Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Материальный баланс процесса производства шампанского





Расчет будем вести на 1590 дал Российского шампанского.

1. Производство российского шампанского «Линдэле» полусладкого через стадию приготовления брюта:

Таблица 5 – Приготовление брют

Наименование материалов Объем при 20оС Спирт, % об. Сахар, г/100 мл Титруемая кислотность Сахара инвертного, дал
Брют 1506,5 11,2 0,15 6,2 22,6
Экспедиционный ликер 83,5 10,8 79,6 6,3 664,66
Итого:   4,3   687,26

Таким образом для приготовление 1590 дал Российского шампанского «Линдэле» необходимо 1506,5 дал брюта, в состав которого входит виноматериал и резервуарный ликер:

у.е.

где 2,2г/см3 –количество сахара, идущего на сбраживание.

дал .

количество резервуарного ликера, необходимого для приготовления брюта; где 58, 2 г/100мл –содержания сахара в резервуарном ликере.

дал – объем необходимого виноматериала.

На приготовление брюта пошло 57,1 дал резервуарного ликера, который состоит из виноматериала и сахара.

у.е., где 58,2 г/100 мл –количество сахара, содержащегося в резервуарном ликере.

кг.

количество сахара, необходимое для производства 57,1 дал резервуарного ликера, где 10,5- коэффициент перевода сахара в инвертный сахар.

дал.

количество сахара, необходимое для производства 57,1 дал резервуарного ликера-объем, который занимает 1 кг сахара при растворении.

дал .

количество необходимого виноматериала для производства 57,1 дал резервуарного ликера.

На производство Российского шампанского затрачено 83,5 дал экспедиционного ликера, в состав которого входят следующие компоненты:

-виноматериал 35,8 дал

-коньячный спирт 8,3 дал

-лимонная кислота 0,2 дал

Сахар39,2 дал

Итого:

Виноматериал:

дал .



Сахар :

дал.

Коньячный спирт: 8,3 дал

Лимонная кислота: 0,2 дал

Дрожжи: 2000 г

1) Производство Российского шампанского закладкой на марку:

Рассмотрим на примере полусладкого шампанского, с содержанием сахаров 4-5,5г/100 мл (60-65 мг/дм3)

дал количество сахара, необходимое для производства 1590 дал Российского шампанского «Линдэле».

Количество необходимого виноматериала:

дал.

Таким образом, на производство 1590 дал Российского шампанского «Линдэле» было израсходовано 169,4 дал резервуарного ликера, с состав которого входят виноматериал и сахар.

у.е.

кг сахара

дал, количество необходимого сахара

дал, количество необходимого виноматериала

Итого:

Виноматериал: дал

Сахар: 58,2 дал

Дрожжи: 2000 г

В среднем процесс приготовления шампанского составляет 25 суток.

В цеху находится 10 акратофоров. Таким образом, годовой объем производства составляет:

дал, равно 1500000 л.

бутылок в год.

6 Расчет основного и вспомогательного оборудования [18]

Расчет фильтр-пресса

Фильтр-пресс применяется для фильтрации игристых вин, представляет собой пластинчатый фильтр прямоугольного сечения, расположенный в горизонтальной плоскости.

Фильтр-пресс состоит из жестких перегородок (плит), между которыми помещены фильтрующие пластины.

С целью обеспечения лучшего выхода фильтрата дренажная поверхность плит выполняется ребристой.

Производительность плит определяется количеством плит. Плиты имеют упоры, которые укладываются на продольные круглые опоры стальные балки, закрепленные на станине.

В верхней и нижней частях плит устроены совпадающие по оси отверстия, снабженные прокладками. В нажимную плиту упирается винт со свободной посадкой в центре опорной рамы фильтр-пресса. При зажиме винтом пластин полые отверстия приливов образуют два канала, из которых один служит для подачи фильтруемой жидкости, а другой для отвода фильтрата. Фильтрующим материалом служат пластины из асбоцеллюлозного картона специальных марок. Фильтрующий материал не должен содержать вещества, влияющие на органолептические свойства изделия.

Фильтр-пресс смонтирован на передвижной тележке. Для сбора жидкости, просачивающейся и стекающей с пластин из картона, имеется особый поддон, установленный под фильтрующей поверхностью пресса.

Перед сборкой фильтра проверяют чистоту пластин, поддона, труб. Покоторым поступает предназначенная для фильтрации жидкость и отводится фильтрат.

После устранения обнаруженных загрязнений, приступают к сборке фильтра.

