М'язга зі збірника 5 перекачується м'язгонасосом 8 у бродильні апарати 10 установки для бродіння м'язги. У м'язгу в потоці задається сірчистий ангідрид за допомогою сульфітатора 9.

Дріжджова розводка готується в апаратах 19, які оснащені мішалками і теплообмінними сорочками. Сусло стерилізують у теплообміннику 18 і задають у перший апарат 19, також задають чисту культуру дріжджів. При початку активного бродіння, розводку перекачують насосом 20 у наступний реактор 19. Готову розводку насосом 20 задають у резервуари установки 10.

Зброджена м'язга після відділення самопливної фракції вивантажується і переміщається транспортером 13 установки у шнековий прес безперервної дії 14. Пресові фракції надходять у збірники 15 і 16. Відпресовані вичавки транспортером 17 направляються в бункер для відходів 7.

Рис. 2.6. Апаратурно-технологічна схема переробки винограду на червоні столові вина

Самопливна фракція, з установки 10 надходить в збірник 11, звідки відцентровим насосом 12 перекачується на доброджування у резервуари 21.

Зброджені насухо виноматеріали, знімають з дріжджів і насосом 12 направляють у резервуари для освітлення 22. Виноматеріали сульфітують в потоці через дозуючий пристрій сульфітатора 9.

Для прискорення освітлення і стабілізації виноматеріалів до колоїдних помутніть виноматеріали обробляють суспензією бентоніту, яку готують в апаратах з мішалками і теплообмінними сорочками 24. В перший апарат задають необхідну кількість води і бентоніту. Після набрякання суспензію перекачують насосом 23 у наступний апарат 24, і готують суспензію з виноматеріалом, що обробляється. Готову суспензію задають у виноматеріали насосом 23. Для рівномірного розподілення суспензії у об'ємі виноматеріалу проводять перекачування з нижньої частини резервуару у верхню насосом 12.

Освітлені виноматеріали знімають з осаду і направляють на грубу фільтрацію через шар діатоміту в дисковому фільтрі 25. Відфільтровані виноматеріали направляють на зберігання у резервуари 26.

Дріжджову і клейову гущавину відкачують з резервуарів 21 і 22 насосом 23 у накопичувальні резервуари 36. Гущавину піддають фільтруванню у рамному фільтр-пресі 39. Фільтрат подають у резервуари 22.

Пресові фракції перекачують зі збірників 15 і 16 насосом 12 в купажні резервуари 27, постачені перемішуючими пристроями. В апарат з мішалкою 28 задають необхідну кількість вакуум-сусла і додають сусло-недоброд, яке подають насосом 12 у співвідношенні 1 : 3. Отриману суміш перекачують поршневим насосом 23 в купажні резервуари 27. У резервуари 27 задають необхідну кількість спирту спиртовим насосом 30 через спиртомірник 29. Також, задають суспензію бентоніту з апарату 24 насосом 23. Суміш ретельно перемішують мішалками. Отримані оброблені кріплені виноматеріали перекачують насосом 12 у резервуари 31 для відстоювання. Освітлені виноматеріали знімають з осадів і подають на охолодження в установці 33 до температури, близької до замерзання. Охолоджені виноматеріали надходять у термоізольовані резервуари 33 для витримки на холоді.

Після випадання кристалів винного каменю виноматеріали подають на холодну фільтрацію через фільтр-картон у пластинчастому фільтр-пресі 34. Відфільтровані виноматеріали надходять у резервуари для зберігання 35. Оброблені кріплені виноматеріали після 30-60-денного відпочинку подають до цеху розливу.

Дріжджову і клейову гущавину відкачують з резервуарів 27 і 31 насосом 23 у резервуари з мішалками 38. Гущавину піддають фільтруванню у рамному фільтр-пресі 39. Фільтрат подають у резервуари 31. Осади з фільтру надходять у збірник 37, звідки їх направляють на переробку в цех вторинних продуктів виноробства.

