2
Содержание
Введение
Пивоварение - материалоемкое производство, где степень использования сырья для получения готового продукта составляет примерно 75%, остальное переходит в технологические отходы, в большинстве своем являющиеся вторичными сырьевыми ресурсами. Одним из вторичных сырьевых ресурсов являются остаточные пивные дрожжи.
На крупных и средних предприятиях используются и утилизируются менее 50% получаемых пивных дрожжей, что касается малых предприятий, то проблема экологизации для них стоит более остро и пока не решена. Решение этой проблемы является одной из наиболее важных приоритетной задачей в пивоваренной промышленности.
Целью данного проекта является разработка мембранного фильтра с целью переработки остаточных пивных дрожжей. Создание и внедрение данного мембранного аппарата позволит сократить количество вредных для окружающей среды веществ, выбрасываемых со сточными водами.
Зачастую избыточные дрожжи просто сливаются в канализацию, хотя в избыточных дрожжах содержится 1% пива от общего количества, которое можно вернуть в технологическую линию производства, что обеспечит дополнительную прибыль.
Кроме этого, полученный концентрат пивных дрожжей представляет огромное пищевое значение. Полноценный белок дрожжей характеризуется высоким содержанием аминокислот. Сухие дрожжи, очищенные и обезгореченные, рекомендованы институтом питания РАМН.
Для рекуперации пива из избыточных дрожжей наиболее перспективно применять мембранное фильтрование, так как в этом случае сохраняется целостная структура дрожжевых клеток, т.е. сохраняется биологическая ценность концентрата и обеспечивается высокое качество выделяемого пива из избыточных дрожжей, т.е. возможно отправление рекуперированного пива сразу на розлив.
Рекуперация пива из избыточных дрожжей позволит предприятию получить дополнительную прибыль от реализации полученного пива; снизить количество отходов производства, что позволит улучшить экологическую обстановку. Кроме того, весьма повышается рентабельность производства за счёт увеличения объёмов производства без дополнительных затрат сырья.
Таким образом, можно сделать вывод, что предприятия, использующие технологию рекуперация пива из избыточных дрожжей, будут более конкурентоспособными на рынке России за счет более эффективного использования сырья и, в свою очередь, значительно снизят показатели загрязненности окружающей среды.
1. Анализ современной техники и технологии рекуперации пива из остаточных дрожжей
1.1 Обзор современных способов рекуперации пива из избыточных дрожжей и выбор технического решения
Под лагерным осадком понимают остающиеся в лагерном танке дрожжи, которые содержат пиво. Около 1% товарного пива может быть получено (после соответствующей обработки дрожжей) в виде пива из дрожжевого осадка. Кроме того, избыточные пивные дрожжи после соответствующей обработки, можно реализовывать в аптечной сети в качестве биологически активных добавок. Существуют несколько способов обработки раствора остаточных дрожжей: прессование дрожжей, сепарация дрожжей, мембранное фильтрование дрожжей [1].
1.1.1 Прессование дрожжей
Дрожжи закачивают в камерный фильтр-пресс, изображённый на рисунке 1.1, и отфильтровывают сквозь полипропиленовые салфетки. Благодаря прессованию под давлением 0,4 - 0,6 МПа, а в конце цикла - в 1,5 - 1,8 МПа, дрожжи по консистенции становятся похожи на пекарские.
Из-за используемого в фильтре высокого давления недостатки этого способа делаются ещё более заметными. Они заключаются в повышении значений pH и повышенном содержании в пиве белка и нуклеиновых соединений, если до прессования дрожжи хранились долго и в тёплых условиях. Поэтому дрожжи необходимо прессовать сразу же после их сбора.
1 - камерные пластины с пазами для штока; 2 - фильтрующие салфетки
Рисунок 1.1 - Камерный фильтр-пресс (принцип действия)
1.1.2 Сепарация дрожжей
Щадящий метод рекуперации пива из дрожжей - это их сепарация, как показано на рисунке 1.2
В рециркуляционный танк 1 набирается определённое количество доаэрированной воды, которая подаётся насосом 6 к сепаратору 2. По пути вода смешивается с дрожжами, дозируемыми насосом 5. В сепараторе предварительного осветления 2 большая часть дрожжей отделяется, а разбавленное водой отсепарированное пиво возвращается в рециркуляционный танк. Этот процесс повторяется при постоянном разбавлении пива водой и дальнейшем отделении дрожжей. В заключение смесь воды и пива подаётся на сепаратор для полного осветления, где происходит полное удаление дрожжевых клеток из пива. Недостатком этого способа обработки остаточных дрожжей является энергоёмкость процесса, так как для осуществления сепарирования требуется сепаратор, потребляющий большое количество энергии. Кроме этого, сепараторы имеют достаточно высокую стоимость, сложную конструкцию, сложность эксплуатации и монтажа.
1 - танк рециркуляции; 2 - сепаратор предварительного осветления; 3 - сепаратор полного осветления; 4 - пластинчатый теплообменник; 5 - насос для дозирования дрожжей; 6 - насос
Рисунок 1.2 - Сепарация дрожжей
1.1.3 Мембранное фильтрование дрожжей
Мембранный фильтр представляет собой фильтр, в котором поток жидкости движется сквозь фильтрующий слой не под прямым углом, а параллельно фильтрующей мембране, так что пиво диффундирует сквозь неё, а дрожжи уносятся дальше.
Данный способ не требует вспомогательных фильтрующих средств и во все большей степени применяется для обработки избыточных дрожжей. При правильно подобранном режиме работы мембранной установки можно обеспечить приемлемые финансовые затраты при хорошем качестве пива, что особенно актуально в условиях малых предприятий. Мембранное фильтрование не требует для проведения процесса высоких температур, что положительно отражается на характеристиках конечного продукта. Мембранная установка не требует значительных энергозатрат, что даёт значительный экономический эффект.
Ввиду очевидного преимущества мембранного фильтрования перед перечисленными выше способами рекуперации пива из остаточных дрожжей для решения поставленной задачи выделения дрожжей из лагерного остатка целесообразно применять именно мембранное фильтрование.
1.2 Обзор основных конструкций баромембранных аппаратов
Основные требования, предъявляемые к мембранным аппаратам различных конструкций, - эффективное удаление с поверхности мембраны задерживаемых веществ (то есть снижение концентрационной поляризации, гелеобразования и загрязнения мембран) и компактность. Важны при этом простота, удобство сборки и монтажа установки.
Разделение растворов в промышленных баромембранных процессах осуществляют на четырёх основных типах аппаратов: фильтр-пресс (или плоскокамерных), трубчатых, рулонных и на основе полых волокон [2].
Аппараты плоскокамерного типа собирают на основе плоскорамных элементов. Набор мембранных пакетов зажимают с помощью фланцев. Между мембранами по краям пакетов находятся рамки с отверстиями для отвода фильтрата и соответствующие прокладки (как правило, резиновые), предназначенные для герметизации. Схема ввода исходного раствора предусматривает последовательное и равномерное его прохождение над мембранами, расположенными на поверхности камер (рамок) сбора фильтрата, в которых находится дренажный материал. Аппараты данного типа имеют следующие недостатки: они требуют сложной герметизации элементов, невысокая плотность упаковки, неравномерность гидродинамических условий в отдельных зонах аппарата.
В аппаратах трубчатого типа подача исходного раствора осуществляется внутрь трубки, разделительная поверхность (собственно сама мембрана) находится на внутренней её поверхности, оптимальный внутренний диаметр трубки 8 - 25 мм. При сборке аппаратов трубки укладывают в виде блоков, а их концы заливают герметизирующим компаундом. Основным недостатком такого типа аппаратов - очень низкая полезная площадь мембран.
В аппаратах рулонного типа исходный раствор под давлением движется по напорном каналу параллельно оси элемента. Пермеат, проходя через мембрану, попадает в дренажный слой и по спирали через него отводится в трубку-коллектор. Область применения аппаратов с рулонными мембранными элементами - обессоливание минерализованных вод.
Полое волокно представляет собой мембрану, выполненную в виде очень тонкого капилляра, строение которого может быть изотропным или анизотропным по толщине стенок, при этом активный слой может находиться как с внутренней, так и с внешней стороны. Следовательно, существует определённая аналогия между полым волокном и трубчатой мембраной, что обуславливает во многом аналогичные трубчатым конструкции аппаратов на их основе. Вместе с тем малый диаметр полого волокна создаёт принципиально лучшие характеристики этих аппаратов. Прежде всего, в результате малого диаметра волокна самонесущая конструкция мембраны может выдерживать без нарушений структуры воздействие высоких давлений. Вследствие малого диаметра как внутреннего так и внешнего сечения полых волокон, их общая разделяющая поверхность в единице объёма более чем на два порядка превосходит аналогичный показатель трубчатых элементов. Кроме того, при равномерном объёмном расходе линейная скорость во внутреннем канале полого волокна вблизи рабочей поверхности выше, чем в остальных аппаратах, вследствие этого снижается уровень вредного воздействия концентрационной поляризации и, следовательно, тенденция к загрязнению вследствие концентрационной поляризации в случае модулей на основе полых волокон незначительна.
Ввиду очевидного преимущества мембранных модулей на основе полых волокон в баромембранной установке для микрофильтрационной обработки пива будем использовать именно данный тип мембранного модуля.
1.3 Патентная проработка проекта
1.3.1 Аппарат для фильтрации жидкостей [3]
Изобретение относится к средствам очистки жидкостей и газов, например в сельском хозяйстве, медицинской, пищевой и микробиологической отраслях промышленности, а также может быть использовано для разделения и концентрирования технологических растворов, водоподготовки, очистки сточных вод других производств. Аппарат для фильтрации жидкостей, представленный на рисунке 1.3 содержит корпус поз.1, в котором соосно установлены центральная распределительная труба поз.2 с рядами отверстий поз.3 и набор трубчатых мембранных элементов поз.4, укрепленный в трубной решетке поз.5, крышку поз.6 с патрубком поз.7, днище поз.8, кольцевую чашку поз.9 для заглушки концов мембранных элементов, герметизирующие уплотнения между крышкой и трубной решеткой поз.10. Согласно изобретению днище закреплено на центральной распределительной трубе, трубная решетка и днище имеют кольцевые проточки для корпуса, верхний конец центральной распределительной трубы снабжен резьбой для крепления крышки, в крышке и трубной решетке выполнены кольцевые полости, патрубок на крышке расположен параллельно оси центральной распределительной трубы или под углом к ней, меньшем 90o, причем центральная распределительная труба имеет в центре неподвижную перегородку, а суммарное сечение отверстий в каждом ряду увеличивается от перегородки к периферии центральной распределительной трубы. Второй вариант аппарата содержит обечайку между крышкой и трубной решеткой, внутри которой размещен адсорбент между кольцевыми сетками. Технический результат - равномерное распределение жидкости или газа, повышение качества фильтрации, упрощение сборки-разборки, обеспечение замены всего набора мембранных элементов.
Рисунок 1.3 - Аппарат для фильтрации жидкостей
1.3.2 Способ и устройство для мембранной фильтрации [4]
Технический результат: фильтрация без забивания мембран во времени, а следовательно без уменьшения их производительности и без изменения их характеристик, что обеспечит их широкое применение при холодной стерилизации напитков и лекарственных средств, осветлении соков, вин и пива, плазмаферезе, концентрировании клеток, обработке сточных вод, получении чистой воды и т.д. В предложенных вариантах способа фильтрация ведется из потока раствора, перпендикулярного направлению транспорта, на жестких полупроницаемых керамических мембранах высокой пористости. Отличительной особенностью этих способов является создание условий фильтрации, при которых предотвращается образование гелевого слоя на поверхности мембраны в течение всего процесса фильтрации, для этого предлагается проводить фильтрацию в сочетании знакопеременного трансмембранного давления (ТМД) с направленными потоками фильтруемой жидкости.
При положительном ТМД фильтруемая жидкость движется вдоль поверхности мембраны, а фильтрат удаляется наружу: при отрицательном ТМД часть фильтрата (не более 20%) возвращается обратно через поры мембраны и обеспечивает их очистку от застрявших частиц, при этом последующий поток фильтруемой жидкости, когда вновь создается положительное ТМД, смешивается с этими частицами и фильтрация происходит вновь на чистых мембранах. Заявлены устройства, одно из которых состоит из фильтр-поршня, который совершает возвратно-поступательное перемещение в жестком корпусе, при этом, благодаря использованию трех клапанов однонаправленного потока, двух эластичных непроницаемых мембран, двух дистанционных колец и других конструктивных особенностей.
Во втором устройстве мембранный фильтр выполнен в соответствии с рисунком 1.4 в виде жесткой конструкции, неподвижно закрепленной в корпусе поз.1. Фильтр может состоять из одного пористого полупроницаемого цилиндра поз.28 или кассеты из нескольких небольшого диаметра полупроницаемых трубок поз. 19. Для создания пульсирующего ТМД используется поршень мембранного типа поз.9, который совершает возвратно-поступательное перемещение благодаря использованию соленоида поз.8. Соленоид также предлагается использовать для осуществления возвратно-поступательного перемещения фильтр-поршня. Кроме того, для создания необходимого рабочего зазора вдоль поверхности мембраны при использовании жестко закрепленного мембранного фильтра в конструкции предложено использовать плавающие или неподвижные мандрены поз 31.
Рисунок 1.4 - Устройство для мембранной фильтрации
1.3.3 Мембранный аппарат [5]
Изобретение относится к трубчатым мембранным аппаратам для очистки жидкости, в частности очистки сточных вод промышленных предприятий, природных вод в системах водоснабжения, очистки смазочно-охлаждающих жидкостей в процессах регенерации отработанных масел и моющих растворов и для концентрирования растворов ферментов, осветления соков и т.д. Мембранный аппарат, изображённый на рисунке 1.5, содержит корпус поз.1 с патрубками для подвода исходной жидкости поз.4, отвода очищенной жидкости поз.2 и концентрата поз.3, трубные решетки поз.6 и 9 с закрепленными в них трубчатыми мембранными элементами поз.7. Один конец трубчатых мембранных элементов закрыт пробками из герметика поз.12 и зажат опорной головкой поз.8 с глухими отверстиями под каждый мембранный элемент. Другой конец мембранных элементов герметизирован с помощью двух трубных решеток, между которыми налит слой герметика, и через слой герметика зажат перфорированным опорным диском с диаметром отверстий, равным внутреннему диаметру или меньшим внутреннего диаметра трубчатых мембранных элементов. Технический результат: уменьшение металлоемкости и трудоемкости в изготовлении, обеспечение широкого диапазона температурных режимов и возможности проведения импульсной высокоскоростной промывки обратным током очищенной жидкости в течение всего срока службы без замены отдельных мембранных элементов, создание аппарата, противодействующего возникновению колебаний при высоких скоростях потока.
Рисунок 1.5 - Мембранный аппарат
1.3.4 Мембранный аппарат [6]
Изобретение относится к разделению смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано в химической, микробиологической, электронной, пищевой и других отраслях промышленности для осуществления ультрафильтрации, обратного осмоса и других мембранных процессов. Целью изобретения является исключение застойных зон в аппарате и упрощение его конструкции. Аппарат для проведения мембранного процесса разделения содержит несущие фланцы со штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и фильтрата, пакет мембранных элементов. Каждый мембранный элемент имеет каркасную пластину с углублением на одной плоскости для образования камеры прохода исходного раствора.