После, следовательно, устанавливают плиты и между ними помещают картон, затем передвигают нажимную плиту и зажимают винтом для создания необходимой плотности. Открывают кран входа и заполняют фильтр жидкостью поступающей из акратофора.

Для образования на пластинах фильтрующего слоя из взвешенных частиц фильтруемой жидкости первые порции фильтрата возвращают обратно в фильтр. Только после получения совершенно прозрачного фильтрата открывают кран для отвода его в сборник готовой продукции.

Техническая характеристика фильтр-пресса

Число плит 45 шт.

Размер плит 566*566

Рабочее давление, Мпа 3,5

Производительность, л/ч 9000

Определить число плит в фильтре, толщину слоя осадка, сопротивление осадка и фильтровальной перегонки, время фильтрования 11м3 продукта, содержащей твердой фазы dтв = 3%, на фильтре поверхностью S=12 м2 влажность осадка U = 40 %, плотность твердой фазы 1=2200 кг/м3, а жидкой 2=969 кг/м3.

Экспериментально найдены константы фильтрования:

; .

где а – константа, характеризующая сопротивление осадка, отнесенная к поверхности фильтрования;

b- константа, характеризующая сопротивление фильтровальной перегонки, отнесенная поверхности фильтрования.

Для определения времени фильтрования по уравнению

, (6.1)

Необходимо знать объем полученного фильтрата Vф т.к. объем продукта известен, то объем фильтрата вычисляется по формуле

, (6.2)

Количество осадка определяется по формуле

, (6.3)

Для определения массы по формуле

, (6.4)

Необходимо вычислить ее плотность. Если известны плотности обеих фаз. Образующих продукт, то плотность последней можно определить из следующего выражения:

,

,

.

, (6.5)

.

Соответственно масса осадка:

, (6.6)

Плотность осадка ос получим из выражения (5.6), аналогично выражению для прод:

, (6.7)

, (6.8)

,

Объем осадка находим по формуле:

, (6.9)

м3.

следовательно, объем фильтрата будет равен:

м3.

Разделив объем фильтрата на площадь поверхности фильтра, получим :

, (6.10)

м3.

Определяем время фильтрации по формуле :

ч.

Удельное сопротивление осадка r0 и сопротивление фильтровальной перегонки Rф.п. определяем по уравнениям:

, (6.12)

, (6.13)

Где отношение равно : ,

м3.

Вязкость фильтрата принимаем равной вязкости воды при 20 оС,

=10-3 Н с/м2,разность давлений .

, (6.14)

. (6.15)

Число плит определяем по формуле:

, (6.16)

где x,y-размеры плит : x=0,6 м; y=0,6 м.

Толщину слоя осадка определяем по уравнению:

, (6.17)

.

Слой осадка на каждом листе картона вычисляется по формуле:

, (6.18)

.

Общая толщина двух слоев осадка в камере в конце стадии фильтрования равно:

.

6.2 Расчет акратофора [19]

Акратофор - аппарат для шампанизации виноматериалов резервуарным способом. Акратофоры делятся на бродильные и приемные. Бродильные акратофоры являются основным технологическим оборудованием для шампанизации и могут работать автономно или в батарее из 7—8 последовательно соединенных резервуаров (шампанизация в непрерывном потоке). Акратофор (емкость 5 - 120 м3), изготовленный на нашем предприятии, представляет собой вертикальный цилиндрической формы резервуар с торосферическими днищами, изготовленный из импортной нержавеющей стали (марки AISI 304, AISI 304L), работающий под давлением около 600 кПа. Благодаря автоматической зачистки, шлифовки и полировки сварных швов и внутренней поверхности в целом, применяемой нашим предприятием, шероховатость внутренней поверхности, а при необходимости и с наружи не превышает по Ra 0,2 мкм.

Акратофор - цилиндрический сосуд с эллиптическим днищем и крышкой, работающий под избыточным давлением. Аппарат оснащен рубашкой, под которой проходит тосол, служащий, как хлда-, так и теплагентом. Рабочее давление аппарата до 0,6 МПа. Если давление в аппарате будет превышать 0,6 МПа то срабатывает клапан, и излишки давление стравливаются в атмосферу. Чертеж акратофора представлен в графической части проекта.

Аппарат установлен на четырех опорах.