2.7 Розрахунок продуктів

При повному циклі виробництва готового вина, починаючи від переробки винограду, продуктові розрахунки зручніше робити на 1 т винограду. Для визначення кількості матеріалу х на виході з операції користуються розрахунковими формулами [14, с. 162--164] і нормами технологічного проектування [2]:

а) коли відомий вихід продукту з операції (П, %), ; (2.1)

б) коли відомий відсоток (n) виробничих втрат, , (2.2)

де N - кількість матеріалу, що надходить в операцію.

Густину розраховують по рівнянню аддитивності узагальненого виду:

 = 0,99823 · ( + - 1,0000), (2.4)

де 0,99823 - густина води при 4 °С, кг/л; - густина дистиляту, кг/л; - густина водного розчину екстракту, кг/л.

Втрати виноматеріалів і відходи при зберіганні розраховують по масі і по об'єму від середньої кількості продукту за період зберігання.

Норму втрат n (у %) за весь період зберігання обчислюють по формулі:

, (2.5)

де Г -- річна норма втрат продукту, %; ф -- тривалість збереження, міс.

Таблиця 2.6 Вихідні дані

Обчислення середньозважених величин показників завдання

Сахаристість винограду, що переробляється:

C_в = (20 · 50 + 18 · 30 + 17 · 20) / 100 = 18,8 г на 100 мл.

Вміст гребенів у винограді: В_г = (3,8 · 50 + 3,2 · 30 + 2,7 · 20) / 100 = 3,4 % мас.

Віднесення сусла гребенями при дробленні-гребеневідділенні:

n = (17,7 · 50 + 17,1 · 30 + 17,6 · 20) / 100 = 17,5 % мас.

Питомий вихід неосвітленого сусла (загальний):

V_з = (75,8 · 50 + 77,0 · 30 + 76,0 · 20) / 100 = 76,2 дал/т.

Питомий вихід неосвітленого сусла високого тиску:

V_в.т. = (12,0 · 50 + 13,0 · 30 + 13,5 · 20) / 100 = 12,6 дал/т.

Питомий вихід неосвітленого сусла низького тиску:

V_н.т. = ((75,8 - 55,8 - 12,0) · 50 + (77,0 - 56,8 - 13,0) · 30 + (76,0 - 56,3 - 13,5) · 20) / 100 = 7,4 дал/т.

Розрахунок виходу сухих столових виноматеріалів

Втрати винограду при прийомці, розвантаженні, подачі на дроблення і дробленні(n = 0,6 %): N_в = 1000,0 · 0,006 = 6,0 кг.

Кількість винограду, що пройшов дроблення: m_в =1000,0-6,0 = 994,0 кг.

Кількість гребенів, що утворюються при дробленні:

m_г = 994 · 0,034 (100 + 17,5) / 100 = 39,7103 кг.

Кількість м'язги, що подається на бродіння: m_м = 994 - 39,7103 = 954,2897 кг.

Втрати при бродінні сусла на меззі до кінцевої сахаристості 3,5 %:

- на утворення вуглекислого газу: m_CO2: = 46,6 · 10 · (18,8 - 3,5) · 762 / 100000 = 54,3291 кг.

- на контракцію спирту, що утворився при бродінні:

V_к = 0,08 · 0,6 · (18,8 - 3,5) · 762 / 100 = 5,5961 л, або 5,5961 · 100 / 762 = 0,7344 % об.

Втрати сусла в стікачах, пресах, суслозбірниках і при перекачуванні на доброджування (n = 0,5%): n_c = 1000,0 · 0,005 = 5,0 кг.

Вихід сусла-недоброду: 762 - 5,5961 = 756,4039 л, або 762 · 1,081 - 54,3291 = 769,3929 кг.

Вихід сусла-самоплив, відносно теоретичної кількості:

756,4039 · 562 / 762 = 557,8727 л, або 769,3929 · 562 / 762 = 567,4525 кг.

Вихід сусла-недоброду, що надходити на доброджування:

V_нд. = 762 - 5,5961 = 756,4039 л, або m_нд. = 567,4525 - 54,3291 = 769,3929 кг.

Втрати при доброджуванні сусла:

механічні (прийняті різниці між середньою величиною сумарних об'ємних втрат бродіння 3,0 % і вже врахованими втратами: 3,0 - 0,7344 - 0,168 = 2,0976 % об.):

N_мех. = 562 · 2,0976 / 100 = 11,7885 л, або 562 · 1,081 · 2,0976 / 100 = 12,7434 кг.