1 - корпус; 2 - мембранные элементы; 3 - излучатель ультразвука; 4 - волновод; 5 - крышка; 6 - герметик; 7 - патрубок подачи раствора; 8 - патрубок отвода фильтрата; 9 - патрубок отвода концентрата
Рисунок 1.6 - Мембранный аппарат
В результате интенсивного осаждения различных загрязнений происходит снижение производительности и увеличение гидравлического сопротивления аппарата. В рассматриваемом аппарате загрязнения удаляются с помощью ультразвука, который от генератора поступает по волноводу на отражатель. Ультразвук возбуждает в разделяемом растворе кавитацию, в результате которой в потоке возникают пульсирующие пузырьки, часть которых потоком вносится внутрь каппиляра волокна. Пузырьки, оказывая силовое воздействие на осевшие частицы загрязнений, отрывают их от стенок на входе и внутри капилляра, после чего эти частицы уносятся с разделяемой жидкостью. Таким образом, все каналы очищаются от загрязнений, что приводит к восстановлению первоначального гидравлического сопротивления и производительности.
Отличительной особенностью аппарата является то, что форма излучателя ультразвуковых колебаний выполняется в соответствии с контуром, ограничиваемым крайними входными каналами пучка полых волокон, как показано на рисунке 1.6
2. Описание технологии производства нефильтрованного пива как системы процессов
2.1 Характеристика продукции и химический состав нефильтрованного пива
Нефильтрованное пиво - слабоалкогольный пенистый тонизирующий напиток, получаемый путём сбраживания охмелённого сусла пивными дрожжами. На предприятии выпускается светлый сорт нефильтрованного пива, т.е. выпускаемое пиво имеет цвет не выше 2,5 единиц цветовых единиц.
Пиво содержит большое количество соединений, образующихся в процессе ферментации и поступающих в него из растительного сырья. Основными компонентами пива являются вода (91-93%), углеводы (1,5-4,5%), этиловый спирт (3,5-4,5%) и азотсодержащие вещества (0,2-0,65%). Прочие компоненты обозначают как минорные.
Углеводы пива на 75-85% состоят из декстринов. На простые сахара (глюкоза, сахароза, фруктоза) приходится 10-15% от общего количества углеводов. И лишь 2-8% углеводов представлены другими, сложными сахарами (полисахариды, фрагменты пектина и др.).
Этиловый спирт, наряду с углеводами, является главным компонентом, обеспечивающим калорийность этого напитка, которая составляет около ккал/л.
Азотсодержащие вещества пива представлены в основном полипептидами и аминокислотами. Большая часть их поступает в пиво из солода. Лишь 20-30% аминокислот являются продуктами жизнедеятельности дрожжей. В пиве представлены все основные аминокислоты. Однако, их пищевая ценность из-за малого количества незначительна.
Минорные, или присутствующие в незначительных количествах компоненты пива классифицируют следующим образом: минеральные соединения, витамины, органические кислоты, фенольные соединения, горькие вещества, ароматические соединения, биогенные амины и эстрогены.
Витамины поступают в пиво в основном из солода, богатого витаминами группы В. Поэтому в пиве содержится довольно большое количество витамина В1, или тиамина (0,005-0,15 мг/л) и витамина В2, или рибофлавина (0,3-1,3 мг/л). Употребление пива в количестве 1 л в день способно обеспечить 40-60% суточной потребности в этих витаминах. Вместе с тем, большое количество тиамина в пиве имеет и негативную сторону, поскольку этот витамин ускоряет процесс деградации фенольных соединений пива и способствует выпадению их в осадок.
Органические кислоты присутствуют в пиве в виде солей. В наибольшем количестве представлены соли лимонной кислоты (около 130 мг/л), которая выступает в качестве антиоксиданта и повышает стабильность напитка.
2.2 Показатели качества нефильтрованного пива
Важнейшими органолептическими показателями качества нефильтрованного пива являются: аромат и вкус, цвет и прозрачность, пенистость и стойкость пены. По данным показателям пиво должно соответствовать нормам и требованиям, указанным в таблице 2.1
Таблица 2.1 - Требования к органолептическим показателям пива
|
Наименование показателя |
Нормативные требования |
|
|
Внешний вид |
Непрозрачная пенящаяся жидкость без посторонних частиц несвойственных продукту. Допускается наличие дрожжевого осадка. |
|
|
Пена |
Пиво налитое с высоты 25 мм (расстояние от горла бутылки или разливного крана бочки до верхнего края сосуда в цилиндрический чистый сосуд высотой 105-110 мм с наружным диаметром 70-75 мм при температуре 12 ± 2 °С должно иметь компактную пену, выделять пузырьки двуокиси углерода. Высота пены - не меньше 15 мм, пеностойкость - не менее 1,5 мин. |
|
|
Вкус и аромат |
Чистый вкус и аромат сброженного солодового напитка с хмелевой горечью и ароматом с привкусом дрожжей. Посторонние привкусы и запахи не допускаются. |
|
По физико-химическим показателям производимое пиво с экстрактивностью начального сусла 14% должно удовлетворять нормам, приведенным в таблице 2.2
Таблица 2.2 - Физико-химические показатели качества светлого нефильтрованного пива
|
Массовая доля спирта,%, не менее |
Кислотность, раствора на воды |
Цветность, раствора йода на воды |
Массовая доля двуокиси углерода,%, не менее |
Стойкость пива, сут., не менее |
|
|
3,6 |
2,4-3,5 |
1,0-2,0 |
0,35 |
9 |
|
Содержание токсичных элементов в пиве должно отвечать нормативам, указанным в таблице 2.3
Таблица 2.3 - Допустимое содержание вредных токсичных веществ в светлом нефильтрованном пиве
|
Токсичное вещество |
Допустимое содержание, мг/кг, не более |
|
|
Свинец |
0,3 |
|
|
Кадмий |
0,03 |
|
|
Мышьяк |
0,2 |
|
|
Ртуть |
0,005 |
|
|
Медь |
5 |
|
|
Цинк |
10 |
|
|
Железо |
15 |
|
Определения органолептических и физико-химических показателей производится в соответствии с действующей нормативной документацией [приложении Б].
2.3 Характеристика технологического процесса производства светлого нефильтрованного пива
Основным сырьём при производстве светлого нефильтрованного пива являются: вода, солод, хмель и пивные дрожжи. Расход сырья на производства 100 литров продукции приведен в таблице 2.4
Таблица 2.4 - Расход сырья на производство 100 л светлого нефильтрованного пива
|
Наименование сырья |
Расход |
|
|
Вода питьевая |
100 л |
|
|
Солод |
30 кг |
|
|
Хмель |
0,325 кг |
|
|
Пивные дрожжи |
0,6 л |
|
Всё сырьё, применяемое в процессе производства пива, должно соответствовать требованиям нормативно-технической документации [приложение Б].
Технологический процесс производства пива включает в себя следующие технологические операции:
затирание;
кипячение сусла;
брожение и дображивание пивного сусла;
хранение пива в сервисных ёмкостях;
розлив пива в кеги.
Рассмотрим каждую из перечисленных операций подробнее.
2.3.1 Затирание
Затирание - важнейший процесс при производстве сусла. При затирании помол и вода перемешиваются (затираются), компоненты солода переходят в раствор и становятся веществами экстракта.
Большинство компонентов дроблёного солода не растворимы сами по себе, а в пиво могут перейти только растворимые вещества. Поэтому при затирании необходимо перевести нерастворимые вещества помола в растворимые.
Все вещества, переходящие в раствор, называются экстрактом. Растворимыми веществами являются сахара, декстрины, минеральные вещества и определённые белки. К нерастворимым веществам относятся крахмал, целлюлоза, часть высокомолекулярных белков и другие соединения, которые по окончании процесса фильтрования остаются в виде дробины.
Цель затирания состоит в том, чтобы расщепить крахмал в сахара и растворимые декстрины без остатка. Основное количество экстракта образуется при затирании прежде всего благодаря действию ферментов, которые могут действовать при оптимальных для них температурах.
Затирание ведётся в заторном аппарате, схема которого представлена на рисунке 2.1
В этом же аппарате по окончании затирания производится и фильтрование затора, а также промывка дробины.
В конце процесса затирания затор состоит из смеси растворённых и нерастворённых в воде веществ. Водный раствор экстрактивных веществ называется суслом, а нерастворённую часть называют дробиной. Дробина состоит из мякинных оболочек, зародышей и других веществ, не растворённых при затирании.
Проходящее через дробину сусло называется первым суслом. Когда первое сусло стечёт с дробины, в ней ещё остаётся экстракт. Для извлечения этого экстракта дробину промывают. Промывание ведут до тех пор, пока в сусловарочном котле не получится желаемая концентрация. Стекающее в конце сусло с низкой экстрактивностью называется последней промывной водой. Для установления желаемой концентрации сусла в конце фильтрования затора необходимо, чтобы первое сусло содержало экстракта на 4-6% больше, чем начальная экстрактивность производимого пива.
1 - заторно-сусловарочный котёл; 2 - заторно-фильтрационный чан; 3 - рыхлител; 4 - фильтрационная батарея и сахарометрическая станция; 5 - смотровое стекло; 6 - удаление дробины
Рисунок 2.1 - Интегральный варочный агрегат
2.3.2 Кипячение сусла
При кипячении сусла в него переходят горькие и ароматические вещества хмеля, одновременно коагулируют белки.
При кипячении сусла происходит ряд следующих процессов:
растворение и превращение компонентов хмеля;
образование и коагуляция конгломератов белковых и дубильных веществ;
выпаривание воды;
стерилизация сусла;
разрушение всех ферментов;
повышение цветности сусла;
повышение кислотности сусла;
образование редуцирующих веществ;
изменение содержания в сусле диметилсульфида и других летучих веществ.
Продолжительность кипячения составляет 60-70 минут.
2.3.3 Брожение и дображивания пива
Сбраживание пивного сусла происходит под действием ферментов дрожжей. Процесс сбраживания пивного сусла протекает в две стадии: главное брожение и дображивание. На первой стадии происходит интенсивное сбраживание сахаров сусла, в результате чего образуется молодое (мутное) пиво. При дображивании оставшиеся сахара медленно сбраживаются, пиво созревает и превращается в товарный продукт. При проведении процесса главного брожения и дображивания для сбраживания осахаренного сусла используются пивные дрожжи низового брожения вида Saccharomyces cerevisiae.
Дрожжи, используемые при производстве пива, должны иметь консистенцию густой сметаны. При проверке на ощупь они не должны быть мажущимися, а, будучи брошены в воду, должны хорошо оседать с образованием слабоопалеспирующего слоя воды. Цвет дрожжей должен быть от светло-серого с желтым оттенком до светло-коричневого. Вкус - специфически дрожжевой с хмелевой горечью. Не допускается наличие гнилостного и плесневого запаха.
2.4 Описание технологической схемы производства пива
Водопроводную воду, используемую для приготовления пивного сусла, предварительно очищают в соответствии со схемой технологической (ДП-260602-83-2008-ВФЛ-00.00.000 ТЗ) путём механической фильтрацией на фильтре поз.4. Часть очищенной воды из фильтра направляют в бойлер поз.5, где она подогревается до 80 путём подачи пара в змеевик бойлера.
Горячую воду из бойлера смешивают с холодной очищенной водой в смесителе поз.7. При выходе из смесителя вода имеет температуру 45 .
Для затирания используют заранее подготовленный солод, который засыпается в приёмный бункер шнекового транспортёра поз.1. Солод транспортёром направляется в предзаторный чан поз.2, где его смешивают с водой при температуре 45 . Соотношение дроблёный солод - вода для светлого нефильтрованного пива 1: 3,7.
После полного размешивания дробленого солода с водой процесс затирания ведут в заторно-сусловарочном аппарате поз.3 по следующему технологическому режиму:
пауза при температуре - 45 оС - 15 мин.;
подогрев до температуры - 52 °С;
пауза при температуре - 52 °С - 10 - 15 мин.;
подогрев до температуры - 63 °С;
пауза при температуре - 63 оС - 20 - 30 мин.;
подогрев до температура - 70 °С;
пауза при температуре - 70 °С - 10 - 15 мин.;
подогрев до температуры - 72 °С - контроль осахаривания;
подогрев до температуры - 76 °С;
пауза при температуре - 76 °С - 10 мин.
Подогрев затора проводят путем подачи пара в рубашку заторно-сусловарочного котла.
После окончания паузы при температуре 72 оС из пробоотборника отбирают пробу затора и контролируют полноту его осахаривания по йодной пробе в соответствии технологической инструкции.
Осахаренный затор перекачивают в фильтрационный чан. После окончания перекачки затора его оставляют в покое на 5 - 10 мин. для расслоения затора и образования фильтрующего слоя дробины.
После окончания паузы для расслоения затора начинают процесс фильтрования затора. Первые порции мутного сусла возвращают в фильтрационный чан. Степень осветления (прозрачность) фильтрата оценивают визуально через смотровое стекло визуального контроля фильтрационного чана. Прозрачное сусло направляют в сусловарочный котел.
После окончания сбора первого сусла проводят рыхление дробины и начинают ее промывку путем подачи горячей воды из бойлера через форсунки. После набора воды затор оставляют в покое на 5 - 10 мин., а затем начинают сбор промывных вод, первые мутные порции которых возвращают в фильтрационный чан.
Прозрачные промывные воды собирают в заторно-сусловарочном котле. Набор воды для промывки дробины проводят 3 - 4 раза. Промывку дробины прекращают после достижения в наборе сусла требуемой массовой доли сухих веществ для конкретного сорта пива. Массовая доля сухих веществ в последней промывной воде составляет 1,5 - 3,0%.
Сбор промывных вод продолжают до достижения массовой доли сухих веществ в наборе сусла для светлого пива 16-16,2%. Набор сусла нагревают до кипения и кипятят с хмелем в течение 1,5 - 2,0 ч до получения в сусле стандартной массовой доли сухих веществ в соответствии с рецептурой.
После окончания процесса кипячения сусла с хмелем включают "режим осветления" на 10 мин. После чего сусло оставляют в покое на 30 мин. для осаждения скоагулировавших белков и хмелевых частиц, а затем перекачивают на охлаждение. Полученные сточные воды сливают в канализацию.
Горячее сусло подают на охлаждение в двухсекционный пластинчатый теплообменник поз.8. В первой секции теплообменника охлаждение сусла осуществляют путём подачи холодной воды, а во второй секции - ледяно водой, получаемой с помощью установки поз.9.
Первую варку сусла охлаждают до 6-7 , а вторую варку до температуры, равной температуре сбраживаемой среды или на один градус выше. После охлаждения вода из теплообменника подаётся в магистраль технической воды для различных нужд. Регулирование температуры сусла производят изменением количества поступающего на охлаждение сусла или количества водопроводной и ледяной воды, используемой для охлаждения.
Перед подачей охлаждённого сусла на брожение его аэрируют путём подачи через свечу воздуха в аэраторе поз.10. Воздух должен поступать в проходящее сусло в виде многочисленных мелких пузырьков. Вторую варку сусла, поступающую на брожение в бродильный танк, не аэрируют.
Перед внесением дрожжей в бродильный танк они хранятся в специальной ёмкости поз.12. Допускается хранить 2 - 5 суточный запас семенных дрожжей, а остальные могут быть реализованы, например, на корм скоту. Перед внесением дрожжей они подвергаются интенсивной аэрации в аэраторе поз.10.
Пиво подвергается главному брожение в бродильном танке поз.11. Перед заполнением бродильного танка суслом на дне танка устанавливают стакан для предотвращения попадания осадка дрожжей в молодое пиво при последующей его передаче на дображивание.
Заполнение танка проводят двумя варками. Разрыв между двумя заполнениями танка не должен превышать 24 ч.