Расчет рубашки котла:

Данные:

Диаметр рубашки, внутренний, D=1,9 м

Расчетное внутреннее избыточное давление р=0,6МПа

Расчетная температура стенок, t=50 0С

Материал основных элементов рубашки:

Обечайка рубашки- сталь 16 ГС ГОСТ 5520-79

Днища рубашки - сталь 16ГС ГОСТ -5520-79

Толщину стенки обечайки работающей под внутренним давлением, определяем по формуле:

, (6.19)

где, [σ]=126 МПа- допустимое напряжение при расчетной температуре 50 оС, для стали 16 ГС ГОСТ 5520-79.

С- величина прибавки к расчетным толщинам стенок, определяются по формуле:

, (6.20)

где, С1-прибавка для компенсации минусового допуска листа, С2=0,8 мм, С3-прибавка технологическая, С3-прибавка технологическая, С3=0.

мм.

=0,9- коэффициент прочности сварного шва

мм.

мм.

Проверим условия:

.

Условия соблюдаются.

С учетом прочности, а так же из конструктивных соображений принимаем S=5мм.

Расчетная толщина стандартного эллиптического днища практически одинакова с толщиной цилиндрической обечайки (рубашки) при тех же расчетных условиях. Это позволяет выполнить корпус аппарата одного сортамента, что удешевляет конструкцию.

Расчет обечайки корпуса котла:

Диаметр аппарата, D=1,7 м

Давление в аппарате р=0,6 Мпа

Давление в аппарате р2=0,6 Мпа

Температура в аппарате от 15 0С до 50 оС

Материал корпуса сталь 16 ГС ГОСТ 5520-79

Допускаемое напряжение на сжатие [σр] =0,2 МПа

Допустимое напряжение на сжатие [σсж] =0,54 Мпа

Толщину стенки корпуса из расчета на внутреннее давление определяется по формуле:

, (6.21)

где, С=7мм, прибавка на коррозию при вертикальной отливке.

м,

S=23 мм.

Толщина стенки корпуса из расчета на наружное давление определяется по формуле:

, (6.22)

где, ,

мм.

мм.

Принимаем толщину стенки корпуса равной S=23 мм.

6.3 Расчет ликероварочного котла [20]

Ликероварочный котел представляет собой вертикальный цилиндр с коническим днищем. Аппарат оснащен рубашкой, которая снабжена змеевиком для подвода насыщенного пара. Обогрев ведут насыщенным паром давлением не более 0,3 МПа.

Крышка аппарата снабжена люком, служащим для подачи сахара и для наблюдения за варкой. Для размешивания массы котел снабжен пропеллерной мешалкой. Мешалка приводится в действие от электромотора через редуктор, расположенные на крышке аппарата. Готовый ликер спускают через нижний патрубок. Ликероварочный котел устанавливается на трех стойках.

Чертеж ликероварочного котла представлен в графической части проекта.

Расчетная мощность перемешивающего устройства на валу определяется по формуле :

,Вт (6.23)

где Nм – мощность, потребляемая на перемешивание среды, при установившемся режиме в аппарате без вспомогательных устройств, Вт;

k1 – коэффициент, учитывающий степень заполнения аппарата перемешиваемой средой;

k2 – коэффициент, учитывающий увеличение мощность при пуске или в результате повышения сопротивления среды в процессе перемешивания;

Σk- сумма коэффициентов, учитывающих увеличение мощности, вызываемое наличием в аппарате вспомогательных устройств (учитывается только для перемешиваемых сред вязкостью μс≤ 0,1 Н∙с/м2).

Значения k1, определяется по формуле

, (6.24)

Нж = 2м – высота перемешиваемой жидкой среды в аппарате, м;

Дв=2,5 м;

k1=0,8;

k2=1;

Σk = 0,35.

Мощность, потребность на перемешивание среды Nм, при установившемся режиме определяется по формуле (6.25)

, Вт (6.25)

где dм – диаметр мешалки, м;

n- число оборотов мешалки, об/сек;

ρс- плотность перемешиваемой среды , кг/м3;

Кn- критерий мощности.

dм=0,75 м.

Оптимальное число оборотов мешалки n определяется по формуле :

, об/сек, (6.26)

где ω=8 м/сек – оптимальная окружная скорость мешалки, м/сек.

n’=204 об/мин.

ρс=0,9982×103 кг/м3-плотность перемешиваемой среды.

Вязкость перемешиваемой среды при заданной температуре t=-7 оС :

μс=1,0050 Н∙с/м2.

Критерий Рейнольдса определяется по формуле

, (6.27)

.

По числу критерия R определяется критерий мощности Kn=0,35

, (6.28)

Вт.

, (6.29)

Вт.

