Холодильная установка пивоваренного завода

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский  национальный исследовательский университет

Информационных технологий, Механики и Оптики

Институт Холода и  Биотехнологии

 

 

 

 

 

Кафедра холодильных  установок

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

«Холодильная установка пивоваренного завода»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург 2013г.

1.Задание

 

1) Производительность предприятия по производству пива 18 млн. дек/год

2)Месторасположение предприятия  г. Тула

Среднемесячная температура  самого жаркого месяца t_ср мес. = 18,4 °С

Температура абсолютного  максимума t_а м. = 38 °С

Средняя максимальная температура  в самый жаркий месяц t_ср м. =24,2 °С

Средняя температура  годовая t_{ср год} =4,2 °С

Среднемесячная относительная  влажность самого жаркого месяца φ = 54%

3) Ассортимент продукции

• Пиво «Жигулёвское»
• Пиво «Рижское»

4) Хладагент R 717- (аммиак)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Производство  пива

Холод в пивоварении  применяют в технологических  процессах, для поддержания соответствующей температуры и влажности воздуха в производственных помещениях, а также при хранении сырья (хмеля, дрожжей) и готовых изделий (пиво), а также при кондиционировании воздуха.

В технологических процессам  холод используют для приготовления  солода, хранении пивных дрожжей, парка  сусла с последующим его охлаждением, главного брожения сусла и созревания пива, охлаждение молодого пива фильтрация и розлив пива.

 

2.2.1. Приготовление  сусла.

При открытом процессе брожения экстракт сусла сбраживается дрожжами в присутствии кислорода воздуха. После хмелецедильника сусло охлаждают с 90-95^οС до температуры брожения в две стадии - сначала до 60 ^οС медленно в течение 1,5-2 часов на тарелках сепаратора или в осадочных чанах и затем быстро в открытых, закрытых или пластинчатых охладителях.

Охлаждение сусла на тарелках (открытых плоских сосудах высотой 20-35 см) происходит за счет конвективного теплообмена и испарения воды. Длительность процесса определяется температурно - влажностными условиями в помещении.

В аппаратах закрытого  типа сусло охлаждают водой, подаваемой в змеевики. Продолжительность охлаждения в этом случае меньше, чем на тарелках она зависит от количества и температуры воды, подаваемой в змеевики.

Во  избежание  заражения   сусла  микроорганизмами   при  непосредственном соприкосновении  его с воздухом применяют закрытую систему охлаждения. Вместо тарелок и оросительных охладителей устанавливают сепараторы с закрытыми пластинчатыми охладителями…

 

 

Использование Сепараторов  для осветления горячего сусла путем  центрифугирования вместе с пластинчатыми  охладителями имеет технологические и экономические преимущества по сравнению с тарелками, отстойными чанами, оросительными охладителями прессами для белкового отстоя. При таком способе осветления и охлаждения сусла не требуется применять металлоемкие аппараты, облегчается обслуживание и улучшается санитарное состояние помещений.

Годовой запас хмеля  хранят на складе при температуре 1^οС и относительной влажности воздуха 70%.

2.2.2. Главное брожение.

В отделении бродильного  цеха предварительное охлаждение дрожжей  от 4 до 1^οС происходит в специальных ваннах, снабженных рубашками для охлаждающей воды. Охлажденное сусла направляют в чаны предварительного брожения, где в него добавляют дрожжи.

Через сутки забродившее  сусло передают в чаны или танки  главного брожения-открытые или закрытые сосуды прямоугольной и цилиндрической формы емкостью 100 гл и больше, изготовленные из железобетона алюминия и других металлов.

Температура помещения, в котором хранят дрожжи, должна быть не выше 4^οС.

Главное брожение сопровождается значительным выделение тепла и в зависимости от начальной концентрации сусла продолжается от 7 до 10 суток при температуре 6^οС (в начале брожения) и 4^οС (в конце брожения), повышаясь на третьи сутки приблизительно до 8^οС.