Температуру брожения регулируется следующим образом. С первых по третьи сутки температура сбраживаемой среды самопроизвольно повышается с 6 до 10 °С. В течение третьих, четвертых и пятых суток температуру сбражиавемой среды поддерживают равной 10 °С с помощью рубашки охлаждения, в которую осуществляется подача ледяной воды. Затем начинают охлаждение пива до 4 - 6 °С. Молодое пиво готово к перекачке на дображивание тогда, когда за сутки видимый экстракт молодого пива снижается на более, чем на 0,2%. В конце брожения содержание видимого экстракта в молодом пиве должно составлять: для 14% -ного пива - 3,9 - 4,2%.
Визуально готовность пива определяет по степени осветления. За 1 - 2 дня до перекачки в стеклянный стаканчик (диаметром 4 см) отбирают пробу пива. Стаканчик помещают при температуре 6 - 8 0С на 12 ч.
При осмотре пива в пробном стаканчике в проходящем свете электрической лампочки должны быть видны плавающие хлопья дрожжей, а само пиво должно быть прозрачным. После 12-ти часового отстаивания пива взвеси должны осесть на дно в виде плотного осадка.
Длительность брожения составляет 7 - 9 суток в зависимости от начальной массовой доли сухих веществ начального сусла.
После окончания брожения молодое пиво с температурой 4 - 5 оС перекачивают снизу в танк дображивания поз.13.
Перед заполнением танка в его спускное отверстие устанавливают стаканчик для отделения осадка дрожжей от пива, открывают кран на трубопроводе танка, используемом для подачи моющих растворов (очистная труба), что необходимо для вытеснения воздуха их танка. В танке дображивания создают противодавление, разное 0,3 - 0,4 кгс/см2 путем подачи в него обеспложенного воздуха или двуокиси углерода. Перекачка ведется следующим образом. К крану бродильного танка подсоединяют трехходовое устройство со смотровым стеклом и шланг, другой конец которого прикрепляют к нижнему всасывающему патрубку насоса. К верхнему нагнетающему патрубку насоса подсоединяют второй шланг, другой конец которого присоединяют к трехходовому устройству со смотровым стеклом, предварительно подсоединенному к нижнему крану танка дображивания.
Заполняют пивопровод водой, которую подают через боковой кран трехходового устройства у танка брожения (до появления ее в боковом кране такого же устройства у танка дображивания). После этого прекращают подачу воды и закрывают боковой кран трехходового устройства у бродильного танка, открывают кран бродильного танка и при открытом боковом кране трехходового устройства у танка дображивания включают на первой скорости насос подачи молодого пива. При появлении пива в смотровом стекле под танком дображивания перекрывают боковой кран трехходового устройства для слива воды и открывают кран танка дображивания. При перекачивании пива в танк дображивания необходимо следить, чтобы в него не попали дрожжи, осевшие на дно бродильного танка.
После окончания перекачки пива в танки дображивания выключают насос и перекрывают кран танка дображивания. Закрывают заглушку на очистном трубопроводе и устанавливают регулятором давления значение 0,7 кгс/см2.
После передачи молодого пива на дображивание, бродильный танк разлюковывают, вынимают стакан и проводят съем осевших дрожжей с помощью скребка. Снятые дрожжи переносят в емкость для хранения дрожжей вручную с помощью продезинфицированного инвентаря.
Танк дображивания заполняют молодым пивом из двух бродильных танков. Период времени между двумя заполнениями танка не должен превышать 24 ч.
Дображивание пива проводят при температуре помещения от 0 до +20С при шпунтовом давлении 0,6 - 0,7 кгс/см 2.
Шпунтование танков проводят после начала активного дображивания и полного вытеснения воздуха (через 12 - 24 ч после заполнения танка).
Длительность дображивания светлого пива не мене 30 суток. За один или два дня до окончания дображивания отбирают пробу для определения органолептических свойств пива, прозрачности, пенистых свойств и насыщенности двуокисью углерода.
Для проведения процесса мойки и дезинфекции оборудования служит специальная установка поз.14, включающая в себя две ёмкости для хранения щёлочи и кислоты, пластинчатого теплообменника для подогрева щёлочи перед обработкой аппаратов и насосов для перекачки дезинфицирующих растворов.
После дображивания пиво из танков дображивания подаётся на хранение в сервисные ёмкости поз.18.
Перед подачей пива в сервисные емкости поз.18 в них необходимо создать давление равное 0,3 - 0,5 кгс/см 2. Для этого сервисные емкости подсоединяет шлангом к баллону с двуокисью углерода, устанавливают на редукторе давление до 2 кгс/см 2. Подсоединение проводят через спускной кран емкости и переходник. Открывают спускной кран полностью и приоткрывают кран на очистной трубе. Двуокись углерода поступает в емкость под давлением, сначала вытесняя воздух из емкости через кран на очистной трубе затем создавая давление в емкости. Когда давление в емкости достигает 0,2 кгс/см2 кран на очистной трубе закрывают и приступают к перекачке пива. К спускному танку дображивания и спускному крану сервисной емкости подсоединяют трехходовое устройство со смотровым стеклом, которое соединяют между собой шлангом. Пивопровод заполняют водой, подавая ее со стороны танка дображивания. После заполнения пивопровода водой подачу воды прекращают и закрывают боковой кран трехходового устройства у танка дображивания.
Затем в танке дображивания создают давление путем подачи воздуха (или двуокиси углерода) через кран на очистной трубе. Начинают подачу пива из танка дображивания, открыв сливной кран танка и кран трехходового устройства у танка дображивания. Первыми порциями пива удаляют находящуюся в пивопроводе воду через открытый боковой край на трехходовом устройстве у сервисной емкости. При появлении пива в смотровом стекле этого устройства закрывают кран для слива воды, открывают сливной кран сервисной емкости и начинают подачу пива в емкость. Во время перекачки пива необходимое давление в сервисной емкости поддерживается приоткрыванием крана на очистной трубе. Кран на очистной трубе танка дображивания должен быть полностью открыт.
Контроль поступления пива осуществляется по мерным стеклам. При появлении дрожжей (помутнение пива) и пузырьков в смотровом стекле под танком дображивания подачу пива прекращают, закрыв сливной кран танка дображивания и кран на очистной трубе этого танка, и перекачивают воздух. В пивопровод подают воду со стороны танка дображивания через боковой кран трехходового устройства. Кран на очистной трубе сервисной емкости закрывают. При появлении воды в смотровом стекле под сервисной емкостью, закрывают сливной кран емкости и открывают кран слива воды.
После заполнения сервисных емкостей в них необходимо добавить двуокись углерода. Для этого баллон с двуокисью углерода подсоединяют с помощь шланга через редуктор с предохранительным клапаном, установленным па сервисной емкости. Определяют температуру пива и устанавливают необходимое давление в емкости.
Температура в помещении должна поддерживаться не выше 2...5 ОС. Поступившее в сервисные емкости пиво должно выдерживаться перед розливом не менее 8 - 12 ч.
Из сервисных ёмкостей пиво после хранения подаётся в аппарат для розлива в кеги поз.17, после чего готовый продукт поступает на реализацию в ресторанную сеть.
Отличительной особенностью данной схемы производства светлого нефильтрованного пива является наличие микрофильтрационно го аппарата поз.15, предназначенного для рекуперации пива из избыточных дрожжей. Лагерный осадок, содержащий остаточные дрожжи, из бродильного танка перекачиваются насосом в микрофильтрационный аппарат, где осуществляется мембранное фильтрование лагерного осадка. Микрофильтрационная установка снабжена контуром циркуляции с циркуляционным насосом.
Образовавшийся в ходе микрофильтрации концентрат направляется на сушку, а фильтрат (рекуперированное пиво) - в специальную ёмкость для сбора рекуперированного пива поз.16. Во избежание вкусовых отклонений на каждые 100 л рекуперированного пива добавляют 50 г активированного угля и 50 г силикагеля. После этого рекуперированное пиво отправляется на розлив в аппарат для розлива в кеги.
3. Описание разработанного объекта
3.1 Назначение и область применения разработанного объекта
Мембранный аппарат (ДП-260602-83-2008-ВФЛ-15.03.000 СБ) предназначен для концентрирования методом микрофильтрации лагерного осадка, остающегося в бродильном танке после проведения процесса брожения. Также аппарат может применяться в химической, электронной, микробиологической, медицинской и пищевой (для осветления соков и вин, холодной стерилизации пива и т.д.) промышленности для разделения и концентрирования растворов различных веществ.
3.2 Описание конструкции и принципа действия
Мембранный аппарат содержит корпус поз.4, внутри которого с помощью прижимов поз.3 закреплён половолоконный модуль поз.1, который и выполняет функцию разделяющего элемента. Размер пор волокна порядка 3 мкм. Концентрируемая смесь подаётся внутрь корпуса по штуцеру I, а затем - внутрь полых волокон. Концентрат выводится из аппарата через штуцер II, а так называемый пермеат - через штуцер III. Для присоединения аппарата к цеховым трубопроводам на патрубке II имеется гильза с резьбой поз.5, а на патрубках I и III - присоединены приварные штуцера поз.23.
Уплотнение аппарата производится с помощью эластичных прокладок поз. 20, установленной между фланцами поз.9.
Ультразвук передаётся на излучатель по волноводу поз.6 от генератора. Ультразвук возбуждает в разделяемом растворе кавитацию, в результате которой в потоке возникают пульсирующие пузырьки, часть которых проникает внутрь капилляра волокна. Эти пузырьки оказывают силовое воздействие на осевшие частицы загрязнений, отрывая их от стенок капилляра волокон. Это приводит к тому, что производительность аппарата восстанавливается до первоначального значения, а гидравлическое сопротивление при этом не увеличивается.
Ультразвук на разделяемый поток действует не постоянно, а периодически, что не приводит к дополнительным энергозатратам на питание генератора ультразвука.
Излучатель подпирается с помощью пружины поз.15, которая располагается в опорной крышке поз.7, которая крепится к днищу поз.18 с помощью шурупов поз.16.
Сборка аппарата производится в соответствии с картой сборки [приложение Б] и схемой сборки ДП-260602-83-2008-ВФЛ.
Разработанный аппарат имеет следующую техническую характеристику:
|
Производительность по исходному раствору, л/ч |
200 |
|
|
Рабочий объём, |
0,057 |
|
|
Площадь фильтрующей поверхности, |
1,8 |
|
|
Рабочее давление, МПа |
0,1 |
|
|
Габаритные размеры, мм |
965525 303 |
|
Для создания ультразвуковых колебаний используется генератор марки УЗГ - 0,1/22-О.
Электронный генератор для ультразвуковых технологических аппаратов модели УЗГ - 0.1/22-О, изображённый на рисунке 3.7 предназначен для генерация электрических колебаний ультразвуковой частоты для питания ультразвуковых колебательных систем в технологических аппаратах, предназначенных для интенсификации физико-химических процессов в жидких, и жидкодисперсных средах.
Область применения: частные и малые производства, в том числе и пищевые, сельское хозяйство, лабораторные исследования, домашнее хозяйство.
В составе генератора имеется схема автоматической подстройки частоты на рабочую частоту ультразвуковой колебательной системы в указанных пределах. По желанию Заказчика генератор может комплектоваться системой автоматической регулировки мощности, цифровой панелью управления, системой дистанционного управления от компьютера или технологического контроллера.
Рисунок 3.7 - Генератор ультразвуковых колебаний марки УЗГ - 0.1/22О
Технические характеристика
|
Напряжение питания, В |
220 ± 22 |
|
|
Потребляемая электрическая мощность, Вт |
100 ± 10 |
|
|
Рабочая частота, кГц |
22± 1,65 |
|
|
Выходная мощность, Вт |
85 ± 8 |
|
|
Габаритные размеры: электронного блока, мм, не более |
250х280х110 |
|
|
Время непрерывной работы (цикл), не менее, мин |
10 |
|
|
Количество непрерывных циклов, не менее |
10 |
|
|
С последующим перерывом, не менее, мин |
30 |
|
|
Охлаждение |
воздушное не принудительное |
|
|
Масса, не более, кг |
4 |
|
Специализация: генератор используется в составе ультразвукового технологического оборудования, предназначенного для очистки различных деталей, в том числе автомобильных инжекторов (форсунок) и клапанов, картриджей для струйных принтеров. Может применяться для проведения процессов экстракции, эмульгирования, диспергирования, дегазации, растворения, мембранного разделения.
4. Расчётная часть
4.1 Расчёт микрофильтрационной установки
Исходные данные: расход концентрируемого раствора - ;
начальная концентрация дрожжевых клеток в пиве - ;
концентрация дрожжевых клеток в пиве после концентрирования
раствора - ;
содержание дрожжевых клеток в пермеате не должно превышать ;
размер дрожжевых клеток: 9-112-3 мкм.
4.1.1 Выбор схемы проведения процесса разделения
Принципиально существуют два способа проведения процессов мембранного разделения - тупиковый и проточный.
Тупиковый используют редко, в основном на патронных мембранных элементах, хотя при введении регенерации мембран с помощью гидравлического удара обратным током пермеата со сбросом порции загрязнений из аппарата такой способ возможен и в других случаях.
При организации проточного процесса необходимо учитывать следующие обстоятельства:
по длине аппарата объемный расход разделяемого потока уменьшается за счет оттока пермеата. Пропорционально уменьшается линейная скорость жидкости вдоль мембраны и усиливается влияние КП;
по длине аппарата концентрация задерживаемых мембраной компонентов растет, пропорционально повышается и концентрация их в пермеате;
по длине аппарата давление над мембраной падает из-за гидравлического сопротивления в напорном канале, соответственно снижается движущая сила процесса;
глубокое концентрирование раствора требует каскадной схемы соединения аппаратов;
глубокая очистка раствора требует многоступенчатой схемы соединения аппаратов.
В проточных схемах используют две конфигурации потоков - прямоточную и циркуляционную в соответствии с рисунком 4.1
а - прямоточная; б - циркуляционная
Рисунок 4.1 - Принципиальная схема установок
В прямоточной установке разделяемая смесь однократно проходит через напорный канал мембранного аппарата (или аппаратов, если их несколько), в циркуляционном - многократно, для чего предусмотрен специальный циркуляционный контур с насосом. Циркуляционные установки применяются, когда крайне необходимо обеспечить высокую скорость потока в напорном канале (например, чтобы не происходило образование геля на мембране в процессе ультрафильтрации).
В циркуляционной схеме необходимая скорость потока достигается за счет циркуляционного насоса, установленного на обводной линии. Условно такая схема ближе к аппаратам идеального смешения. Основным для учета здесь является обстоятельство №2 - рост концентрации. Фактически во всем объеме циркуляционного контура находится концентрат, что понижает эффективность очистки пермеата.
В проектируемой мембранной системе будем использовать проточную схему осуществления процесса с циркуляционным контуром. Такая схема позволит обеспечить высокие скорости проведения процесса, что снизит негативное влияние концентрационной поляризации и избежать образования гелевых слоёв.
4.1.2 Выбор рабочих параметров процесса разделения
4.1.2.1 Температура.
С повышением температуры разделяемого раствора селективность мембран изменяется мало, а удельная производительность увеличивается в первом приближении обратно пропорционально вязкости пермеата (в том диапазоне температур, где мембраны не разрушаются от термических воздействий). Однако с повышением температуры возрастает скорость гидролиза полимерных материалов и сокращается срок службы мембран. Учитывая это, а также то, что использование теплообменников усложняет и удорожает процесс, мембранный процесс целесообразно проводить при температуре окружающей среды (обычно 20 - 25 °C). В тех случаях, когда технологический раствор, подвергаемый разделению, уже имеет повышенную температуру, экономически оправдана работа при температурах выше 25 °C.
4.1.2.2 Рабочее давление.