Кількість молодого виноматеріалу на момент зняття з дріжджових осадів:

V_в/м1 = 557,8727 - 0,9442 - 11,7885 = 545,14 л, або m_в/м1 = 567,4525 - 9,1662 - 12,7434 = 545,5429 кг.

Втрати при знятті виноматеріалів з дріжджових осадів (згідно з нормами 0,5% від об'єму сусла: N_ос. = 562 · 0,5 / 100 = 2,81 л, або 2,81 · 545,5429 / 545,14 = 2,8121 кг.

Кількість дріжджових осадів (згідно з нормами 6,0% від об'єму сусла):

V_ос. = 562 · 6,0 / 100 = 33,72 л.

Кількість суслової гущавини, при умові, що її утворюється в 3 рази більше ніж щільної дріжджової маси: V_г. = 33,72 · 3 = 101,16 л.

Вихід знятого з осадів виноматеріалу: V_в/м2 = 545,14 - 2,81 - 101,16 = 441,17 л.

Кількість знятого з осадів виноматеріалу по масі: m_в/м2 = 441,17 · 0,9947 = 438,8257 кг.

Вихід дріжджової гущавини по масі: m_г. = 545,5429 - 2,8121 - 438,8257 = 103,9051 кг.

Вихід виноматеріалу-фільтрату, що складає 2 / 3 частини від об'єму дріжджової гущавини: V_ф. = 101,16 · 2 / 3 = 67,44 л, або m_ф. = 67,44 · 0,9947 = 67,081 кг.

Кількість дріжджових осадів по масі: m_ос. = 103,905 - 67,081 = 36,824 кг.

Втрати при подачі виноматеріалів на освітлення (n = 0,09%) і фільтрацію через діатоміт(n = 0,03%): N_f. = 508,61 · (0,09 + 0,03) / 100 = 0,6103 л, або 505,9073 · (0,09 + 0,03) / 100 = 0,6071 кг.

Втрати виноматеріалів при зберіганні перед розливом (n = 0,4% за рік, термін зберігання умовно 60 діб):

N_ф.п. = 507,9997 · 0,4 · 60 / (365 · 100) = 0,334 л, або 505,3002 · 0,4 · 60 / (365 · 100) = 0,3323 кг.

Вихід оброблених червоних столових сухих виноматеріалів:

V_в/м5 = 507,9997-0,334=507,6656 л, або m_в/м5 =505,3002-0,3323=504,968 кг.

Таблиця 2.7 Матеріальний баланс виробництва червоних вин з винограду

Розрахунок виходу кріплених виноматеріалів

При виробництві кріплених вин проводять купажування наступних інгредієнтів: вакуум-сусла виноградного V_б, із вмістом сахарів C_б = 900 г/дм³; спирту етилового ректифікованого V_сп концентрацією a_сп = 96,2 % об. Складемо рівняння матеріального балансу. По об'єму:

V_вн + V_б + V_сп = V; (2.6)

По спирті:

a_вн · V_вн + a_вн · V_сп = a · V; (2.7)

По сахарам:

С_вн · V_вн + C_в · V_в = C · V; (2.8)

Підставляючи вихідні дані в рівняння (2.6-2.8), отримаємо систему рівнянь:

Із другого рівняння системи отримаємо:

.

Із третього рівняння системи отримаємо:

.

Підставляючи в перше рівняння системи, отримаємо:

.

Звідси:

V = 230,3138 л.

Таким чином:

л.

л.

Перевірка розрахунку:

198,5312 + 24,149 + 7,6336 = 230,3138.

Розрахунок виконаний правильно.

де 0,80665 - густина спирту-ректифікату при 20°C, кг/л.

Кількість вакуум-сусла: 7,6336 · 1,377 = 10,5115 кг.

Втрати контракції при купажуванні (без включення раніше врахованих втрат контракції при бродінні м'язги): 230,3138 · 0,0008 · (18,0 - 9,18) = 1,6251 л, що становить:

0,08 · (18,0 - 9,18) = 0,7056 % об.

