Составить аппаратурно-технологическую схему подготовки зерна при переработке его на солод

Контрольная № 1

Задание 1. Задача 1.

Составить аппаратурно-технологическую схему подготовки зерна при переработке его на солод, а также подобрать необходимое оборудование, определить энергетические затраты (кВт/сут) на его эксплуатацию пивоваренного производства.
Данные:
Производительность завода, млн дал/год – 5
Пиво, %:
Жигулевское - 70
Московское - 25
Украинское – 5



Рисунок 1 - Аппаратурно-технологическая схема приемки, очистки, хранения и сортирования зерна

Зерно поступает в бункер 1, откуда ленточным транспортером 2 и элеватором (норией) 3 подается в промежуточный бункер 6. Из него зерно через автоматические весы 7 и магнитный сепаратор 8 поступает в воздушно-ситовый сепаратор 9, где и проводится первичная очистка. Очищенное и взвешенное на весах 25 зерно накапливается в бункере 24 и затем элеватором 10 и транспортером 11 подается в силосы 23 на хранение.
Зерно с повышенной влажностью после первичной очистки из бункера 24 норией 3 направляют через бункер 5 в зерносушилку 4. Подсушенное зерно собирается в бункере 26 и откуда поступает в силосы 23 на хранение.
Перед подачей в солодовню зерно очищают повторно. Для этого его из силосов транспортером 22 и норией 12 подают через бункер 13 и весы 14 в воздушно-ситовый сепаратор 15, а затем в триер 16, где отделяются короткие и шаровидные примеси, а также длинные зерна овса и овсюга. Очищенное зерно разделяют на сорта по величине зерен на сортирующих ситах 17. Зерно I и II сортов проходит весы 20, и накапливается в бункерах 21 и 19, откуда затем расходуется на производство солода. Зерно III сорта накапливается в бункере 18 и является отходами производства. Перед переработкой зерно пропускают через магнитный сепаратор, где отделяют металлические примеси.  
Задание 2. Задача 1.

Составить аппаратурно-технологическую схему получения солода на пивоваренном заводе, подобрать необходимое оборудование для замачивания и проращивания ячменя. Рассчитать солодовню типа «передвижная грядка» (геометрическая размеры, расход воздуха и т. д.). Подобрать кондиционеры и вентиляторы и т. д.
Производительность завода, млн дал/год - 5
Пиво, %:
Жигулевское - 70
Московское - 25
Украинское – 5

Рисунок 2 –
1 — бункер для очищенного зерна;
2 — автоматические весы;
3 — моечный аппарат:
4 — центробежный насос:
5 — аппарат для замачивания зерна;
6 — вентилятор;
7 — камера кондиционирования;
8 - механизм для выгрузки солода;
9 — солод ор а стильный аппарат;
10 — бункер для свежепроросшего солода;
11 вертикальная сушилка солода;
12 — нижний бункер сухого солода;
13 — нория;
14 — конвейер;
15 - росткоотвойная машина;
16 — верхний бункер сухого солода;
17 — элеватор для хранения солода;
18 — нория;
19 — бункер для солода;
20 - машина для полировки солода;
21 - бункер для товарного солода.
Солодовни с передвижной грядкой отличаются от обычной солодовни наличием ковшового ворошителя вместо шнекового. Зерно постепенно перебрасывается ворошителем вдоль ящиков от места загрузки до выгрузки. Передвижная грядка представляет собой ящик длиной 40–50 м, шириной 3–5 м. Ситовое пространство разделено на секции. Число секций равно или кратно числу суток ращения (если суток ращения 7, то число секций будет 7 или 14). На боковых стенках ящика есть рельсы, по которым движется каретка с установленным на ней ковшовым ворошителем. Электропривод может обеспечить для каретки три варианта работы: вперѐд (две скорости) и назад. Ковшовый ворошитель состоит из трѐх сегментов: – жѐсткой рамы; 47 – цепи с ковшами, снабженными резиновым скребком; – трех звѐздочек, обеспечивающих циклическое перемещение цепей.
Для расчета возьмем пневматическую солодовню с передвижной грядкой и ковшовым ворошителем.