С увеличением перепада рабочего давления через мембрану возрастает движущая сила процесса и увеличивается удельная производительность мембран. Однако под действием давления полимерные мембраны подвергаются уплотнению, которое при достижении некоторого уровня, зависящего от структуры мембраны, может нейтрализовать эффект, связанный с повышением движущей силы. Кроме того, при высоких давлениях мембраны быстрее загрязняются находящимися в растворе микрочастицами, поскольку в этих условиях загрязняющим частицам легче внедриться в поры мембраны, а на поверхности мембраны образуется более плотный осадок задержанных микрочастиц, поэтому рекомендуемый перепад давления при проведении процесса микрофильтрации составляет порядка 0,05 - 0,15 МПа. Принимаем значение рабочего перепада давления равным 0,1 МПа.
4.1.2.3 Уровень pH среды.
Значения pH смещаются в сторону кислых или щелочных сред, что ускоряет гидролиз полимерных мембран. Особенно следует обратить внимание на значение pH моющих и дезинфицирующих растворов, т.к возможно растворение мембран. При микрофильтрации высокомолекулярных соединений верхний предел концентрации определяется значениями, при которых может начаться образование гелеобразного осадка на поверхности мембраны, или же концентрацией, при которой проницаемость становится неприемлемо низкой из-за чрезмерного возрастания вязкости разделяемого раствора.
В случае использования полимерных мембран рабочий интервал концентраций часто ограничивается значениями pH, которые не должны выходить за пределы 3 < pH < 8.
4.1.3 Выбор мембраны и определение её основных параметров
При выборе мембраны следует исходить из того что, что она должна обладать максимальной удельной производительностью при селективности, обеспечивающей выполнение требований к качеству пермеата (соответствие санитарным нормам, допустимым потерям растворённого вещества и т.д.). Кроме того, мембрана должна обладать высокой химической стойкостью по отношение к разделяемому раствору.
Определение истинной селективности производится по графику зависимости истинной селективности мембраны от отношения . График построен для интервала , в котором селективность имеет большие значения, обычно удовлетворяющее условиям разделения. Примем допущение, что в рабочем диапазоне концентраций разделяемого раствора истинная селективность остаётся постоянной.
Тогда критерий пригодности мембраны, т.е. минимальная допустимая её селективность по задерживаемому веществу, можно определить с помощью уравнения
. (4.1)
В качестве разделяющей принимаем полиамидную мембрану ММК 9, изготовленную из капрона. Для выбранной мембраны , что удовлетворяет условию .
.
Техническая характеристика мембраны ММК9
|
Средний диаметр пор, мкм |
3 |
|
|
Производительность по дистиллированной воде при p=0,05 МПа, |
150…300 |
|
|
Производитель |
ЗАО НТП "Владипор" |
|
Для определения значения истинной селективности воспользуемся графиком, изображённым на рисунке 4.2
Из графика следует, что истинная селективность мембраны: . Условие пригодности мембраны выполняется, так как истинная селективность выбранной мембраны больше минимально допустимой.
Определяем удельную производительность мембраны по разделяемому раствору. Для этого сначала определяем удельную производительность мембраны по чистой воде:
, (4.2)
где константа проницаемости мембраны по воде, принимается по технической характеристике мембраны; , принимаем
;
- рабочий перепад давлений, МПа, .
.
Рисунок 4.2 - Зависимость истинной селективности мембраны от отношения диаметра молекул к диаметру пор
Основным фактором, снижающим удельную производительность, является повышение вязкости. Кинематическая вязкость пива при составляет ; плотность раствора [7]. Тогда динамическая вязкость раствора
. (4.3)
.
Кинематическая вязкость воды при той же температуре ; плотность [7]. Динамическая вязкость воды
. (4.4)
.
Тогда удельная производительность мембраны по разделяемому раствору
. (4.5)
.
4.1.4 Технологический расчёт мембранного аппарата
Определяем расход пермеата в первом приближении:
, (4.6)
где расход раствора на разделение, кг/с,
;
расход концентрата, кг/с;
селективность мембраны,
.
Определяем потребную площадь мембран по формуле
. (4.7)
.
По производительности по пермеату производим выбор мембранного модуля, . Принимаем мембранный модуль на основе полых волокон Syn+ 100.
Техническая характеристика мембранного модуля Syn+ 100
|
Производительность по фильтрату, |
0,012-0,05 |
|
|
Внутренний диаметр, мм |
200 |
|
|
Площадь поверхности мембран, |
1,8 |
|
|
Производитель |
Фирма "HELBIO" |
|
Определим количество мембранных модулей :
, (4.8)
.
где площадь поверхности мембран одного модуля, принимается по паспортным характеристикам модуля, , .
Количество мембранных модулей в одном аппарате принимаем равным , тогда количество мембранных аппаратов в установке
. (4.9)
.
4.1.5 Уточнённый технологический расчёт мембранного аппарата
Проведём уточнённый технологический расчёт мембранного аппарата с учётом технологической схемы проведения процесса микрофильтрации.
Для создания высоких скоростей потока в схему установки включается циркуляционный насос, обладающий высокой подачей, но сравнительно небольшим напором, требуемым лишь для преодоления гидравлического сопротивления напорного канала.
Схема установки с циркуляционным контуром показана на рисунке 4.3
Принимаем величину кратности циркуляции r равной 0,7. Система имеет один циркуляционный контур. Схема работает следующим образом.
Исходный раствор с объёмным расходом и концентрацией подаётся насосом высокого давления на вход мембранного аппарат. Перед входом в аппарат к исходному раствору добавляется циркулирующий поток с расходом .
Рисунок 4.3 - Схема установки с циркуляционным контуром
После смешения образуется раствор с расходом и концентрацией , который поступает в аппарат, где происходит его концентрирование до концентрации . При этом образуется пермеат с расходом и концентрацией . Из аппарата раствор выходит с расходом и концентрацией . Часть его выводится из установки в виде концентрата с расходом , другая часть направляется циркуляционным насосом на смешение с исходным раствором.
Выход пермеата и концентрата, кг/с, в такой установке определяем по уравнениям:
; (4.10)
.
; (4.11)
.
Потребная площадь мембраны , , составляет:
. (4.12)
.
Окончательно принимаем выбранный ранее мембранный модуль и определяем их требуемое число:
; (4.13)
.
4.1.6 Учёт влияния концентрационной поляризации
Определим наблюдаемую селективность выбранной мембраны с учётом явления концентрационной поляризации по уравнению
, (4.14)
где - коэффициент массоотдачи, м/с,
- удельная производительность, рассчитанная по уравнениям переноса с учетом КП, м/с.
Коэффициент массоотдачи находят из диффузионного критерия Нуссельта , отсюда
, (4.15)
где - диаметр канала, м;
D - коэффициент диффузии, , принимаем коэффициент диффузии для дрожжевых клеток
.
.
Критерий Рейнольдса
. (4.16)
.
Так как критерий Рейнольдса , то значение можно рассчитать по уравнению:
, (4.17)
где коэффициент, учитывающий отношение : при
[8].
.
Тогда из уравнения (4.14) наблюдаемая селективность
. (4.18)
.
Величина КП определяется из выражения:
. (4.19)
.
4.2 Расчёт гидравлического сопротивления мембранной установки
Расчет гидравлического сопротивления прежде всего необходим для нахождения давления, которое должен развивать насос для подачи раствора в мембранный аппарат, и последующего выбора насоса. Кроме того, от гидравлического сопротивления зависит фактическая величина избыточного давления в аппарате, а ее нужно знать при механических расчетах (определение толщины стенок корпуса, фланцев и т.п.), при оценке возможного уплотнения мембран, в ряде случаев - для корректировки величины удельной производительности и селективности мембран.
Развиваемое насосом давление определяется по формуле
, (4.20)
где рабочий перепад давления через мембрану, ;
гидравлическое сопротивление потоку разделяемого раствора в аппарате, МПа;
гидравлическое сопротивление потоку пермеата в дренаже, МПа;
потери давления на трения по длине и в местных сопротивлениях в трубопроводах и арматуре, МПа;
потери давления, связанные с подъёмом жидкости на определённую геометрическую высоту, МПа.
Определяем каждую составляющую уравнения (4.20).
Гидравлическое сопротивление напорного канала . Расчёт проводим из условия, что разделяемый раствор подаётся внутрь волокон, а пермеат выводится из межволоконного пространства; выход пермеата - односторонний. Для расчёта данного вида сопротивления зададимся сперва геометрическими размерами волоконных мембранных элементов. Принимаем:
внутренний диаметр элемента ;
длина капилляра ;
поверхность фильтрования одного капилляра
.
Число элементов в модуле определим, разделив площадь фильтровальной поверхности модуля на площадь поверхности одного элемента
.
Определяем линейную скорость раствора внутри капилляра, м/с
, (4.21)
Здесь
. (4.22)
.
.
Гидравлическое сопротивление определяем по формуле
. (4.23)
.
Гидравлическое сопротивление потоку пермеата в дренаже . Определение гидравлического сопротивления в нашем случае проводится по формуле
. (4.24)
.
Потери давления по длине трубопровода и в местных сопротивлениях . Принимаем скорость движения жидкости для всасывающего и нагнетательного трубопровода . Тогда внутренний диаметр трубопровода d
, (4.25)
где - расход пива, поступающего на мембранную обработку, , .
.
Полученное значение внутреннего диаметра округляем до ближайшей стандартной величины по ГОСТ 8732-78 для стальных бесшовных горячедеформированных труб: [8].
Определим характер течения жидкости в трубопроводе по формуле (4.16)
.
т.е. режим течения жидкости турбулентный. Примем величину абсолютной шероховатости равной для новых стальных труб [8].
Определяем величину относительной шероховатости труб
. (4.26)
.
Для выбора расчётной зависимости для нахождения коэффициента вычисляем следующие отношения:
;
;
,
т. е .
Таким образом в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчёт проводим по формуле
. (4.27)
.
Определяем значения коэффициентов местных сопротивлений . На всасывающей линии имеются следующие виды местных сопротивлений:
вход в трубу с острыми краями: [8] ;
колено с углом : при внутреннем диаметре [8] ;
вентиль нормальный при полном открытии: при внутреннем диаметре [8] ;
выход из трубы: [8].
На нагнетательной линии имеются следующие виды местных сопротивлений: вход в трубу с острыми краями: [8] ;
колено с углом : при внутреннем диаметре [8] ;
вентиль нормальный при полном открытии: при внутреннем диаметре [8] ;
выход из трубы: [8].
Тогда
Принимаем длину трубопровода равной .
Тогда потери давления определяем по формуле
. (4.28)
.
Потери давления, связанные с подъёмом на геометрическую высоту . Принимаем геометрическую высоту подъёма жидкости равной . Тогда потери давления равны
. (4.29)
.
Тогда давление, развиваемое насосом, будет равно
.
4.3 Подбор вспомогательного оборудования
4.3.1 Подбор насоса
Определяем потребный напор насоса , м. вод. Ст
. (4.30)
Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого КПД, компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.
Определяем полезную мощность насоса , кВт
. (4.31)
.
Принимая КПД насоса , найдём мощность на валу двигателя, кВт:
. (4.32)
.
Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки СД 32/40б, для которого при оптимальных условиях работы:
производительность насоса, ;
напор, м вод. ст;
частота вращения вала, ;
тип электродвигателя АИР 112МВ6/950;
мощность двигателя, кВт ;
габаритные размеры насоса, мм .
Определим предельную высоту всасывания для выбранного насоса. Рассчитаем сперва запас напора на кавитацию , м
. (4.33)
.
По таблицам давлений насыщенного водяного пара найдём, что при давление насыщенного водяного пара [7]. Примем, что атмосферное давление равно , а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода. Тогда предельная высота всасывания равна
(4.34)
где потер напора во всасывающей линии, м:
, (4.35)
здесь - длина всасывающей линии, м, принимаем ;
сумма коэффициентов сопротивления на линии всасывания:
. (4.36)
.
.
Таким образом, расположение насоса на высоте 1 м над уровнем воды в ёмкости вполне возможно.
4.3.2 Подбор циркуляционного насоса
Определяем значения коэффициентов местных сопротивлений . На всасывающей линии имеются следующие виды местных сопротивлений:
вход в трубу с острыми краями: [8] ;
три колена с углом : при внутреннем диаметре [8] ;
вентиль нормальный при полном открытии: при внутреннем диаметре [8] ;
выход из трубы: [8].
На нагнетательной линии имеются следующие виды местных сопротивлений: вход в трубу с острыми краями: [8] ;
четыре колена с углом : при внутреннем диаметре [8] ;
выход из трубы: [8].
Тогда
Принимаем длину трубопровода равной .
Тогда потери давления, МПа, определяем по формуле (4.27)
.
Принимаем геометрическую высоту подъёма жидкости равной . Тогда потери давления, связанные с подъёмом жидкости на геометрическую высоту, МПа, определяются по формуле (4.28)
.
Тогда давление, развиваемое насосом, МПа, будет равно
.
Требуемая производительность насоса циркуляции определяется кратности циркуляции. Для разрабатываемой установки кратность циркуляции составляет 0,7, тогда требуемая производительность насоса, , равна
.
Определяем потребный напор насоса , м. вод. ст., по формуле (4.30)
Определяем полезную мощность насоса , кВт, по формуле (4.31)
.
Принимая КПД насоса , найдём мощность на валу двигателя, кВт, по выражению (4.32):
.
Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки СД 16/10б, для которого при оптимальных условиях работы:
производительность насоса, ;
напор, м вод. ст;
частота вращения вала, ;
тип электродвигателя 4А156В4Е3;
мощность двигателя, кВт .
4.3.3 Подбор ёмкостного оборудования и определение геометрических параметров
Для хранения рекуперированного пива принимаем цилиндрическую вертикальную форму ёмкости с эллиптическим днищем. Ёмкость снабжена: нижними сливами, штуцерами для заполнения, люками-лазами для осмотра и чистки, штуцерами для размещения приборов (уровнемеров и термометров). Ёмкость устанавливается на ровной площадке.
Объём жидкости в ёмкости, , определяется из уравнения
, (4.37)
где - время пребывания жидкости в ёмкости, ч., принимаем .
Геометрический объём жидкости больше рабочего на 10-15%, т.е. объём ёмкости:
.
Исходные данные для расчёта оптимальных геометрических размеров корпуса ёмкости:
объём аппарата V, ;
внутреннее давление в аппарате, МПа;
материал корпуса - листовой прокат из стали 10;
рабочая температура ,;
коэффициент прочности сварных швов ;
прибавка к расчётной толщине стенки , мм.
Из условия минимальных затрат материала на изготовление определим оптимальные размеры и массу корпуса аппарата с эллиптической крышкой и днищем.
Определим допускаемое напряжение, МПа
, (4.38)
где допускаемое напряжение стали Х18Н10Т при расчётной температуре, МПа, при [12] ;
принимаем , так как материал - листовой прокат.
.
Приведенное давление, МПа
. (4.39)
.
Оптимальный диаметр аппарата , мм, определяем по номограмме [12]. Соединив на номограмме точку с точкой прямой, найдём, что . Полученное значение диаметра аппарата является стандартным.
Длина цилиндрической части, м
. (4.40)
.
Внутренняя высота эллиптической части днища (крышки), м
. (4.41), .
Суммарная длина аппарата, м
. (4.42)
.
Комплекс
. (4.43)
.
Масса корпуса аппарата, кг
, (4.44)
где плотность для стали Х18Н10Т, ,
4.4 Расчёты, подтверждающие работоспособность изделия
4.4.1 Расчёт стенки цилиндрической обечайки
Стенка обечайки аппарата находится под действием внутреннего избыточного давления в соответствии с рисунком 4.4. При определении расчётной длины обечайки длина примыкающего элемента , м, определяется по формуле для выпуклых днищ.
, (4.45)
где внутренняя высота выпуклой части днища, м, .
.