Выбираем размеры перемешивающего устройства:

dм =300 мм

d =30 мм

d1 =25 мм

dc =50 мм

l = 65 мм

d2 = 8 мм

l1 = 15 мм

α = 27°40’

Масса пропеллерного перемешивающего устройства 3,1 кг.

Принимаем привод ВO II7/180-1000.

7 Система автоматизации технологического процесса производства шампанского полусладкого «LINDELE» [21]

Автоматизация технологических процессов в винодельческой промышленности осуществляется путем внедрения систем контроля, измерения и управления на базе комплекса технических средств.

Она обеспечивает точный и оперативный контроль за соблюдением технологических параметров.

Как показала практика, в результате автоматизации повышается производительность труда, снижаются потери сырья. Обеспечивают выполнение требований как санитарно – гигиенических, так и техники безопасности, улучшается качество вырабатываемой продукции.

Внедрение АСУ является наиболее прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и щитами управления целесообразно применять электрические средства автоматизации. Химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров и персональных компьютеров (ПК).

Контроллер – многофункциональное программируемое средство организации измерительных каналов. ПК обрабатывает по заложенной в нем программе информацию, поступившую от датчиков. Высвечивает на табло значения измеренных параметров. ПК применяется во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывает большое количество информации; во-вторых, может выполнять роль «советчика», при котором ЭВМ рекомендует оператору оптимальные знания режимных параметров процесса.

Иерархическая структура АСУТП включает в себя:

1- й уровень полевого КИП;

2 –й уровень – станции управления процессом;

3-й уровень оперативного персонала, базирующийся на инженерных и станциях операторов технологического процесса.

1-й уровень АСУТП реализован на базе датчиков и исполнительных механизмов. На уровне 1 частично применяются датчики интеллектуальной серии, и на них выполняются функции опроса и шкалирования измеряемых сигналов с передачей информации по протоколу HART.

Технические средства 2 и 3 уровней размещаются в помещении операторной. Станции управления процессом реализованы на базе контроллера РСУ (распределенная система управления) которая собирает информацию, вырабатывает регулирующие воздействия) и контроллера ПАЗ (система противоаварийной защиты) позволяющей контролировать нарушения в ходе технологического процесса, осуществлять защиту и блокировку аппаратов и вырабатывать защитные воздействия.

Функции РСУ и ПАЗ выполняют программируемые контроллеры.

Контроллеры выполняют следующие функции:

-воспринимают аналоговые, дискретные электрические унифицированные сигналы;

-измеряют и нормируют принятые сигналы;

-выполняют программную обработку сигналов с первичных преобразователей и формируют аналоговые и дискретные управляющие сигналы;

-отображают информацию на экране;

-управляются при помощи стандартной клавиатуры.

3-й уровень АСУТП представлен автоматизированными рабочими местами оператора-технолога и оператора-инженера. Обеспечивается ведение базы данных, визуализация состояния технологического оборудования, обработка данных, формирование и печать отчетных документов, ручное дистанционное управление технологическим оборудованием. Станции оснащены современными ПК. Информация с контрольно-измерительных приборов и датчиков в виде аналоговых и дискретных сигналов поступает с 1 уровня на технические средства 2 уровня, на которых реализуются в автоматическом режиме функции сбора, первичной обработки информации, регулирования, блокировок. Информация, необходимая для контроля и управления технологическими процессами, поступает от контроллеров на 3-й уровень – операторские станции и станции главных специалистов. Cхема «Структура АСУТП», представленная ниже в упрощенном виде, демонстрирует связи между уровнями.

Диалог оператора с системой управления осуществляется с использованием цветного дисплея, клавиатуры и манипулятора «мышь». На операторской станции сконфигурирован пользовательский интерфейс для взаимодействия оператора с системой. Для вызова необходимой информации оператору достаточно при помощи «мыши» выбрать на экране надпись или изображение какого-либо объекта и одной или двумя манипуляциями вывести на экран необходимую информацию. Клавиатура также может быть использована для получения необходимой информации. Кроме этого при помощи клавиатуры производится ввод текстовой и цифровой информации. Сообщения о нарушениях предупредительных и предаварийных границ для аналоговых параметров, действиях операторов по управлению технологическими процессами регистрируются и выводятся на печать по запросу оператора. Выход аналогового параметра за допустимые границы, сигнализация, нарушение связи с объектами по какому - либо из каналов связи отображается на операторской станции звуковой сигнализацией и цветовым отображением изменений на мнемосхемах. Информация, выводимая оператору на экран монитора по его запросу, может иметь различные виды:

-обобщенная мнемосхема, представляющая весь объект автоматизации. С этой мнемосхемы можно перейти на подробную мнемосхему любого узла, выбрав его на экране курсором;

-мнемосхемы отдельных узлов, отображающие часть технологической цепочки с индикацией величин аналоговых сигналов;

-оперативные тренды, показывающие состояние параметра;

-исторические тренды, позволяющие отслеживать состояние аналогового параметра за длительные периоды (смена, сутки, месяц);

-панели контроля и управления аналоговыми регуляторами;

-аварийные и технологические сообщения.