Расход зерна на солод согласно технологическим требованиям составляет 70% от массы крахмала в зерне, поступающем на разваривание.
Определим площадь сит пневматической солодовни для спиртового завода производительностью 5 млн дал/год.
Определим общее количество зерна на приготовление солода по формуле:

〖 G 〗_з = C/b * 0,16 = 5000000/66 * 0,7= 5303 т,

где С –производительность завода, С = 5000000 дал/сут;
b – выход пива из 1 т крахмала в зерне, поступившем на разваривание ,
b = 66 дал/сут.
С учетом возможного поступления на солод зерна с пониженной прорастаемостью принимаем G_з = 3,88 т , из них ячмень составляет

G_яч = 0,7 * G_з = 0,7 * 5303= 3712,1 т/год = 10,16 т/сут

Для выращивания ячменного солода выделяем два ящика, следовательно, в каждый ящик ежесуточно поступает 5,08 т ячменя, считая на начальную стадию (до замачивания).
При замачивании объем ячменя увеличивается на 45% , следовательно, объем зерна, поступающего на первую секцию сита:

〖 V〗_з = Gяч/γ * 1,45 = 5,08/0,65 *1,45 = 11,3 м^3,

где γ – насыпная масса ячменя, γ = 0,65 τ/м^3.
Высоту слоя зерна на первой секции ящика принимаем 0,5 м.
Потребная площадь сит для первого ращения:

F = V_з/0.5 = 11,03/0,5 = 22,6 м^2.

Для типового ковшового ворошителя ВВС 2,3-75-90 ширина рабочего ящика должна быть 2,3 м, тогда длина ящика, занятого зерном в первые сутки ращения составит:

Ɩ = F/2,3 = 22,6/2,3 = 9,82 м.

Ворошитель ВВС 2,3 – 75 – 90 за один может переместить солод на 0,9 м.
Для перемещения солода на 2,63м ежесуточно ворошитель должен делать 3 подхода, т. е. ворошить зерно 3 раза в сутки.
Для 8 – суточного ращения солода необходимо, чтобы каждый ящик имел общую длину:
L = 9,82* 8 + 0,9 = 79,46 м.
Площадь сит одного ящика:
F_1 = 79,46* 2.3 = 50,5 м^2
Площадь сит пневматической солодовни:
F = 50,5 *2 = 182,76 м^2
 
Задание 4

Составить аппаратурно-технологическую схему сбраживания осахаренного затора, получения спирта-ректификата и его хранения. Подобрать необходимое оборудование, определить полный объем бродильной батареи, объем бродильного чана и поверхность его охлаждения. Определить количество жидкой углекислоты, которое можно получить на спиртовом заводе.
Данные:
Производительность завода, тыс. дал/сут – 3,5