Рисунок 4.4 - Расчётная схема аппарата
Тогда расчётная длина обечайки , м
. (4.46)
.
Расчётную температуру примем равной температуре обрабатываемой среды t ();
расчётное внутреннее давление , МПа - равным сумме рабочего давления в микрофильтрационном аппарате P и веса жидкости, находящейся в аппарате
,
здесь вес жидкости, находящейся в аппарате, МПа; ввиду незначительности дополнительной нагрузки на стенку обечайки со стороны веса обрабатываемой среды при определении толщины стенки аппарата эту нагрузку учитывать не будем, т.е. .
Модуль упругости для стали Х18Н10Т при температуре .
Допускаемое напряжение, МПа в рабочем состоянии
, (4.47)
где допускаемое напряжение стали Х18Н10Т при расчётной температуре, МПа, при [11] ;
.
при гидравлическом испытании
, (4.48)
где предел текучести стали Х18Н10Т, МПа, при [11].
.
Коэффициент запаса устойчивости:
в рабочем состоянии ;
при испытании .
Определим расчётные коэффициенты:
; (4.49)
.
; (4.50)
находится по номограмме [11].
.
Расчётная толщина обечайки корпуса в первом приближении
. (4.51)
.
. (4.52)
.
Критическая длина обечайки
. (4.53)
.
Определим, к какому типу обечаек относится рассчитываемая из следующего условия:
если расчётная длина , то обечайка является длинной;
если короткой.
Так как 0,805<1,05, следовательно, обечайка короткая. Такие обечайки теряют устойчивость с образованием трёх, четырёх и более волн смятия.
Допускаемое внутреннее давление из условия прочности:
при рабочих условиях
. (4.54)
.
при испытании ,
. (4.55)
.
Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости, МПа:
в рабочих условиях
. (4.56)
где расчётный коэффициент, определяемый
. (4.57)
;
при испытаниях
. (4.58)
.
Допускаемое внутреннее давление с учётом условий прочности и устойчивости, МПа:
в рабочем состоянии
. (4.59)
при испытаниях
. (4.60)
.
Рассчитаем давление при гидравлических испытаниях (при )
, (4.61)
где допускаемое напряжение для стали Х18Н10Т, при температуре [11].
.
Проверим условия устойчивости обечайки:
в рабочих условиях (0,1<0,91);
при испытаниях (0,2<4,93).
Таким образом, условие устойчивости при гидравлических испытаниях выполняется.
4.4.2 Расчёт днища аппарата
Исходные данные:
расчётная температура днища равна температуре обрабатываемой среды ;
расчётное давление равно рабочему давлению в аппарате, ;
расчётный диаметр равен диаметру обечайки ;
материал - сталь Х18Н10Т;
давление гидравлического испытания рассчитано выше .
Расчет производим для эллиптического днища.
Расчётная толщина днища
, (4.62), где ;
предел текучести стали Х18Н10Т, МПа, при [11].
.
Исполнительная толщина стенки
. (4.63), .
Допускаемое давление, МПа
в рабочем состоянии
. (4.64)
;
при испытаниях
. (4.65)
.
Условия прочности и в рабочих условиях и при испытаниях выполняются:
0,1<1,96; 0,2<2,7.
4.4.3 Расчёт фланцевого соединения
Определим основные геометрические размеры фланцевого соединения мембранного аппарата для очистки продукта, проведем расчет на прочность и герметичность соединения, работающего под внутренним давлением. При этом будем использовать следующие данные:
Внутренний диаметр аппарата D, мм202
Толщина стенки корпуса S, мм4
Внутреннее давление в аппарате Р, МПа0,1
Рабочая температура t, 0С25
Прибавка к расчетной толщине стенки С, мм1
Коэффициент прочности сварных швов 0,9
Материал фланцевого соединения Сталь Х18Н9Т
Материал болтового соединения Сталь 35Х
4.4.3.1 Определение конструктивных размеров фланца
При рабочем давлении равном 0,1 МПа будем применять плоские приварные фланцы.
Толщина втулки фланца, мм, изображённого на рисунке 4.5 в соответствии с рекомендациями
, т.е. . Принимаем .
Высота втулки фланца, мм:
. (4.66)
.
Принимаем .
Рисунок 4.5 - Конструкция плоского приварного фланца
Диаметр болтовой окружности фланцев, мм:
(4.67)
где нормативный зазор между гайкой и обечайкой, мм, ;
наружный диаметр болта, выбираемый в зависимости от диаметра аппарата и рабочего давления в аппарате, мм: при и ; принимаем [11].
.
Принимаем .
Наружный диаметр фланца, мм:
(4.68)
где конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца, мм: для шестигранных гаек и [11].
.
Наружный диаметр прокладки, мм
, (4.69)
где нормативный параметр, зависящий от типа прокладки, мм: для плоских прокладок и [11].
.
Средний диаметр прокладки, мм
, (4.70)
где ширина прокладки, мм: при ширина плоской неметаллической прокладки ; принимаем [11].
.
Количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности соединения:
, (4.71)
где шаг расположения болтов, выбираемый в зависимости от давления, м: при , принимаем
.
.
Принимаем .
Высота (толщина) фланца ориентировочно, м:
, (4.72)
где коэффициент: [11] ;
эквивалентная толщина втулки фланца, м:
, (4.73)
здесь коэффициент: при и [11].
.
.
Принимаем .
4.4.3.2 Расчёт на герметичность фланцевого соединения
Расчёт сводится к определению нагрузок при монтаже - и в рабочих условиях - .
Определим нагрузки, действующие на фланец, как показано на рисунке 4.6 Равнодействующая внутреннего давления, МН
. (4.74)
.
Реакция прокладки, МН
, (4.75)
где эффективная ширина прокладки, м: при [11] ;
коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки: для резиновой прокладки с твёрдостью от 0,76 до 1,2 МПа [11].
.
Усилие, МН, возникающее от температурных деформаций, определяется по формуле:
, (4.76)
где соответственно коэффициенты линейного расширения материала фланца и болтов, : для фланцев, изготовленных из стали 35Х, при , для болтов, изготовленных из стали 35Х, при той же рабочей температуре [11] ;
соответственно температура фланца и болтов, : ,
[11] ;
соответственно податливости болтов, прокладки и фланца, определяются по формулам, :
Рисунок 4.6 - Схема нагрузок, действующих на фланец
, (4.77)
где модуль упругости материала болтов, МПа: [11] ;
площадь поперечного сечения болта, : при [11] ;
расчётная длина болта, м:
, (4.78)
где расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки, мм
,
здесь толщина прокладки, мм, принимаем ; диаметр отверстия под болт, [11] ;
.
.
, (4.79)
где коэффициент обжатия прокладки, для прокладки из резины принимаем ;
модуль упругости материала прокладки, МПа
. (4.80)
.
.
, (4.81)
где безразмерные параметры
; (4.82)
. (4.83)
.
;
.
коэффициенты, определяемые по формулам
; (4.84), .
; (4.85), .
модуль упругости материала фланца, МПа: [11].
Коэффициент жёсткости фланцевого соединения
. (4.86)
Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления, МН:
, (4.87)
где внешняя осевая растягивающая (+) или сжимающая (-) сила, Н, - в нашем случае;
внешний изгибающий момент, М=0;
минимальное давление обжатия прокладки, МПа: [11].
.
Болтовая нагрузка в рабочих условиях
. (4.88)
.
Приведенный изгибающий момент,
(4.89)
Условие прочности болтов:
; (4.90)
,
следовательно, условие прочности выполняется.
; (4.91)
,
следовательно, условие прочности выполняется.
Проверим условие прочности неметаллических прокладок
, (4.92)
где ;
- допускаемое давление на прокладку, МПа, [11].
,
следовательно, условие прочности прокладки выполняется.
Максимальное напряжение в сечении, ограниченное размером , МПа:
, (4.93)
где [11] ;
коэффициент: при и
[11].
.
Максимальное окружное напряжение в кольце фланца, МПа
. (4.94)
Напряжение во втулке от внутреннего давления, МПа
Тангенциальное
; (4.95)
;
Меридиональное
. (4.96)
.
Проверим условие прочности для сечения фланца:
, (4.97), где
при .
,
что меньше , следовательно, условие прочности выполняется.
Проверить условие герметичности фланцевого соединения по углу поворота фланца
, (4.98)
где допускаемый угол поворота фланца, рад, принимаемый для плоских приварных фланцев равным 0,013 рад [11].
,
что меньше 0,013, следовательно, условие герметичности фланцевого соединения выполняется.
4.4.3.3 Определение усилия затяжки фланцевых болтов
Выбираем максимальный момент затяжки в зависимости от диаметра болта: при диаметре болта 16 мм момент затяжки равен . Усилие затяжки, Н, определяем из формулы
, (4.99), откуда , (4.100)
где коэффициент, зависящий от вида покрытия болта, для болта без покрытия .
.
5. Технология изготовления основных деталей изделия
5.1 Технология изготовления фланцев
В качестве заготовок для изготовления фланцев используют поковки, штамповки, профильный прокат, бандажные и сварные заготовки. При выборе способа получения заготовки для фланца необходимо учитывать материал и габаритные размеры фланца, размеры сечения обода, коэффициент использования металла, трудоёмкость изготовления и другие факторы.
При штамповке фланцев на молотах обеспечиваются высокая производительность, точность размеров заготовок, в результате чего значительно уменьшается отход металла в стружку и снижается трудоёмкость обработки. Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах имеет ряд преимуществ перед штамповкой на молотах: повышается производительность труда и точность исполнения размеров поковки, увеличивается коэффициент использования металла в результате уменьшения штамповочных уклонов, уменьшается расход электроэнергии и улучшаются условия труда .
Гибку с последующей сваркой выгодно применять в том случае, когда сечение обода фланца относительно небольшое и когда материал фланца обладает хорошей свариваемостью.
При получении заготовок ковкой с последующей прокаткой на кольцепрокатном стане большая степень проработки материала фланца во всех направлениях, отсутствие сварного шва, сравнительно высокий коэффициент использования металла являются основными достоинствами этого способа изготовления заготовок для фланцев.
Получение заготовок, сваренных из отдельных секторов, применяют, как правило, для фланцев больших размеров, изготовляемых из проката большой толщины (более 40 мм) или из марок сталей, на которые отсутствует стандартный профильный прокат.
5.2 Технология изготовления эллиптичеких днищ
Днища можно изготовлять штамповкой на прессах, методом обкатки роликами, электрогидравлической и электромагнитной штамповкой, ручным выдавливанием на станках и ручной выколоткой. Наибольшее распространение в промышленности находят два первых способа изготовления днищ.
Любой технологический процесс изготовления днищ состоит из трёх групп операций: изготовление заготовок; формования; завершающих операций. Формование эллиптических днищ производят как из холодных, так и горячих заготовок. Горячее формование, как правило, применяют в том случае, если недостаточной является мощность оборудования или заготовка днища имеет склонность к складкообразованию в процессе формования.
1 - подставка; 2 - кольцо-матрица; 3 - прижим; 4 - пуансон; 5 - пуансонодержатель; 6 - заготовка днища
Рисунок. 5.1 - Унифицированный штамп для штамповки днищ
Формование днищ методом штамповки на прессах в соответствии с рисунком 5.1 производится следующим образом: заготовка с помощью транспортёра подаётся в нагревательную печь для равномерного нагрева до требуемой температуры. Нагретая заготовка специальными захватами извлекается из печи и подаётся на транспортёр, с помощью которого транспортируется к штампу, находящемуся под прессом. Затем заготовку устанавливают на протяжное кольцо и штампуют, как правило, за одну операцию.
В процессе штамповки нагретая заготовка быстро охлаждается и, сокращая свои размеры, напрессовывается на пуансон. Для облегчения съёма отштампованного днища пуансон, предназначенный для горячей штамповки, выполняется из двух частей: грибка и формирующего кольца. Заготовка снимается при ходе пуансона вверх.
Формование днищ методом обкатки заготовок роликами осуществляют из холодных и горячих заготовок. При формовании днищ методом обкатки роликами холодных заготовок предварительно из плоской заготовки штампуют выпуклую часть днища на прессе.
Рисунок 5.2 - Схема процесса изготовления днищ методом обкатки на машине "Болдрини"
В отечественной промышленности для формования днищ методом обкатки роликами наибольшее применение нашла машина фирмы "Болдрини", изображённая ни рисунке 5.2.
Предварительно отштампованную выпуклую заготовку устанавливают центральным отверстием на ось 17, а затем перемещением тележки 15 - на определённое расстояние (соответствующее диаметру готового днища) относительно формующего ролика 12. Затем положение заготовки фиксируется прижимом пневмоцилиндра 4. Заготовку для уменьшения вибраций поджимают двумя ведущими роликами 13. В результате вращения формующего ролика 12 заготовка 14 вращается против часовой стрелки, а нажимной (формующий) ролик 11 постепенно формует профиль отбортованной части днища, обкатывая металл заготовки днища по профилю ролика 12. После окончания процесса обкатки проверяют размеры днища без снятия его с машины. Для снятия готового днища от него отводят ролики 13, 12, 11, поднимают пневмоцилиндр 4 вверх, после чего нижняя тележка вместе с днищем перемещается в крайнее левое положение для беспрепятственного снятия днища с помощью грузоподъёмных средств.
Завершающие операции предусматривают разметку днищ для подрезки торца и разметку отверстий, подрезку торца, обработку отверстий, термообработку, очистку поверхностей, контроль и клеймение днища.
5.3 Изготовление обечайки
Наиболее часто для изготовления обечаек используются двухвалковые листогибочные машины.
1 - гибочный упор; 2 - верхний валок; 3 - изгибаемый лист; 4 - стол; 5 - нижний валок; 6 - нижний валок; 7 - верхний валок; 8 - изгибаемый лист; 9 - упругое покрытие - полиуретан, а - с гибочным упором; б - с упругим покрытием нижнего валка
Рисунок 5.3 - Схема изготовления обечаек
На рисунке 6.3 изображена схема получения цилиндрической обечайки на двухвалковой машине. Упругим покрытием валка является полиуретан, толщина слоя которого должна обеспечивать необходимую величину деформации листовой заготовки при нажатии на неё верхним стальным валком. Верхний валок является сменным для получения обечаек различных диаметров.
Двухвалковые машины имеют следующие преимущества: простота конструкции; высокая производительность; отсутствие порчи поверхности при гибке; гибка листов различных толщин без регулировки валков; получение цилиндрической заготовки за один проход с подгибом кромок без специальных приспособлений и устройств; высокая точность получаемого изделия.
6. Монтаж, эксплуатация и ремонт микрофильтрационной установки
6.1 Аппарат микрофильтрационный
6.1.1 Порядок монтажа установки
Монтаж установки осуществляет завод-потребитель при участии завода-изготовителя.
Установку необходимо устанавливать в производственных помещениях на фундаменте, выставив по уровню и закрепив на анкерных болтах М16 (16 шт). Монтаж установки осуществляется в следующей последовательности:
1) согласно схеме гидравлической и сборочному чертежу установить снятые при транспортировке части установки;
2) подключить установку к сети исходной воды, к сети технологического оборудования;
3) заземлить установку;
4) соединить силовой шкаф электрической связью с источником электроэнергии.