Для отвода тепла, выделяющегося  при брожении применяют трубчатые или плоские (в виде карманов) охладители, внутри которых циркулирует вода с температурой 1^οС или холодный рассол. Наряду с внутренним устройство для охлаждения может быть и наружным. Конструктивно его выполняют в виде охлаждающих рубашек с циркулирующей по ним охлажденной водой или спиртовым раствором.

Для предупреждения появления  плесени и развитию вредной микрофлоры в бродильных цехах требуется  поддерживать температуру около 4^οС и относительную влажность 70-75%.

Образующаяся при открытом брожении сусла углекислота выделяется в помещении и создает неблагоприятные условия для обслуживающего персонала. Предельно допустимое содержание углекислого газа в воздухе бродильных цехов не должно быть более 1% по объему, при этом кратность воздухообмена в помещении принимают 20-25 объемов в сутки.

По окончании главного брожения молодое пиво охлаждают  в чанах до 4^οС, а затем направляют в лагерный цех для дображивания. Дрожжи из бродильных чанов доставляют в специальное помещение и хранят в ваннах с охлаждающей водой при температуре 1^οС.

 

2.3. Дображивание  и выдержка

Охлаждение пива от 4^οС до температуры осветления происходит в лагерных танках в результате теплообмена между пивом находящимся в металлических танках и воздухом помещения с температурой 0.5 – 1.0 ^οС. Применяются также изолированные танки с местным охлаждение – змеевиками внутри танка в виде поясов (рубашек), по которым циркулирует рассол или спиртовой раствор.

При внутреннем охлаждении танков можно регулировать процесс  дображивания пива и отпадает необходимость в охлаждении самого помещения.

2.4. Фильтрация  пива.

По окончании выдержки пива в лагерных танках его фильтруют, предварительно охлаждая до температуры 1^οС в противоточных или пластинчатых охладителях, и хранят в алюминиевых сборниках. Иногда пиво дополнительно насыщают углекислым газом и охлаждают.

 

2.4. Розлив пива.

После розлива концентрируют.Краткосрочное  хранение пива в экспедиции пивоваренного  завода при температуре 12^οС.

Наибольший расход холода на охлаждение сусла 70% .

Теплопередача через ограждение 15%

На вентиляцию 10%.

3. Системы охлаждения  производственных помещений

Задачей охлаждения производственных помещений пивоваренных заводов  по санитарным требованиям является поддерживание такой температуры  и влажности воздуха, которые препятствуют образованию плесени и развитию вредной микрофлоры. Выбор системы охлаждения и холодильного оборудования в значительной степени определяется кол-вом влаги, которое необходимо отводить из помещения.

3.1. Солодовни.

Система охлаждения солодовни должна обеспечивать санитарное состояние и параметры воздуха, благоприятные для проращивания солода. В пневматических солодовнях температуру воздуха, поступающего к ящикам или барабанам применяют температуру от 12^οС при относительной влажности 98%, температуру уходящего воздуха 16^οС при относительной влажности 85%. Барабанные и ящичные солодовни обслуживаются групповыми или индивидуальными установками для кондиционирования воздуха.

В качестве теплоносителя  применяют артезианскую либо охлажденную  до 8^οС воду. Воздух охлаждают и увлажняют в форсуночных камерах. Приточно-вытяжная вентиляция для солодорастительных ящиков или барабанов должна обеспечивать 1,5 -2 кратный обмен воздуха в час.

3.2. Бродильные  цеха.

В бродильных цехах с  открытым брожением наблюдается выделение большого кол-ва влаги. Для ее удаления применяют воздушную систему охлаждения с мокрыми воздухоохладителями. В кач-ве холодильного оборудования целесообразно устанавливать такие воздухоохладители для поддержания температуры помещения 4^οС и его вентиляции. Для отвода тепла, проникающего через внешние ограждения, дополнительно монтируют пристенные батареи из оребренных труб. Теплоносителем обычно служит рассол хлористого натрия.

В бродильных цехах с  закрытыми процессами брожения влаговыделений сравнительно немного, и они могут быть поглощены сухими воздухоносителями с ребристыми трубами, способными поддерживать влажность воздуха около 70%.