Вихід кріплених виноматеріалів після купажування:

230,3138 - 1,6251 = 228,6887 л, або 201,9404 + 19,4798 + 10,5115 = 231,9317 кг.

Втрати кріплених виноматеріалів при знятті із дріжджової гущавини, включаючи втрати при фільтруванні гущавини (n = 0,5 % від кількості освітленого сусла, взятого для виробництва виноматеріалів): 200 · 0,005 = 1,0 л, або 1,0 231,9317 / 228,6887 = 1,0142 кг.

Кількість кріплених виноматеріалів, що пройшли переливання (з урахуванням втрат):

231,9317 - 1,0142 = 230,9174 кг, або 228,6887 - 1,0 = 227,6887 л.

Вихід продуктів при знятті із дріжджових гущавин:

- освітлених виноматеріалів, перелитих декантуванням:

227,6887 - 27,0 = 200,6887 л, або 200,6887 · 1,00864 = 202,4229 кг.

Вихід продуктів при пресуванні дріжджової гущавини:

- щільного дріжджового осаду (1/3 від об'єму дріжджової гущавини, або 4,5 % від об'єму освітленого сусла): 27,0 · 1 / 3 = 200 · 4,5 / 100 = 9,0 л, або 230,9174 - (202,4229 + 18,1555) = 10,339 кг.

Втрати при подачі на охолодження в потоці (n = 0,09 %), з наступною витримкою виноматеріалів на холоді (n = 0,42 %): (200,6887 + 18,0) · (0,09 + 0,42) / 100 = 1,1153 л, або (202,4229 + 18,1555) · (0,09 + 0,42) / 100 = 1,125 кг.

Втрати виноматеріалів при подачі на фільтрацію (n = 0,09 %), і фільтрації через фільтр-картон (n = 0,15 %): 217,5734 · (0,09 + 0,15) / 100 = 0,5222 л, або 219,4535 · (0,09 + 0,15) / 100 = 0,5267 кг;

Втрати при зберіганні оброблених кріплених виноматеріалів (n = 0,4 % у рік; тривалість зберігання 60 діб): 217,0512 · 0,4 · 60 / (365 · 100) = 0,1427 л, або 218,9268 · 0,4 · 60 / (365 · 100) = 0,144 кг.

Вихід кріплених виноматеріалів:

217,0512 - 0,1427 = 216,9085 л, або 218,9268 - 0,144 = 218,7829 кг.

Таблиця 2.8 Матеріальний баланс переробки пресового сусла на ординарні кріплені виноматеріали

Таблиця 2.9 Зведений матеріальний баланс переробки винограду на червоні столові сухі та кріплені виноматеріали

Таблиця 2.10 Зведений матеріальний баланс переробки 1400 т винограду на червоні столові сухі та кріплені виноматеріали

Таблиця 2.11 Графік надходження винограду на завод

2.8 Розрахунок витрати допоміжних матеріалів

Розрахунок витрат допоміжних матеріалів виконується за формулою:

В_Д/М = М · Н, (2.9)

де М -- кількість матеріалу, що обробляється; Н -- норма витрати допоміжного матеріалу на оброблюваний продукт [8, с.34--37].

Розрахунок кількості допоміжних матеріалів представлений в таб. 2.12.

Таблиця 2.12 Витрати допоміжних матеріалів

2.9. Розрахунок і підбір технологічного устаткування

Підбір технологічного устаткування виноробних підприємств базується на продуктовому розрахунку (п. 2.7).

Визначимо кількість винограду, що переробляється. Максимальна добова продуктивність заводу В_Д (т/добу) складе [15]:

, (2.10)

де В -- загальна кількість винограду, що переробляється, т; Т -- тривалість періоду переробки, діб (приймається по нормах 20 діб).

Таким чином добова продуктивність складає:

= 70 т/год.

Годинна пропускна здатність заводу первинного виноробства [15]:

, (2.11)

де К -- коефіцієнт нерівномірності надходження винограду протягом дня (по нормах 1,4);t -- тривалість приймання винограду в добу (по нормах 10 год).