6.1.2 Подготовка к пуску
Произвести внешний осмотр установки. Убедиться, что все трубопроводы и составные части установки находятся в исправном состоянии и надёжно соединены. Подготовка к пуску осуществляется в следующей последовательности:
1) проверить наличие и надёжность заземления;
2) проверить, открыты ли вентили;
3) проверить расположение установки (задатчика граничных значений) на реле давления;
4) заполнить насос водой согласно "Руководству по монтажу и эксплуатации" насосов СД Рыбницкого насосного завода;
5) проверить подключение установки к источнику электроэнергии;
6) включить тумблер "Сеть" силового пульта;
7) произвести программирование электронного контроллера согласно "Руководству по монтажу и эксплуатации" в соответствии с требованиями производства;
8) нажать кнопку "ON" электронного контроллера, после чего начнёт открываться кран с электроприводом. Открывание крана происходит в течение ?55сек., после чего включится насос;
9) проверить наличие течей в системе трубопроводов. Если они имеются, отключить установку клавишей "OFF" на контроллере, отключить тумблер "Сеть" на пульте силовом; устранить течи;
10) вентилями установить необходимый расход концентрата и фильтрата.
Проверка срабатывания блокировок производится при первом пуске, а в дальнейшем 1 раз в год.
Блокировка по температуре. Согласно "Руководству по монтажу и эксплуатации" контроллера электронного необходимо запрограммировать температуру, меньшую, чем температура воды. При срабатывании этой блокировки отключится насос, а на контроллере высветится надпись "STOP". После проверки необходимо запрограммировать значение температуры 26оС.
Блокировка по давлению. На реле давления необходимо сместить датчик верхнего значения до значения 10 кгс/см2. При срабатывании этой блокировки отключится насос, а на контроллере высветится надпись "Over pressure".
6.1.3 Порядок работы
Установку обслуживает один оператор, прошедший инструктаж по технике безопасности и изучивший настоящий паспорт. Порядок эксплуатации установки следующий:
1) запустить установку;
2) включить тумблер "Сеть" на силовом пульте;
3) нажать клавишу "ON" на контроллере электронном; кран в течение ?55с откроется, после чего включится насос.
При работе установки должны контролироваться следующие параметры: температура среды; удельная проводимость фильтрата; давление исходной воды на выходе из насоса на входе в модули; давление концентрата; расход фильтрата; расход концентрата.
Все параметры, а также время непрерывной работы установки необходимо регистрировать в отдельном журнале и предъявлять предприятию-изготовителю в случае рекламации на оборудование. Записи в журнале производить два раза в смену. Отключение установки осуществляется в следующей последовательности:
1) выключить установку нажатием клавиши "OFF" на контроллере, после чего закроется кран;
2) выключить тумблер "Сеть" на контроллере.
6.1.4 Техническое обслуживание
Техническое обслуживание насоса производится на основании руководства по монтажу и эксплуатации насоса.
Перечень работ различных видов технического обслуживания приведён в таблице 6.1. Загрязнение мембранного элемента определяется изменением параметров работы установки. Критерии оценки необходимости проведения промывки элементов указаны в "Бюллетене технического обслуживания". Там же указаны составы промывочных растворов в зависимости от вида загрязнения.
Таблица 6.1 - Перечень работ технического обслуживания
|
Периодич-ность обслуживания |
Содержание работ и методика их проведения |
Технические требования |
Приборы, ин-струменты и ма-териалы, необходимые для проведения работ |
|
|
Перед началом работы |
Визуальный осмотр. Проверка герметичности трубопроводов, арматуры. При обнаружении течей подтянуть соединение, при необходимости заменить кольца, прокладки. |
Течи недопустимы. |
Гаечные ключи, отвёртки. |
|
|
Ежемесячно |
Проверка сопротивления заземления каркаса установки. Одну клемму омметра подсоединить к цеховому контуру заземления, другую к заземляющему болту. |
Сопротивление заземления не более 0,1Ом |
Омметр типа М 371 ТУ25-04-1041-75 |
|
Регенерация мембран осуществляется путём промывки раствором соляной или серной кислоты. Последовательность операций при мойке следующая: раствор кислоты - чистая вода - раствор кислоты с комплексоном - чистая вода - раствор кислоты с ПАВ - чистая вода - раствор щёлочи - чистая вода. Промывку рекомендуется проводить с повышением температуры раствора щёлочи до 60-80 или с повышенными скоростями циркуляции раствора.
В качестве добавок к раствору кислоты (комплексонов) может использоваться карбометилцеллюлоза, органические растворители, фториды аммония и натрия.
6.2 Центробежные насосы СД 16/25 и СД16/10б
6.2.1 Порядок установки
1) Распаковать насос и убедиться в отсутствии повреждений;
2) проверить комплект поставки;
3) подсоединить насос к трубопроводам; соединение трубопроводов с насосом уплотнить прокладками.
Монтаж данных насосов заключается в установке их на фундамент и выверке горизонтальности положения с точностью до 0,1 мм на 1 м длины, причём отклонения от проектной высотной отметки не должны превышать ±10 мм. Положение насоса выверяют уровнем, укладываемым на обработанную поверхность фланца нагнетательного патрубка в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Горизонтальность установки насосов регулируют с помощью плоских металлических подкладок, размещаемых вблизи анкерных болтов.
Подливку плиты насоса бетонной смесью производят после выверки, одновременно заполняя анкерные колодцы. До пуска насоса проворачивают за муфту рабочее колесо, которое должно вращаться свободно. При опробовании насосного агрегата следят за направлением вращения ротора, которое должно быть против часовой стрелки, если смотреть на него со стороны привода.
По мере увеличения частоты вращения электродвигателя постепенно открывают задвижку на нагнетательном трубопроводе и следят за состоянием сальника. В нормальном состоянии сальник должен слегка пропускать жидкость (15-20 капель в минуту).
6.2.2 Подготовка к работе
1) Произвести внешний осмотр насоса и убедится в отсутствии повреждений; закрыть краны и вентиль;
2) медленно открыть кран и подать воду на вход в насос; открыть кран на выходной магистрали и включить электродвигатель.
3) пользуясь руководством, установить на управляющий клапан блок управления; произвести программирование блока управления согласно руководству.
4) проверить закрытие вентиля на выходном трубопроводе; открыть вентиль на входном трубопроводе и подать в насос среду; открыть выходной вентиль; после окончания работы перекрыть вентиль подачи воды в насос.
6.2.3 Ремонтные работы и техническое обслуживание
В данных насосах износу подвергаются вал, подшипники, корпуса подшипников, полумуфты, втулка, набивка сальника и рабочее колесо. При капитальном ремонте насосы разбирают в следующем порядке: снимают крышку с всасывающим патрубком, рабочее колесо, разбирают сальник, демонтируют корпус с кронштейна, снимают крышки подшипников и выбивают вал вместе с подшипниками в сторону муфты, после чего снимают подшипники с вала.
Вал ремонтируют, обеспечивая восстановление первоначальных размеров, или вытачивают новый, подшипники заменяют, шпоночные канавки протачивают, шпонки, втулку и набивку сальника заменяют; рабочее колесо восстанавливают и балансируют. Корпус насоса ремонтируют шабрением.
Для более прочного крепления подшипников в корпусе пропиливают напильником вдоль оси вала канавки, а наружные кольца подшипников лудят тонким слоем олова. Толщина слоя зависит от величины износа корпуса подшипников. Дополнительно подшипники крепят стопорными винтами, установленными на корпусе подшипников. Для предотвращения осевого смещения подшипников крышки к торцевым сторонам наружных колец подшипников должны быть плотно подогнаны.
Насос собирают в последовательности, обратной разборке. Перед напрессовкой подшипников на вал их нагревают в масле до 80-90 . После сборки корпус подшипников заправляют солидолом и проворачивают вал насоса за муфту; он должен вращаться свободно. Для нормальной работы и предотвращения преждевременного износа деталей насос после ремонта устанавливают строго по уровню и выверяют соосность его вала и вала электродвигателя.
Возможные неисправности и методы их устранения приведены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 - Возможные неисправности и методы их устранения
|
Неисправность |
Способ устранения |
|
|
Насос не подаёт жидкость |
Залить насос и всасывающий трубопровод транспортируемой жидкостью |
|
|
Насос и всасывающая линия при пуске не залиты 1) приёмный клапан не герметичен, после заливки уровень жидкости падает; 2) всасывающая линия не герметична, через сальник проходит воздух; 3) направление вращение насоса неправильное; 4) подача жидкости постепенно уменьшается или происходит неравномерно; 5) уровень жидкости падает настолько, что возможен подсос воздуха; 6) приёмная сетка недостаточно глубоко опущена в жидкость; 7) подача жидкости происходит неравномерно. |
1) отремонтировать приёмный клапан; 2) устранить неплотности, перебить сальник; 3) обеспечить правильное вращение насоса; 4) работать с перерывами; 5) удлинить всасывающую трубу; 6) удлинить всасывающую трубу; 7) уплотнить трубное соединение, а сальник подтянуть или сменить. |
|
|
Увеличилась потребляемая мощность |
Уменьшить производительность насоса регулированием задвижки на нагнетательном трубопроводе |
|
|
Электродвигатель греется, возросла подача насоса |
Остановить электродвигатель и дать ему остыть. |
|
|
Полный манометрический напор ниже первоначального |
Уменьшить производительность насоса с помощью задвижки на нагнетательном трубопроводе |
|
Перечень работ различных видов технического обслуживания приведен в таблице 6.3.
Таблица 6.3 - Перечень работ различных видов технического обслуживания
|
Периодичность обслуживания |
Содержание работ и метод их проведения |
Технические требования |
Приборы, инструменты и материалы, необходимые для проведения работ |
|
|
При замене рабочего колеса |
Промывка внутренних поверхностей насоса от грязи. |
Внутренние поверхности должны быть чистыми |
Синтетическое моющее средство. Вода питьевая Салфетки хлопчатобумажные ГОСТ 11680-76. |
|
6.3 Трубопроводы и трубопроводная арматура
Монтаж трубопроводов выполняют в соответствии с главой СНиП 3.05.05-84 "Технологическое оборудование и технологические трубопроводы".
Трубопроводы после монтажа подвергаются промывке ил продувке и испытаниям. Вид, способ, продолжительность и оценку результатов испытания принимают в соответствии с рабочей документацией. Величину пробного давления во время испытания на прочность при отсутствии дополнительных указаний в рабочей документации принимают в соответствии со СНиП 3.05.05-84 "Технологическое оборудование и технологические трубопроводы".
При эксплуатации трубопроводов и трубопроводной арматуры появляются неисправности во фланцевых, муфторезьбовых соединениях, сальниках вентилей, задвижек и кранов, износ труб, разрывы и трещины в трубах, вибрация труб и т.д.
При текущем ремонте трубопроводов и арматуры устраняют неплотности в соединениях трубопроводов и арматуры путём подтяжки болтов, установки хомутов, замены прокладок и т.п., ликвидируют неисправности в креплении трубопроводов.
Средний и капитальный ремонты трубопроводов включают: замену пришедших в негодность труб; переварку стыков или заварку возникающих трещин в швах труб; замену прокладок в соединениях и сальниковой набивки в запорной арматуре; ремонт и замену вышедшей из строя запорно-регулирующей арматуры и др.
В трубопроводной арматуре возможны неисправности, указанные в таблице 6.4.
Проточку сёдел корпусов вентилей и задвижек, а также притирку их и шлифование производят с помощью приспособлений. После ремонта трубопроводной арматуры её герметичность проверяют на стендах. По окончании ремонта трубопроводов их подвергают испытанию на прочность и плотность при монтаже заново.
Таблица 6.4 - Неисправности трубопроводной арматуры и способы их устранения
|
Арматура |
Причина неисправности |
Способ устранения |
|
|
Вентиль |
Износ седла и тарелки клапана |
Притирка либо проточка с последующей притиркой; замена при большом износе |
|
|
Заедание шпинделя |
Смазка с проворачиванием шпинделя |
||
|
Износ шпинделя |
Замена ил ремонт путём наплавки с последующей нормализацией, обточкой и шлифовкой |
||
|
Обратный клапан |
Износ, неплотность закрытия |
Притирка; проточка клапана или гнезда с последующей притиркой, замена при значительном износе, очистка, смазка |
|
7. Безопасность и экологичность проекта
7.1 Производственная безопасность
Безопасность рабочих во многом зависит от свойства производственного оборудования сохранять безопасное состояние при выполнении заданных функций в определенных условиях в течение установленного времени. Повышенная опасность оборудования определяется наличием опасных и вредных факторов, которые при нарушении тех или иных правил техники безопасности могут привести к аварии или несчастному случаю.
Проведём анализ опасных и вредных производственных факторов в отделении рекуперации пива, где размещается проектируемая установка.
7.1.1 Физические опасные и вредные производственные факторы
Основным вредным и опасным физическим производственным фактором в отделении рекуперации пива является наличие электрооборудования (электродвигателей мощностью 7,5 кВт и 0,18 кВт), что влечёт за собой опасность поражения электрическим током. Для предотвращения электротравм двигатели должны быть надёжно заземлены с сопротивлением заземлителя , а все токоведущие линии - изолированы. В отделении рекуперации пива должны быть установлены опознавательные знаки и плакаты, предупреждающие об опасности поражения электрическим током.
Для защиты персонала от поражения статическим электричеством трубопроводы необходимо заземлить с сопротивлением меньшим 100 Ом.
Согласно классификации помещений по опасности поражения электрическим током отделение рекуперации пива относится к III категории особо опасные помещения.
Для предотвращения попадания частей одежды в движущиеся части привода установки они снабжены защитными кожухами и ограждениями. Одежда обслуживающего персонала должна быть плотно прилегающей, длинные волосы должны быть убраны под головной убор.
В отделении рекуперации пива размещаются два аппарата, работающих под внутренним избыточным давлением 0,1 МПа.
Для безопасной эксплуатации мембранных аппаратов предусматриваются следующие мероприятия:
аппараты снабжены предохранительными клапанами, срабатывающими при давлении 0,11 МПа;
расчётная толщина стенки должна быть такой, чтобы прочность сохранялась при кратковременном воздействии внутреннего давления в 0,2 МПа;
мембранные аппараты должны проходить своевременное освидетельствование в органах Росгортехнадзора РФ.
Освещенность помещений играет важную роль. Достаточность освещения уменьшает потенциальную опасность многих производственных факторов, создает нормальные условия труда, повышает общую производительность. В отделении рекуперации пива предусмотрено боковое естественное освещение и искусственное.
Норма естественного освещения для отделения рекуперации пива, где будет размещена микрофильтрационная установка, в соответствии со СНиП 23-05-95 приведена в таблице 7.1.
Таблица 7.1 - Норма естественного освещения в производственных отделениях
|
Участок работ |
Система освещения |
КЕО,% |
|
|
Отделение производства пива |
боковая |
0,2 |
|
Нормы искусственной освещённости в зависимости от разряда зрительных работ по СНиП 23-05-95 приведены в таблице 7.2.
Оптимальные параметры микроклимата в соответствии с СанПин 2.2 4.548-96 в отделении рекуперации пива приведены в таблице 7.3.
Таблица 7.2 - Нормы искусственного освещения в отделении рекуперации пива
|
Наименование отделения |
Разряд зрительных работ |
Cистема общего освещения Освещённость, лк, |
Наименьший размер объекта различия, мм |
|
|
Рекуперацион-ное |
VIIIв |
50 |
более 0,5 |
|
Таблица 7.3 - Оптимальные параметры микроклимата в отделении рекуперации пива
|
Сезон года |
Категория работ |
Температура воздуха, °С |
Относительная влажность,% |
Скорость движения воздуха, м/с |
||
|
диапазон ниже оптимального значения |
диапазон выше оптимального значения |
|||||
|
Теплый период |
Iа |
20-21,9 |
19-26 |
15-75 |
до 0,1 |
|
|
Холодный период |
Iа |
21-22,9 |
20-29 |
15-75 |
до 0,1 |
|
Нормированное значение уровня звука в соответствии со СНиП 23-03-2003 составляет 69 дБА. Для обеспечения данного значения уровня звука предусмотрена звукоизоляция.
