, сусловарочные  аппараты);

повышенная температура (t=30-32 °С) воздуха рабочей зоны (варочное отделение);

повышенное содержание диоксида углерода (более 20 мг/м³) в бродильном отделении;

повышенный уровень  шума и вибрации на рабочем месте;

повышенный уровень  пыли (отделение дробления солода).  

 

4.2 Характеристика  веществ по токсичности

 

По степени воздействия  вредные вещества в пивоваренной промышленности относятся к следующим классам опасности, представленные в табл. 4.1.

Таблица 4.1 - Определение  класса опасности вредных веществ

Наименование вредных  веществ	ПДК мг/м3	Класс опасности
Диоксид углерода	9000	4
Пыль зерновая	4	2
Щелочь	0,5	2

 

 

Диоксид углерода бесцветный, обладающий слегка кисловатым вкусом и запахом, газ. Диоксид углерода не горит и не поддерживает горение. Относительная масса по сравнению  с воздухом – 1,529.

Диоксид углерода обладает наркотическим удушающим действием. Атмосферный воздух содержит 0,04% диоксида углерода. При содержании диоксида углерода в воздухе в количестве свыше 4% происходит раздражение дыхательных путей, шум в ушах, головокружение, головная боль.

По степени воздействия  диоксид углерода относится к четвертому классу опасности. Это малоопасные вредные вещества, концентрация вредных веществ в воздухе более 10 мг/м3. Согласно Гигиеническим нормативам ГН 2.2.5.2100-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» и Дополнению N 2 к ГН 2.2.5.1313-03, ПДК углерода диоксида (двуокиси углерода, углекислого газа) составляет: максимальная разовая - 27000 мг/м3, среднесменная - 9000 мг/м3.

Пыль, образующаяся при  измельчении зернопродуктов, представляет пожаро- и взрывоопасность; витающая в воздухе – взрывоопасна, осевшая на строительные конструкции и оборудование – пожароопасна. Частицы зерновой, мучной пыли во взвешенном состоянии обладают большой суммарной поверхностью соприкосновения с кислородом воздуха. Это повышает химическую активность пыли и ускоряет горение. 
Взрыву предшествуют воспламенение и горение аэрозоля, которые отличаются от взрыва меньшей скоростью распространения. Например, если при горении скорость распространения пламени колеблется в пределах от 5 до 10 м/с, то при взрыве она достигает 500 м/с. Нижний предел взрывоопасной концентрации для зерновой пыли от 40 до 90 г/м3. Воспламеняется и горит не только пыль, находящаяся во взвешенном состоянии, но и пыль осевшая – аэрогель. Аэрогель горит медленнее, чем аэрозоль, и только с поверхности осевшего слоя. Тем не менее при внезапных ударах или встряхивании поверхностей, покрытых осевшей пылью, может произойти взрыв вследствие перехода аэрогеля в аэрозоль со взрывоопасной концентрацией. Вот почему очень опасна не только взвешенная в воздухе пыль, но и пыль, осевшая даже тонким слоем на оборудовании, стенах, потолке и строительных конструкциях зданий. Внутри оборудования и рабочих помещений взрывы пылевоздушных смесей начинаются с первичных «хлопков» и вспышек. Затем в результате ударной волны встряхивается и воспламеняется пыль (аэрозоль), находящаяся в помещении, что влечет за собой повторный взрыв. По степени воздействия относится ко второму классу опасности. Это опасные вещества, предельно-допустимая концентрация зерновой пыли составляет 4 мг/м3.

Для мойки и дезинфекции  оборудования используют щелочные растворы. Концентрация щелочных растворов (1,5–2%) определяется автоматически с помощью  электронного измерения электропроводности. Предельно-допустимая концентрация вредных веществ в щелочи составляет 0,5 мг/м3. По степени воздействия относится ко второму классу опасности. Это опасные вещества, концентрация вредных веществ составляет 0,1-1 мг/м3. Воздействие на организм человека: раздражение дыхательных путей, органов зрения, головокружение, головная боль.