В некоторых случаях  можно применять непосредственное охлаждение аммиаком или фреоном -12, кипящими в охлаждающий проборах

3.3. Лагерные  цеха.

Ввиду небольшого влаговыделения в лагерных цехах для них целесообразна  воздушная система охлаждения посредством  сухих воздухоохладителей их оребренных труб. Охлажденный воздух в лагерном цехе и других помещения (бродильного цеха с закрытым брожением, цехи для приготовления бархатного пива, дрожжевые отделения и экспедиция) распределяется без канала соответствующими эжекторами.

Применение эжекторного  воздухораспределения дает возможность  отказаться от устройства громоздких воздушных каналов, являющихся источником загрязнений и ухудшающих внешний вид помещений. Такой способ воздухораспределения…

 

Обеспечивает лучшую циркуляцию и большую равномерность  температуры воздуха в помещении.

Постоянную температуру  воздуха в помещениях поддерживают соответствующей автоматизацией работы воздухоохладителей. Управление воздухоохладителями осуществляют с помощью терморегуляторов, контролирующих температуру воздуха в помещении, и реле времени, включающих аппараты из работы в период отстаивания инея, производимого путем орошения труб водопроводной водой. Схема позволяет автоматизировать работу холодильной установки, что способствует улучшению технологий и условий хранения продукта, сокращении. Эксплуатационных расходов и облегчению труда обслуживающего персонала.

Для покрытия теплопритоков  через  ограждения в ряде технологических  цехов рекомендуется устанавливать  пристенных батареи из оребренных труб. Применение интенсифицированных приборов охлаждения позволяет значительно  экономить трубы и металл. В холодильных установках с непосредственным испарением холодильного агента использование оребренных труб значительно уменьшает емкость системы.

Характерным для пивоваренных заводов является значительный расход холода на охлаждении сусла в охладителе, составляющей 55-65% от общего расхода. При этом продолжительность охлаждения сусла в охладителе, составляющей 55-65% от общего расхода. При этом продолжительность охлаждения сусла составляет не более 6 часов в сутки.

Для покрытия пиковых  нагрузок в течении суток целесообразна предварительная аккумуляция холода в водяных или рассольных аккумуляторов.

На пивоваренных заводах, технологический процесс которых  сопровождается значительным потреблением тепла и холода, целесообразно  применять абсорбционные холодильные машины, если параметры и кол-во отбросного тепла могут обеспечить получение потребного кол-ва холода.

Для технологических  нужд и сохранения пива перед отправкой  в торговую сеть на пивоваренных заводах  рекомендуется устанавливать ледогенераторы производящие искусственный лед…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Характеристика  охлаждаемого объекта

 

      Выполнена  эскизная проектная проработка  холодильной установки крупного  универсального пивоваренного завода производительностью 14 млн.дек/год.

      В соответствии  с технологией производств и  правилами техники безопасности  теплота от потребителей холода  может  отводиться только с  помощью воды с температурным  уровнем +1 ºС и рассола с  температурой -5 ºС.

 

 

5. Выбор схемных  решений установки и расчёт  термодинамических циклов холодильных  машин.

 

5.1 Выбор расчетного режима.

 

За расчетный принимают  режим работы холодильный установки  в наиболее напряженный период года , характеризующийся наиболее не благоприятными сочетанием большой потребности в холоде и высокой температуры . Холодильная мощность установки должна быть достаточной , чтобы обеспечить поддерживание технологических температурных режимов потребителей в этот период. Для экономической же работы установки в другие периоды года она должна быть оснащена системами регулирования мощности энергопотребляющих элементов

( компрессоров , насосов  , вентиляторов ).

  Наиболее просто эта проблема решается параллельным соединением нескольких элементов в группах и выключением масти их из работы при снижении потребности в холоде или снижении температуры окружающей 
среды.

 

Климатические параметры  воздуха

 

Город	Среднемесячная температура  самого жаркого месяца tср.мес	Температура абсолютного  максимума t а м	Средняя максимальная температура  в самый жарский месяц  tср.м	Средняя температура годовая, tср.год	Среднемесячная относительная  влажность самого жаркого месяца
Тула	18,4	38	24,2	4,2	54