7.1.2 Химические опасные и вредные производственные факторы
Для регенерации мембранных модулей аппаратов применяется раствор серной кислоты и гидроксид натрия. Значения ПДКр. з., а также другие характеристики указанных веществ в соответствии с ГН 2.2.5 1313-03 приведены в таблице 7.4.
Трубопроводы, по которым транспортируются данные вещества должны иметь фланцевые соединения, закрытые защитными кожухами; они не должны находится над проходами и электроустановками. Трубопровод с щёлочью должен быть окрашен в вишнёвый цвет, с раствором кислоты - в красный с белыми полосами в соответствии с ПБ ВХП 74.
Таблица 7.4 - Характеристика веществ, применяемых для мойки аппаратов
|
Технологическая операция |
Вещество |
ПДКр. з, |
Класс токсичности |
Воздействие на организм человека |
Меры защиты |
|
|
Мойка |
раствор серной кислоты |
1 |
II Высоко-опасные |
Химический ожог |
Предохранительные очки, резиновые сапоги, перчатки, фартуки, марлевые повязки на нос и рот |
|
|
раствор гидроксида натрия |
0,5 |
II Высоко-опасные |
Химический ожог |
|||
7.1.3 Биологические и психофизические опасные и вредные производственные факторы
К биологическим опасным вредным производственным факторам можно отнести наличие в отделении рекуперации пива дрожжевых клеток, которые, оседая на внутренней поверхности аппаратов и трубопроводов вызывают биологическую коррозию. Для предотвращения этого явления корпуса мембранных аппаратов изготавливаются из нержавеющей стали.
При обслуживании оборудования в отделении рекуперации периодически контролируются показания приборов. Благодаря автоматизации процесса при работе не наблюдаются физические или нервно-психические перегрузки.
7.2 Экологическая безопасность
Наибольший урон экологии приносят производственные отходы пивоваренного предприятия. В частности, одним из видов отходов пивоварения является дробина и хмелевые остатки. При неорганизованном хранении эти отходы становятся очагами возникновения болезнетворных микроорганизмов, образующихся в результате процесса сквашивания, скисания и т.п. Для предотвращения этого нежелательного явления налажен сбыт дробины фермерским хозяйствам, так как дробина является хорошим кормом для скота.
Ещё одним видом производственных отходов являются остаточные дрожжи, которые до недавнего времени сбрасывались вместе со сточными водами в канализацию, а затем - в близлежащие водоёмы. В настоящее время большинство пивоваренных предприятий снабжены цехами и отделениями по переработке остаточных дрожжей для производства биологически активным добавок, кормов для скота, получение товарного пива из остаточных дрожжей.
В бродильном отделении при осуществлении процесса брожения образуется слой мёртвых дрожжевых клеток, которые не применяются для дальнейшей переработки. Мёртвые дрожжевые клетки являются производственными отходами, которые вместе со сточными водами сливаются в канализацию. Для снижения опасности биологического заражения водоёмов сточные воды предварительно частично очищают от дрожжевых клеток с помощью фильтров. Характеристика производственных выбросов, а также их периодичность приведены в таблице 7.5.
Таблица 7.5 - Характеристика и периодичность производственных выбросов
|
Количество выбросов, их периодичность |
Температура, |
Наименование биопримеси |
|
|
0,2 1 раз в смену |
22-25 |
Дрожжевые клетки |
|
Так как бродильное и варочное отделение снабжены вытяжными вентиляциями, то пивоваренные предприятия являются источниками выбросов в атмосферу вторичных газов, образующихся при варке и брожении, в частности - углекислого газа. ПДКм. р для углекислого газа составляет 3,1 , превышения данного значения нет.
7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях
Возникновение чрезвычайных ситуаций на предприятии возможно в связи с нарушением правил эксплуатации технологического оборудования. Также причиной чрезвычайных ситуаций в районе месторасположения предприятия могут служить и природные стихийные бедствия (ураганы, молнии и т.д.). В таблице 7.6 приведена классификация производственных отделений по пожароопасности в соответствии с НПБ 105-03
Таблица 7.6 - Классификация производственных отделений по пожароопасности
|
Наименование отделения |
Класс по условиям среды |
Категория по пожарной и взрывопожарной опасности |
|
|
Варочное отделение |
П-IIа |
Д |
|
|
Приготовления ледяной воды |
П-IIа |
Д |
|
|
Рекуперации пива |
П-IIа |
Д |
|
|
Отделение главного брожения |
П-II |
Д |
|
|
Отделение чистой культуры дрожжей |
П-II |
Д |
|
|
Отделение дображивания и выдерживания пива |
П-II |
Д |
|
В случае возникновения пожара необходимо вызывать спасательные и пожарные расчёты, параллельно с этим ведётся эвакуация работников предприятия по заранее разработанным планам эвакуации через специально предусмотренные пожарные выходы. В случае возникновения небольших очагов возгорания персонал предприятия должен бороться с огнём самостоятельно посредством огнетушителей и системы противопожарного водоснабжения.
Для защиты от природного электричества производственное здание снабжено молниеотводами. Выбор типа и высоты молниеотводов производится в соответствии с СО 153-34.21.122-2003.
7.4 Расчёт заземляющего устройства электродвигателя микрофильтрационной установки
Целью расчёта является определение сопротивления заземляющего устройства и сравнения полученного значения сопротивления с допускаемым, а также определение требуемого числа заземляющих электродов.
При расчёте будем использовать следующие исходные данные:
напряжение в сети с изолированной нейтралью, В380
грунт супесок
мощность трансформатора, кВт100
тип электродвигателя АИР112М2У2
диаметр трубы заземлителя, мd=0,05
Принимаем схему заземлителя в соответствии с рисунком 7.1.
а - схема заземляющей сети; б - расположение одиночного заземлителя
1 плавкие вставки; 2 электродвигатель; 3 соединительная полоса;
4 трубчатый заземлитель.
Рисунок 7.1 - Устройство заземлителя
Определим сопротивление одиночного заземлителя
, (7.1)
где расчётное сопротивление грунта, ;
t - расстояние от середины заземлителя до поверхности грунта, м, согласно рисунку 7.1 расстояние
;
l-длина стержневого заземлителя, м, принимаем l=2,5 м.
, (7.2)
где удельное сопротивление грунта, , для данного типа грунта принимаем ;
коэффициент сезонности для вертикальных электродов, учитывающий возможность повышения сопротивления грунта в течение года, принимаем для второй климатической зоны и нормального состояния земли .
Тогда
.
Определим сопротивление стальной полосы , соединяющей стержневые заземлители, Ом
, (7.3)
где расчётное сопротивление грунта, ;
длина полосы, м, принимаем ;
;
- ширина полосы, м, ;
расстояние от полосы до поверхности земли, м, принимаем .
, (7.4)
где удельное сопротивление грунта, , для данного типа грунта принимаем ;
коэффициент сезонности для горизонтальных электродов, учитывающий возможность повышения сопротивления грунта в течение года, принимаем для второй климатической зоны и нормального состояния земли .
.
Тогда сопротивление полосы
.
Определяем требуемое число заземлителей n, шт
, (7.5)
где допустимое по нормам сопротивление заземляющего устройства, Ом;
коэффициент использования вертикальных заземлителей, для ориентировочного расчета nВ принимаем равным 1.
.
Принимаем расположение вертикальных заземлителей по контуру с расстоянием между смежными заземлителями равным
.
Определим действительное значение коэффициента использования и исходя из принятой схемы размещения вертикальных заземлителей; при отношении расстояния между электродами к их длине равным двум и при числе электродов равным 35 , [16].
Определим необходимое число электродов по формуле (7.5) с учётом действительного коэффициента использования вертикальных электродов
.
Определим общее сопротивление заземляющего устройства с учётом сопротивления соединяющей полосы
. (7.6)
.
Так как условие не выполняется, то увеличиваем число вертикальных электродов до 55 и проверяем условие снова
.
Условие выполняется, так как .
8. Бизнес-план
8.1 Резюме
Целью проекта является разработка мембранного аппарата для рекуперации пива из избыточных дрожжей. Внедрение данного проекта позволит получать товарное пиво за счёт глубокой переработки вторичных отходов. Внедрение аппарата в технологическую линию производства пива позволит получить предприятию дополнительную прибыль от реализации рекуперированного пива и улучшить экологическую обстановку при сравнительно небольших энергетических и материальных затратах.
Срок окупаемости проекта составляет 1,01 год, рентабельность капиталовложений - 96,9%.
8.2 Характеристика предприятия
Минипивоварни и минипивзаводы отличаются повышенном качеством продукции при небольшом объёме производства. ПТК "Вена" является одним из представителей предприятий такого рода на территории города Воронежа. Несмотря на наличие других пивоваренных предприятий в городе, продукция характеризуемого предприятия выделяется повышенным качеством продукции, отменными вкусовыми качествами и приемлемыми ценами.
На предприятии используется современное автоматизированное оборудование, что способствует выпуску конкурентоспособной продукции, пользующейся широким спросом у населения.
8.3 Характеристика продукции
Пиво представляет собой игристый, освежающий напиток с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым вкусом. Вследствие насыщенности углекислым газом и содержанием небольшого количества этилового спирта пиво не только утоляет жажду, но и повышает общий тонус организма человека. Являясь хорошим эмульгатором пищи, оно способствует более правильному обмену веществ и повышению усвояемости пищи. Так же, экстракт пива весьма и полно усвояется организмом человека. В пиве содержится некоторое количество таких витаминов, как В1 - тиамин, В2 - рибофлавин, Н - биотин, В6 - пироксин и значительно больше витамина РР - ниодина. Пиво повышает аппетит. Калорийность одного литра пива находится в пределах 1675-3350 кДж (400-800 ккал). Правда, около половины этой калорийности приходится на углеводы и белки, а половина - на спирт. Обладая определенной питательной ценностью и приятным характерным вкусом, пиво как напиток имеет весьма большое распространение.
Главными составными частями готового пива являются вода, алкоголь, углекислота и экстракт (несброженная часть начального сусла). Содержание алкоголя зависит от концентрации начального сусла и степени сбраживания. Углеводный состав пива следующий:
мальтоза,%1,05
мальтотриоза,%0,89
мальтетраиза,%0,59
высшие углеводы, дектраты,%2,03.
Физико-химические показатели пива следующие:
алкоголь,% от 2,5-8,5
действительный экстракт,% от 5,2-14
концентрация начального сусла,% от 11-22
действительная степень сбраживания,% от 45-55
видимая степень сбраживания,% от 55-65
Кислотность в мл нормальной щелочи на 100 мл пива составляет от 1,3 до 6 мл; содержание углекислоты от 0,3 до 0,4%; стойкость - от 7-ми дней.
8.4 Характеристика конкурентов и выбор конкурентной стратегии
Помимо ПТК "Вена" на территории города действуют ещё несколько предприятий, выпускающих аналогичную продукцию, поэтому на рынке сбыта определённая конкуренция существует.
Основным достоинством продукции является более высокое качество, по сравнению с продукцией конкурентов. Так как продукция перед реализацией хранится незначительное время, она не теряет своих вкусовых и питательных качеств.
Кроме того, ПТК "Вена" имеет следующее преимущество перед конкурирующими предприятиями - это более выгодное месторасположение в одном из наиболее интенсивно развивающихся районов города. Кроме того, помещение предприятия имеет довольно привлекательный внешний вид и оригинальный внутренний интерьер, что должно привлечь внимание новых посетителей ресторана.
Для привлечения внимания потребителей к продукции ПТК "Вена" планируется проведение активной рекламной деятельности.
8.5 План маркетинга
Цена реализации готовой продукции будет устанавливаться на основе фактических затрат на производство и нормального уровня рентабельности по отрасли на аналогичную продукцию:
(8.1)
где Ц - цена реализации продукции, р.;
ФС - фактические затраты на единицу выпускаемой продукции, р.;
Р - нормальная рентабельность аналогичной продукции в отрасли.
Нормальный уровень рентабельности по отрасли при производстве пива составляет порядка 42-43%; фактические затраты на производство 1 литра пива составляют около 42 рублей. Исходя из этого цена реализации 1 литра пива устанавливается на уровне
Полученное значение цены соответствует среднему значению цены за единицу аналогичной продукции по отрасли. При реализации продукции по расчётной цене можно рассчитывать на прибыль, не меньшую чем у конкурентов.
Реализацию продукции планируется проводить в ресторане, находящемся в непосредственной близости от предприятия.
Пиво, полученное из избыточных дрожжей, имеет более длительный срок хранения, а потому может направляться на реализацию в рестораны и бары города.
8.6 Производственный план
Особенностью производства данного вида продукции является то, что товарный продукт получают после соответствующей переработки из избыточных дрожжей, которые до недавнего времени считались производственными отходами.
Для реализации бизнес-плана необходима дополнительная производственная площадь 10 , где будет размещаться отделение рекуперации пива. Для осуществления процесса рекуперации пива из избыточных дрожжей потребуется микрофильтрационная установка, а также ёмкость для сбора товарного пива. Увеличение объёмов производства, которого следует ожидать после внедрения указанного оборудования, составляет порядка 1% от общего объёма производства до внедрения проекта, что составляет 5840 л/год.
8.7 Календарный план реализации проекта
Реализация бизнес-плана подразумевает под собой выполнение отдельных операций в соответствие с таблицей 8.1.
Таблица 8.1 - План реализации проекта
|
Наименование работ |
Продолжительность, человеко-дней |
Код |
|
|
1. Обоснование цели проекта |
1 |
0-1 |
|
|
2. Разработка технической документации |
20 |
1-2 |
|
|
3. Эскизное проектирование |
6 |
1-3 |
|
|
4. Техническое проектирование |
2 |
3-4 |
|
|
5. Рабочее проектирование |
2 |
4-5 |
|
|
6. Строительство дополнительной производственной площади |
27 |
2-6 |
|
|
7. Закупка комплектующих изделий |
3 |
5-7 |
|
|
8. Изготовление деталей |
3 |
7-8 |
|
|
9. Согласование сроков поставки |
1 |
6-9 |
|
|
10. Разработка технологии сборки |
2 |
9-10 |
|
|
11. Сборка изделия |
2 |
10-11 |
|
|
12. Монтаж установки |
3 |
11-12 |
|
|
13 Пуско-наладочные работы |
0,5 |
| |
Сетевой график выполнения проекта представлен на рисунке 8.1.
Рисунок 8.1 - Сетевой график выполнения проекта
Таким образом, календарный срок внедрения проекта определяется путём сложения продолжительности отдельных работ, в результате чего получим 56,5 дней.
8.8 Источники финансирования проекта
В рамках финансовой системы промышленного предприятия можно выделить внутренние источники инвестиций (амортизация, прибыль, накопления, средства по страхованию); привлечённые средства (продажа собственных акций, паевые взносы трудового коллектива, иностранные инвестиции); заёмные средства (банковские и государственные кредиты).
На действующем предприятии основным источником финансовых ресурсов является стоимость реализованной продукции, различные части которой в процессе распределения выручки принимают форму денежных доходов и накоплений. Финансовые ресурсы формируются, главным образом, за счёт прибыли от основной и других видов деятельности.
Собственные источники финансирования включают акционерный капитал, который разделяется на уставный (оплаченный акционерами) и дополнительный, представляющий накопленную нераспределённую прибыль. Вместе с долгосрочными обязательствами (облигационные займы, кредиты) собственные источники финансирования принято определять как долгосрочные инвестиции (инвестиционный капитал).
Значительные финансовые ресурсы могут быть мобилизованы на финансовом рынке в форме продажи акций, облигаций и других видов ценных бумаг, выпускаемых предприятием, и в форме кредитных инвестиций.
