, (50)
где Мз — масса замеса, кг; сз — удельная теплоемкость замеса, кДж/(кг∙К); t1 и t2 — соответственно начальная и конечная температура замеса, ºС; k — коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду (4–5%); I — энтальпия греющего пара, кДж/кг; Iк — энтальпия конденсата греющего пара при температуре конденсации, кДж/кг.
Удельную теплоемкость замеса можно определить по формуле (20), энтальпии греющего пара и конденсата — по справочным таблицам приложения 7.
5.1.2. Задания и задачи
1. Определить расход пара абсолютным давлением 0,4 МПа на подогрев воды для приготовления замеса из 200 кг пшеницы, если на 1 кг зерна подается 3 л воды. Начальная температура технологической воды 12ºС. Конденсат отводится при температуре конденсации. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.
2. Определить расход вторичного пара абсолютным давлением 0,04 МПа на подогрев замеса из 550 кг ржи влажностью 15% в контактной головке вторичного пара от температуры 45ºС до 80ºС. Расход воды на приготовление замеса 3 л на 1 кг зерна.
3. Определить расход острого пара абсолютным давлением 0,6 МПа на разваривание 600 кг картофеля с влажностью 78%. К картофельной кашке добавлено 10% воды. Температура замеса в контактной головке острого пара повышается от 80 до 140ºС. Удельная теплоемкость сухих веществ картофеля 1,15 кДж/(кг·К).
4. Для разжижения крахмала во время гидроферментативной обработки используют амилосубтилин Гх из расчета 2 единицы АС на 1 г условного крахмала. Определить дозировку препарата на 1 т замеса из ржи, если на 1 кг зерна для приготовления замеса использовано 3,5 л воды. Условная крахмалистость ржи 54,5%. Амилолитическая активность ферментного препарата 90 ед/мл.
5.2. Расчет расхода осахаривающих материалов
В спиртовом производстве используют смесь солодов из различных культур. Наиболее популярными являются смеси солодов ячменного (70%) и просяного (30%), а также ячменного (50%), просяного (25%) и овсяного (25%). Для осахаривания разваренной массы из свежепроросшего солода готовят солодовое молоко, либо выращивают культуры микроорганизмов–продуцентов ферментов. Можно использовать и готовые ферментные препараты, а также смесь солода и микробных препаратов.
5.2.1. Расчетные формулы и справочные материалы
Для расчета количества полупродуктов при производстве солода используют приведенные в разделе 2.2 формулы (14–19). Суммарные нормативные потери сухих веществ при солодоращении в спиртовом производстве принимают 16%. Нормативная крахмалистость солодового зерна приведена в таблице 10.
Таблица 10. Крахмалистость солодового зерна
|
Наименование |
Крахмалистость, % |
|
Ячмень |
49 |
|
Просо |
48 |
|
Овес |
42 |
|
Солод ячмень:просо (70:30) |
48,6 |
|
Солод ячмень:просо:овес (50:25:25) |
47 |
Норма расхода солодового зерна на осахаривание составляет для пшеницы и других зерновых культур, кроме овса, 14,9%, для овса 19%, для картофеля 13% к массе крахмала исходного сырья, включая крахмал солода. Расход солодового молока на осахаривание составляет 15–16% при непрерывных схемах осахаривания, и 18–20% при периодическом проведении процесса.
5.2.2. Пример
Рассчитать массу зерна, необходимого для получения 100 кг солода, состоящего из 70% ячменя и 30% проса. Влажности исходного зерна и свежепроросшего солода представлены в таблице 11. Какое количество разваренной массы может быть осахарено этим солодом, если расход солодового молока 20%, а соотношение солод:вода в солодовом молоке равно 1:5?
Таблица 11. Влажность зерна и солода, %
|
Наименование |
Ячмень |
Просо |
|
Исходное зерно |
15 |
14 |
|
Свежепроросший солод |
46 |
42 |
Решение. В 100 кг смешанного солода содержится 70 кг ячменного и 30 кг просяного солода. При влажности свежепроросшего ячменного солода 46% массу сухих веществ в нем определим по формуле
кг, (51)
где Мяс — масса ячменного солода, кг; Wяс — влажность ячменного солода, %.
Суммарные нормативные потери при солодоращении составляют 16%. С учетом этого определим массу сухих веществ в исходном ячмене:
кг.
Массу исходного зерна определим по формуле (16)
кг.
Аналогичный расчет произведем для проса:
кг; кг;
кг.
Суммарная масса зерна на солод
кг.