При выборе контроллера решающими факторами являются:

-надежность модулей ввода/вывода;

-скорость обработки и передачи информации;

-широкий ассортимент модулей;

-простота программирования;

распространенность интерфейса связи с ЭВМ.

Этим условиям удовлетворяет контроллеры фирмы Moore Products Company, также контроллерыAllenBradleySLC5/04 корпорации Rockwell (семействоSLC500 малых программируемых контроллеров), контроллерыYS170YOKOGAWAи контроллеры серии TREI-Multi (и, разумеется, ряд наших отечественных контроллеров).

В данном проекте использованы контроллеры фирмы Moore Products Company: контроллер APACS+ (подсистема РСУ), контроллере QUADLOG (подсистема ПАЗ).

Контроллер APACS+ управляет работой отдельных агрегатов (30-50 контуров регулирования), технологических участков (150 контуров регулирования), цехов с непрерывными и периодическими процессами. Контроллер QUADLOG имеет также несколько модулей. Стандартный аналоговый модуль (SAM) входит в семейство модулей ввода/вывода. Он предназначен для подключения аналоговых и дискретных сигналов. Модуль SAM обеспечивает высокую пропускную способность для стандартных сигналов ввода/вывода (аналоговые входные сигналы (4-20) мА, аналоговые выходные сигналы (4-20) или (0-20) мА, а также дискретные входы и выходы). К модулю SAM можно подключить до 32 каналов. Каждый канал может быть сконфигурирован для работы с аналоговым входом (4-20) мА, аналоговым выходом (4-20) мА или (0-20) мА, дискретным входом или дискретным выходом. Стандартный дискретный модуль (SDM) имеет 32 канала ввода/вывода, каждый из них может быть сконфигурирован как дискретный вход/выход, дискретный импульсный выход. Модуль позволяет управлять работой электродвигателя, отсечного канала.

Контроллер QUDLOG обеспечивает: повышенные характеристики безопасности, отказоустойчивости и защиты выходов; высокий уровень готовности системы; отказоустойчивость. Система QUDLOG полностью интегрирована с системой управления технологическими процессами APACS+. Это позволяет использовать один операторский интерфейс и средства программирования, что устраняет необходимость дополнительных усилий при установке, конфигурировании, обслуживании и обучении персонала, а также при организации связи систем управления безопасностью и технологическими процессами.

Проектируемым цехом в данном дипломном проекте является цех по производству шампанского.

Целью и задачей проектируемой схемы является обеспечение эффективной работы технологического процесса с помощью контроля и регулирования параметров процесса. Выбор параметров контроля и вида автоматизации приведены в таблицах.

Таблица 7.1 – Контролируемые и регулируемые параметры автоматизации

Аппарат Параметры
давление уровень температура
Емкость для хранения резервуарного ликера - + -
Емкость для хранения экспедиционного ликера - + -
Емкость для обработки виноматериала - + -
Диатомитовый фильтр (экофильтр) + - -
Пластинчатый фильтр + - -
Акратофор + + +
Аппарат для дрожжевой разводки - + -

Таблица 7.2- Вид автоматизации параметров

Аппарат и параметры Величина параметра и размерность вид автоматизации
измерение регулирование сигнализация
1.Емкость для хранения резервуарного ликера -уровень + - -
2. Емкость для хранения экспедиционного ликера -уровень + - -
2.Диатомитовый фильтр (экофильтр) -давление 1 МПа + + -
3.Пластинчатый фильтр давление-вход выход   0,4 МПа 0,2 МПа   + + - -
4. Емкость для обработки виноматериала (обработка холодом) 40С + - -
4.Акратофор -уровень -температура -давление 4,5 м 40С 0,6 МПа + + + + + + - - - -
5. Емкость для разводки дрожжей: уровень   1м   +   -   -

Таблица 7.3 – Спецификация приборов и средств автоматизации









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.