Как видно из рисунка, внедрение непрерывно - поточного метода сбраживания крахмалистого сырья связано с реконструкцией не только бродильного и дрожжевого цеха, но также и с реконструкцией узла осахаривания. ВНИИ Спиртовой прмышленности рекомендует для обеспечения непрерывности поступления осахаренного сусла на брожение иметь две параллельные линии приготовления солодового молока, две линии осахаривания и расхолаживания. Одна линия наводится в работе, другая на это время переключается на стерилизацию. Такое дублирование технологического оборудования и коммуникаций, особенно на заводах малой мощности, где не всегда имеется резерв производственных площадей, не может способствовать успеху внедрения новой схемы и росту производительности труда.
Из солодового чанка 1 солодовое молоко поступает в расходные чанки солодового молока 2 или 8 (по два на каждой линии), а из них через дозатор 3, 9 в осахариватель первой ступени 4, 10. Сюда же непрерывно и равномерно поступает разваренная масса из паросепаратора 7, где перемешивается с солодовым молоком. Осахаренное сусло засасывается сусловым насосом 6, 12 через камнеловушку 5, 11 и направляется в теплообменник 13, 14. Из теплообменников сусловая линия подводится к первым двум бродильным чанам 18, 19 и к возбраживателю 16. Осахаренное сусло вместе с дрожжевым затором поступает в первый резервуар бродильной батареи 18. Объем дрожжевого затора составляет 25—30% к емкости бродильного чана, поэтому в резервуаре 18 сразу начинается стадия главного брожения. Заполнив первый резервуар, бродящее сусло переходит по переточной коммуникации 29 во второй резервуар 19, затем в третий резервуар 20. Через 20—24 часа, когда третий резервуар наполнится бродящей массой, поток сладкого сусла переключают с первого резервуара на второй с тем, чтобы первый резервуар батареи можно было освободить и продезинфицировать. Для этого бродящую массу из первого резервуара перекачивают насосом 27 по коммуникациям 30 и 31 во второй резервуар 19. Освободившийся первый резервуар батареи моют и пропаривают, после чего в него задают дрожжи и снова направляют поток сладкого сусла, который постепенно наполняет первый резервуар, а в это время, бродящее сусло из второго резервуара перекачивают тем же насосом 27 в третий резервуар 20. Теперь моют и пропаривают второй резервуар батареи.
Сладкое сусло продолжает поступать в первый резервуар, а бродящая масса из первого резервуара переливается во второй, заполнив его, переливается в третий, в четвертый, в пятый, в шестой. В этот момент поток сладкого сусла снова переключают с первого резервуара на второй, а первый резервуар вторично освобождают, моют и пропаривают, после чего-то же самое проделывают со вторым резервуаром, переключив предварительно поток сладкого сусла на первый резервуар — вновь вступивший в строй после стерилизации. Теперь уже волна стерилизации идет до последнего резервуара батареи.

Технологические схемы синтеза этанола различаются способами получения водяного пара и системами утилизации тепла. В наиболее совершенных схемах водяной пар для синтеза получают путем рецикла воды после отделения этанола и использованием водяного конденсата.
Свежий и оборотный этилен сжимают в компрессорах 1,2 до 8МПа, смешиваются с водяным паром, подогреваются в теплообменнике 4 теплом отходящей от реактора смеси и перегреваются в трубчатой печи 3 до 275 °С, после чего подаются в реактор – гидрататор 5. Перед входом в реактор в поток вбрызгивается фосфорная кислота для подпитки катализатора, что продлевает срок его службы.
Реактор представляет собой полую колонну высотой Юм и диаметром 1,5м, работающую в режиме идеального вытеснения. Для исключения влияния коррозии от фосфорной кислоты изнутри он выложен листами красной меди.
Реакционные газы содержат пары унесенной фосфорной кислоты, которая нейтрализуется гидроксидом натрия, а образующиеся соли выделяются в солеотделителе 6. Унос фосфорной кислоты составляет 0,4 - 0,5 т/час с 1 мЗ катализатора.
Теплота отходящих реакционных газов регенерируется в теплообменнике 4 для нагрева входящей смеси. В холодильнике 7 происходит конденсация продуктов реакции, а в сепараторе 8 разделяются жидкие и газовые потоки. Вода, как менее летучий компонент, конденсируется с большей полнотой. Поэтому для дополнительного выделения спирта производится его отмывка водой в абсорбере 9. Непрореагировавший газэ содержащий 90 -92% этилена, рециркулируют компрессором 2, а часть его сбрасывают, чтобы избежать накопления примесей в системе. Отдувка составляет примерно 20% от введенного этилена и направляется на установку газоразделения для выделения этилена.
Водный конденсат после сепаратора 8 и жидкость из абсорбера 9 дросселируют (сбрасывают давление), в результате чего выделяются растворенные газы, отделяемые в сепараторе низкого давления 10 и направляемые в топливную линию.