При соотношении солод:вода 1:5 на 100 кг свежепроросшего солода требуется 500 кг воды, а масса полученного солодового молока будет 600 кг. Количество разваренной массы, которое можно осахарить этим солодовым молоком, вычислим с помощью пропорции:
кг.
5.2.3. Задания и задачи
1. Рассчитать массу зерна, необходимого для получения 400 кг солода, состоящего из 70% ячменя и 30% проса. Влажности исходного зерна и свежепроросшего солода принять аналогично рассмотренному примеру.
2. Рассчитать массу зерна, необходимого для получения 250 кг солода, состоящего из 50% ячменя, 25% проса и 25% овса. Влажности исходного зерна и свежепроросшего солода представлены в таблице.
|
Наименование |
Ячмень |
Просо |
Овес |
|
Исходное зерно |
14 |
12 |
16 |
|
Свежепроросший солод |
44 |
41 |
46 |
3. Рассчитать количество разваренной массы, которое может быть осахарено солодом, полученным в условиях задачи 1. Соотношение солод:вода в солодовом молоке равно 1:4. Расход солодового молока 16% к массе осахариваемой смеси.
4. Рассчитать количество разваренной массы, которое может быть осахарено солодом, полученным в условиях задачи 2. Соотношение солод:вода в солодовом молоке равно 1:5. Расход солодового молока 18% к массе осахариваемой смеси.
5. В условиях задач 1 и 3 определить расход исходного солодового зерна на осахаривание и сравнить его с нормативным. Содержание крахмала в разваренной массе 16%. Потери при разваривании 2,5%. Исходное сырье пшеница.
6. В условиях задач 2 и 4 определить расход исходного солодового зерна на осахаривание и сравнить его с нормативным. Содержание крахмала в разваренной массе 17%. Потери при разваривании 2,5%. Исходное сырье картофель.
5.3. Разбавление мелассы
При производстве спирта из мелассы осуществляют следующие подготовительные операции: гомогенизацию, подкисление и асептирование, внесение питательных веществ, разбавление водой. Сильно инфицированную мелассу стерилизуют. В специализированных дрожжевых производствах или при выпуске спиртовых дрожжей в качестве хлебопекарных осуществляют кларификацию (осветление) мелассы. Мелассное сусло готовят различной концентрации в зависимости от способа сбраживания.
5.3.1. Расчетные формулы
При разбавлении мелассы материальный баланс выражается уравнением
, (52)
где М и М1 — соответственно масса исходной мелассы и мелассного сусла, кг; С и С1 — концентрация (содержание сухих веществ) мелассы и мелассного сусла, %.
При однопоточном способе сбраживания готовят мелассное сусло концентрацией 22%. При двухпоточном способе сбраживания готовят два различных сусла, например, концентрацией 12% и 32%. Сусло концентрацией 12% называется дрожжевым и служит для выращивания дрожжей, сусло концентрацией 32% называется основным и поступает непосредственно на стадию брожения.
Уравнение (52) можно применять для определения масс и концентраций сусла при любом способе сбраживания, а также для расчетов в дрожжевом производстве. При определении объемов сусла необходимо оперировать плотностью мелассных растворов, приведенной в приложении 12. Плотность раствора мелассы можно рассчитать также по уравнению
, (53)
где n — содержание сухих веществ в растворе, %, Т — температура, К.
Формула справедлива при n от 5 до 50,4% и Т от 293 до 373 К.
5.3.2. Задания и задачи
1. Определить массу воды, необходимой для разбавления мелассы, содержащей 72% сухих веществ при сбраживании ее по однопоточного способу, если требуемая концентрация сусла 22%. Масса исходной мелассы 50 т.
2. Какова будет концентрация сусла, полученного из смеси 18 т мелассы с содержанием сухих веществ 76% и 50,4 т воды?
3. Сколько мелассы с содержанием сухих веществ 70% потребуется для получения 150 т мелассного сусла концентрацией 18%?
4. Определить массу воды, необходимой для разбавления мелассы при двухпоточном способе сбраживания. Требуемая концентрация основного сусла 30%, концентрация дрожжевого сусла 12%. Соотношение потоков основного и дрожжевого сусла 1:1. Массу исходной мелассы и содержание сухих веществ в ней принять аналогично задаче 1.
5. Какое количество исходной мелассы потребуется для получения 220 т основного сусла концентрацией 32% и 110 т дрожжевого сусла концентрацией 13%, если содержание сухих веществ в исходной мелассе 74%?
6. Определить массу исходной мелассы с содержанием сухих веществ 72%, необходимую для выращивания дрожжей в дрожжегенераторе полезным объемом 4000 л. Дрожжегенерирование проводится на мелассном сусле концентрацией 18%.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18