Підставляючи вираження (2.11) у формулу (2.12), одержимо:

. (2.12)

У такий спосіб годинна продуктивність заводу складе:

= 9,8 т/год.

Розрахунок кількості устаткування періодичної дії виробляється відповідно до формули [14]:

, (2.13)

де Х - потрібна кількість апаратів; б - коефіцієнт нерівномірності надходження сировини на переробку; Q - кількість чи сировини напівпродукту, що переробляється в добу; g - робочий (корисний) об'єм апарата за час його повного обороту; ц - коефіцієнт (ступінь) заповнення апарата; N - число повних оборотів апарата за добу.

Під оборотом апарата розуміють час, затрачуваний на виконання повного виробничого циклу, вважаючи від моменту завантаження апарата і кінчаючи підготовкою його до нового завантаження:

, (2.14)

де n - число робочих змін у добу; t - тривалість зміни (робочого дня), год; z - тривалість повного обороту (робочого) циклу апарата, год.

Підставивши у формулу (2.13) величини ц і N, одержимо:

, (2.15)

де v - повний (геометричний) об'єм апарата, v = g / ц.

Визначимо кількість автомобільних контейнерів і ваг для зважування винограду, що надходить на переробку.

Для первинної переробки винограду приймаємо дві лінії серії ВПЛ-20М3 для можливості одночасної переробки двох сортів винограду. До складу ліній входить таке устаткування: бункери-живильники ВБШ-10-01, дробарки-гребеневіддільники ЦДГ-20М, шнекові пресиВПО-20, насоси м'язги ПМН-28, сусла й осадів ВЦН-20 і Ж6-ВПН, сульфітодозатор ВСАУ.

Для бродіння м'язги приймаємо механізовані установки УКС-3М, що складається з трьох апаратів і має продуктивність 20000 кг/добу. Кількість м'язги, що надходить на бродіння складає:

Q = 954,3 • 70 = 66801 кг/добу.

Таким чином, необхідна кількість установок УКС-3М складе:

X = = 3,34. Приймаємо 4 установки.

Установка УКС-3М буде працювати також у якості стікача для відділення сусла-самопливу.

Визначимо кількість резервуарів ємністю 1000 дал для відстоювання сухих столових виноматеріалів. Кількість виноматеріалів, знятих з дріжджових осадів:

Q = 508,61 · 70 / 10 = 3560,27 дал/добу.

Приймаючи час відстоювання приймаємо 1 добу, за формулою (2.15) отримаємо:

= 4 резервуари.

Резервуари для зберігання ємністю 5000 дал перед подачею на витримку, або розлив. Кількість виноматеріалів:

Q = 508,0 · 1400 / 10 = 71120 дал.

Визначимо кількість резервуарів для купажування і обробки кріплених виноматеріалів ємністю 1600 дал. В купажних резервуарах необхідно розмістити наступну кількість купажу:

Q = 230,3 · 70 / 10 = 1612,1 дал/добу.

Приймаємо термін купажування і обробки 1 робочу зміну, коефіцієнт наповнення 0,81, таким чином:

X = = 1,24. Приймаємо 2 шт.

Визначимо необхідну місткість апаратів для змішування вакуум-сусла з виноматеріалом. Добова кількість вакуум-сусла:

Q = 7,6 · 70 / 10 = 53,2 дал/добу.

Приймаємо розведення вакуум-сусло : виноматеріал, як 1:3. Приймаємо апаратиСЕон 2,5, об'ємом 250 дал. Їх кількість складе:

шт.

Визначимо кількість резервуарів ємністю 800 дал для освітлення кріплених виноматеріалів. Термін освітлення приймаємо 1 добу. Виноматеріали надходять на освітлення у кількості:

Q = 227,7 · 70 / 10 = 1594 дал/добу.

Таким чином, за формулою (2.16) отримаємо:

= 2,2. Приймаємо 3 резервуари.

Визначимо кількість термоізольованих резервуарів ємністю 800 дал для витримки на холоді кріплених виноматеріалів. Термін витримки на холоді приймаємо 3 доби. Виноматеріали надходять на освітлення у кількості:

Q = 218,7 · 70 / 10 = 1531 дал/добу.

Таким чином, за формулою (2.16) отримаємо:

= 6,4. Приймаємо 7 резервуарів.

Визначимо необхідну ємність резервуарів для розміщення дріжджової гущавини. Кількість гущавини складає:

– від столових виноматеріалів:

101,16 · 70 / 10 = 708 дал/добу.

Приймаємо коефіцієнт наповнення 0,85:

= 833 дал. Приймаємо резервуар, об'ємом 1000 дал.

Апарати для готування дріжджової розводки.

Об'єм дріжджової розводки для внесення в бродильну установку в кількості 3% до об'єму м'язги, що надходить на бродіння:

V_б = 66801 / (10 · 1,25) = 5344,1 дал/добу.

Таким чином, по формулі (2.17) отримаємо:

V_Д = = 200,4 дал.

Приймаємо 2 апарати СЕон 2,5 з якірними мішалками номінальним об'ємом 2,5 м³ (250 дал).

Визначимо необхідний об'єм і кількість апаратів для готування суспензії бентоніту. Кількість бентоніту, що витрачають у добу:

Q = 2171,2 / 20 = 108,56 кг.

Для обробки використовують 10 % суспензію. Маса 10 % суспензії складе:

m = 108,56 • 100 / 10 = 1085,6 кг.

Приймаємо густину суспензії 1,1 кг/л. Таким чином, необхідна місткість апаратів складе:

V = 1085,6 / 1,1 = 987 л.

Приймаємо 2 апарати з якірними мішалками марки СЕон 1,0 (номінальний об'єм 1000 л).

Для перекачування дріжджової розводки і спирту приймаємо 2 насоси ВЦН-10, продуктивністю до 10 м³.

Для перекачування вакуум-сусла, суспензії бентоніту, дріжджової гущавини на переробку приймемо насоси Ж6-ВПН, що мають продуктивність 1000 дал/год. Необхідно 3 насоси Ж6-ВПН.

Для охолодження виноматеріалів до температури, близької до замерзання приймаємо ультраохолоджувач ВУНО-30, продуктивністю 160 дал/год. Згідно з формулою (2.14) отримаємо:

X = = 1 апарат.

Кріплені виноматеріали надходять на фільтрування в кількості:

Q = 217,6 · 70 / 10 = 1523,2 дал/добу.

Приймаємо фільтр марки В9-ВФС продуктивністю 300 дал/год.

Згідно з формулою (2.17) отримаємо:

= 0,73. Приймаємо 1 фільтр.

Для фільтрації дріжджових і клейових осадів приймаємо рамний фільтр-прес маркиРЗМ з поверхнею фільтрування 50 м².

Характеристика устаткування приведена в таблиці 2.13.

Таблиця 2.13 Характеристика технологічного устаткування [8], [9], [17]

2.10 Розрахунок потреб холоду

Кількість холоду визначають за формулою [5, с.153]:

Q = m · с · (t_п - t_к), (2.19)

де Q -- кількість холоду, ккал; m -- маса продукту, кг; c -- питома теплоємність, ккал / (кг · °С); (t_п - t_к) -- різниця температур продукту до і після охолодження, °С.

Визначимо кількість холоду для охолодження м'язги при бродінні:

1. Кількість м'язги, що надходить на бродіння:

m = 954,3 • 70 = 66801 кг/добу.

Добова кількість холоду складе:

Q = 66801 · 0,81 · (30 - 25) = 270544,05 ккал/добу.

Таблиця 2.15 Витрати холоду

2.11 Розрахунок витрати води і стоків

Витрати води на охолодження сусла і виноматеріалів обчислюються за формулою [5]:

G = Q / (t_Вк - t_Вп), (2.20)

де Q -- кількість холоду, ккал; t_Вп і t_Вк -- початкова і кінцева температури охолодної води.

Охолодження м'язги:

G₁ = = 10020 кг/добу, або 10 м³/добу.

Розрахунок витрати води на мийку устаткування приведений у таб. 2.16

Таблиця 2.16 Витрати води на мийку технологічного устаткування

Таблиця 2.17 Зведені витрати води

2.12 Розрах...