Ввиду того, что ПТК "Вена" является малым предприятием, выпуск ценных бумаг предприятием нецелесообразен. В качестве основного источника финансирования проекта целесообразно использовать собственные денежные накопления, образующиеся в процессе распределения получаемой предприятием прибыли от реализации выпускаемой продукции.
9. Технико-экономические расчёты
Исходные данные для технико-экономического обоснования проекта представлены в таблице 9.1.
Таблица 9.1 - Исходные данные для технико-экономических расчётов
|
Показатель |
Обозначение |
Ед. измерения |
Значение |
|
|
1. Объём производства |
л/год |
584000 |
||
|
2. Цена реализации единицы продукции |
р. /л |
60 |
||
|
3. Проектируемая цена реализации единицы продукции |
р. /л |
60 |
||
|
4. Себестоимость единицы продукции |
р. |
42 |
||
|
5. Норматив амортизационных отчислений |
% |
12 |
||
|
6. Норматив затрат на ремонт |
% |
4 |
||
|
7. Стоимость технических средств для реализации проекта |
р. |
179181,8 |
||
|
8. Действующие на предприятии тарифные ставки ИТР |
71,5 |
|||
|
9. Минимальная заработная плата |
р. |
2600 |
||
|
10. Режим работы предприятия (продолжительность работы энергопотребляющих устройств и оборудования) |
односменный |
|||
|
11. Действующие цены приобретения используемых ресурсов |
р. |
2,14 |
||
|
12. Стоимость 1 кв. м производственной площади |
тыс. р |
10 |
||
|
13. Стоимость 1 чел. - часа проектных работ |
р. |
71,5 |
||
|
14. Норматив расхода на текущий ремонт, содержание и амортизацию |
% |
16 |
||
|
15. Среднеотраслевая экономическая эффективность капитальных затрат |
% |
15 |
||
9.1 Расчет капиталовложений в проект
Капитальные затраты (инвестиции), необходимые для реализации предлагаемых в проекте мероприятий, осуществляется по формуле (9.1). В качестве слагаемых в данной формуле выступают различные расходы, связанные с проектированием, изготовлением и монтажом новых технических средств, покупкой комплектующих, а также прочие сопутствующие внедрению инновационного проекта расходы.
(9.1)
где Кб - балансовая стоимость основного оборудования, дополнительно устанавливаемого по проекту, включая расходы на приобретение (изготовление), транспортировку, хранение, монтаж и наладку, р.;
Кв - стоимость вспомогательного и резервного оборудования, р.;
Ки - затраты на создание дополнительной инфраструктуры, р.;
Кс - стоимость зданий и служебных помещений, дополнительно необходимых при реализации проекта, (дополнительное строительство, приобретение), р.;
Кп - производственные затраты, включающие расходы на проектирование и разработку проектной документации, р.;
Кд - стоимость демонтируемых основных производственных фондов, препятствующих внедрению проекта или подлежащих замене р.;
Ко - экономия капиталовложений (инвестиций) за счет реализации оборудования, технических средств демонтируемых при реализации проекта, р.
Так как для реализации бизнес-плана требуется изготовить новое оборудование, то при определении величины необходимо учесть использованные материальные ресурсы, приведенные в таблице 9.2, а также трудовые затраты, приведенные в таблице 9.3, т.е. прямые затраты на изготовление оборудования, а также накладные расходы.
Так как для реализации проекта требуется изготовить два аппарата, то полученное значение умножаем на два:
. (9.2)
Таблица 9.2 - Расчёт материальных расходов ()
|
Наименование материальных ресурсов |
Единица измерения |
Цена единицы, р. |
Расход на единицу |
Стоимость потреблямых ресурсов, р. |
|
|
Сырьё и материалы |
|||||
|
Электроды |
пачка |
340 |
3 |
1020 |
|
|
Труба электросварная, мм ГОСТ 3262-75 |
м |
29,73 |
0,5 |
14,87 |
|
|
Лента ФУМ2-0,1Ч1,5 ТУ6-05-1388-76 |
м |
1,5 |
1 |
1,5 |
|
|
Комплектующие |
|||||
|
Фланец |
шт |
574,73 |
4 |
2298,92 |
|
|
Втулка |
шт |
36,42 |
4 |
145,68 |
|
|
Пружина |
шт |
14,83 |
1 |
14,83 |
|
|
Модуль половолоконный Syn+ 100 |
шт |
984,35 |
1 |
784,35 |
|
|
Опора |
шт |
378 |
2 |
756 |
|
|
Прижим |
шт |
74,9 |
3 |
224,7 |
|
|
Корпус |
шт |
864,58 |
1 |
1864,58 |
|
|
Болт М16Ч60 ГОСТ 15589-70 |
шт |
5,7 |
24 |
136,8 |
|
|
Гайка М16 ГОСТ 15526-70 |
шт |
2,85 |
24 |
68,4 |
|
|
Шайба 16 Н ГОСТ 6402-70 |
шт |
0,35 |
24 |
8,4 |
|
|
Шуруп 1-4 ГОСТ 1144-80 |
шт |
0,27 |
8 |
2,16 |
|
|
Гайка накидная |
шт |
27,8 |
2 |
55,6 |
|
|
Днище |
шт |
274 |
2 |
1548 |
|
|
Клапан Ду 15 мм Ру 10 ВЛ-15-00 |
шт |
1124,7 |
1 |
1124,7 |
|
|
Прокладка А-200-1-ПОН ГОСТ 1518086 |
шт |
13,6 |
2 |
27,2 |
|
|
Отвод 90-1-21,3 ГОСТ 17375-2001 |
шт |
49,75 |
1 |
49,75 |
|
|
Штуцер приварной 20-022 ГОСТ 16045-70 |
шт |
34,65 |
2 |
69,3 |
|
|
Энергия |
|||||
|
Электроэнергия |
кВт/ч |
2,14 |
60 |
124,8 |
|
|
Итого () |
р. |
11344,2 |
|||
Таблица 9.3 - Расчёт трудозатрат и средств на оплату труда
|
Виды работ |
Тарифный разряд |
Трудоёмкость, чел. ч |
Часовая тарифная ставка, р. |
Тарифный фонд оплаты труда, р. |
|
|
Станочные, в том числе: токарные фрезерные сверлильные |
4 4 4 |
2,9 0,7 1,3 |
35 34,5 34,5 |
101,5 24,15 44,85 |
|
|
Сварочные |
2 |
5,9 |
35 |
206,5 |
|
|
Слесарные |
3 |
2,8 |
32,3 |
90,44 |
|
|
Сборочные |
3 |
4,6 |
36,4 |
167,44 |
|
|
Итого () |
634,9 |
||||
Так как для реализации проекта требуется изготовить два аппарата, то полученное значение умножаем на два:
В таблице 9.3 производится расчёт средств на оплату труда основных работников. Скорректируем значение данного показателя с учётом начислений и дополнительной заработной платы:
, (9.3)
где коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и начисления; принимаем .
Таким образом, полная себестоимость изготовления оборудования составит:
, (9.4)
где коэффициент, учитывающий накладные расходы, принимаем .
Так как оборудование на баланс принимается по полной себестоимости, то
Расчёт капитальных затрат на приобретение объектов дополнительной инфраструктуры приводится в таблице 9.4.
Таблица 9.4 - Номенклатура приобретаемых технических средств и комплектующих
|
Наименование |
Цена, р. |
Количество |
Стоимость приобретаемого, р. |
|
|
Насос СД 32-40б |
16210 |
1 |
16210 |
|
|
Насос СД 16-10б |
12500 |
1 |
12500 |
|
|
Генератор УЗГ - 0,1/22-О |
2780 |
1 |
2780 |
|
|
Панель управления с сенсорным дисплеем |
39270 |
1 |
39270 |
|
|
Ёмкость для рекуперированного пива |
7800 |
1 |
7800 |
|
|
Манометр |
240 |
9 |
2160 |
|
|
Фланец, Ду 40 мм |
146,7 |
2 |
493,4 |
|
|
Фланец, Ду 50 мм |
164,85 |
2 |
529,7 |
|
|
Фланец, Ду 15 мм |
87,5 |
4 |
350 |
|
|
Расходомер MAG 3100, Ду=50 мм |
420,5 |
1 |
420,5 |
|
|
Болт М8 ГОСТ 15589-70 |
2,9 |
20 |
58 |
|
|
Болт М10 ГОСТ 15589-70 |
3,1 |
4 |
12,4 |
|
|
Болт М12 ГОСТ 15589-70 |
3,4 |
16 |
54,4 |
|
|
Болт М16 ГОСТ 15589-70 |
5,7 |
8 |
45,6 |
|
|
Гайка М8 ГОСТ 15526-70 |
1,7 |
20 |
16 |
|
|
Гайка М10 ГОСТ 15526-70 |
1,95 |
4 |
4,6 |
|
|
Гайка М16 ГОСТ 15526-70 |
2,85 |
8 |
22,8 |
|
|
Шайба 8 Н ГОСТ 6402-70 |
0,18 |
20 |
3,6 |
|
|
Шайба 10 Н ГОСТ 6402-70 |
0,23 |
4 |
0,92 |
|
|
Шайба 12 Н ГОСТ 6402-70 |
0,29 |
16 |
4,64 |
|
|
Шайба 16 Н ГОСТ 6402-70 |
0,35 |
8 |
2,8 |
|
|
Трубопроводная арматура |
297,3 |
- |
297,3 |
|
|
Клапан Ду15 мм Ру10 ВЛ-15-00 |
1124,7 |
1 |
1124,7 |
|
|
Клапан Ду40 мм Ру10 ВЛ-40-00 |
2387,9 |
1 |
2387,9 |
|
|
Клапан Ду50 мм Ру10 ВЛ-50-00 |
2867,5 |
1 |
2867,5 |
|
|
Швеллер №8П |
97,8/м |
15 |
1467 |
|
|
Итого () |
90883,8 |
|||
Затраты на дополнительную производственную площадь находятся путём умножения стоимости одного квадратного метра производственной площади на её требуемое количество :
. (9.5)
Затраты на проектирование следует определять исходя из трудоёмкости проектных работ и средней стоимости одного человека-часа проектных работ:
, (9.6)
где трудоёмкость проектных работ, чел. ч.
, (9.7)
где Ч-число проектировщиков, принимаем число проектировщиков равным 4;
В-длительность проектирования, рабочих дней, принимаем В=20 дней;
8-длительность рабочего дня проектировщика, ч.
.
Капитальные затраты на реализацию проекта составят:
9.2 Расчет дополнительных текущих расходов при реализации проекта
Дополнительные текущие расходы И, тыс р/год определяются по формуле
, (9.8)
где Из - затраты на содержание персонала, дополнительно необходимого для обслуживания оборудования и технических средств после реализации проекта, р. /год;
Иат - дополнительные расходы на содержание, текущий ремонт и амортизацию оборудования и технических средств, р. /год;
Иэ - стоимость дополнительно потребляемых энергоресурсов, р. /год;
Иас - стоимость дополнительно потребляемых ресурсов на амортизацию помещения, занятого оборудованием, р. /год;
Им - дополнительные расходы основных, вспомогательных материалов и приборов, р. /год;
Ип - прочие дополнительные расходы, р. /год.
Стоимость дополнительно потребляемой электроэнергии определяется исходя из мощности оборудования и продолжительности его работы в течение года. При продолжительности работы оборудования 600 часов/год и установленной мощности в 8 кВт. Стоимость электроэнергии в этом случае составит:
, (9.9)
где установленная мощность энергопотребляющих устройств проекта, кВт, ;
коэффициент интенсивного использования установленной мощности энергопотребляющих устройств, предусмотренных проектом, ;
стоимость единицы энергоресурса, стоимость кВт. ч электроэнергии
.
Дополнительные расходы на текущий ремонт, содержание и амортизацию проектируемого оборудования следует рассчитывать по действующим нормам и стоимости технических средств, принимаемых на баланс предприятия в результате реализации проекта:
, (9.10)
где норма амортизационных отчислений, .
Дополнительные затраты связанные с амортизацией помещения, в котором расположено оборудование определяется:
, (9.11)
где норма амортизационных отчислений, .
Величина дополнительных текущих затрат составит:
9.3 Расчет экономии текущих затрат при реализации проекта
Экономия текущих затрат, обусловленная реализацией проекта, рассчитывается по следующей формуле
, (9.12)
где экономия, обусловленная уменьшением расхода сырья, материалов, топлива, тепла, электроэнергии и прочих ресурсов, р.;
экономия на заработной плате и сопутствующих начислениях основных и вспомогательных работников, р.;
экономия на условно-постоянной части расходов, образующаяся при увеличении объёма производства продукции, р.;
экономия, обусловленная уменьшением брака продукции и повышением её качества и ассортимента, р.;
экономия на расходах по содержанию, ремонту и эксплуатации оборудования, р.
Экономия затрат достигается за счёт увеличения объёмов производства, которая достигается путём более глубокой переработки отходов производства. Поэтому экономия текущих затрат складывается из экономии на условно-постоянной части расходов:
, (9.13)
где себестоимость единицы продукции до внедрения проекта, ;
УП - полная величина условно-постоянных расходов производства (на весь объём выпускаемой продукции), принимаем ;
объёмы производства продукции до и после внедрения проекта соответственно,
Тогда экономия текущих затрат составит
9.4 Расчёт годового экономического эффекта и показателя рентабельности капиталовложений (инвестиций)
Годовой экономический эффект, который может быть достигнут при реализации проекта, определяется по формуле
, (9.14)
где годовой экономический эффект, р. /год;
среднеотраслевой коэффициент экономической эффективности капитальных вложений в проект, принимаем .
.
Расчётный срок окупаемости капиталовложений (инвестиций) в проект () с момента начала его реализации определяется по следующей формуле:
. (9.15)
.
Период реализации проекта () с начала его финансирования до момента промышленной эксплуатации определяется с учётом времени, необходимого на проектирование (), изготовление и получение комплектующих (), сборку, монтаж, наладку () и опытную эксплуатацию ():
. (9.16)
.
Прирост прибыли предприятия (), обусловленный внедрением проекта, определяется следующим образом:
, (9.17)
где цена полученной продукции до и после внедрения проекта, р., ; себестоимость продукции до внедрения проекта, р.
.
Показатель рентабельности капиталовложений (эффективности) в проект,%, определяется по следующей формуле
. (9.18)
.
Результаты реализации проекта приведены в таблице 9.5.
Таблица 9.5 - Результаты реализации проекта
|
Наименование показателей |
Величина показателя |
|||
|
до внедрения |
после внедрения |
результат |
||
|
Объём производства, л/год |
584000 |
589840 |
+5840 |
|
|
Выручка от реализации, тыс. р. |
35040 |
35390,4 |
+350,4 |
|
|
Рентабельность капиталовложений, % |
- |
96,9 |
96,9 |
|
|
Капитальные затраты на реализацию проекта, р. |
- |
309645,8 |
309645,8 |
|
|
Годовой экономический эффект, обусловленный внедрением проекта, р. /год |
- |
233066,5 |
233066,5 |
|
|
Прирост прибыли, р. /год |
- |
384633,3 |
384633,3 |
|
|
Срок окупаемости капиталовложений, лет |
- |
1,01 |
1,01 |
|
Из таблицы 9.5, следует отметить, что внедрение проекта с экономической точки зрения весьма целесообразно. Проект позволит получить предприятию дополнительную прибыль, кроме того, позволит снизить причиняемый предприятием вред окружающей среде. Проект начинает окупаться с момента внедрения и полностью окупится через 1,01 года или 12 месяцев.
Заключение
В процессе выполнения проекта была разработана конструкция микрофильтрационного аппарата, предназначенного для рекуперации пива из избыточных дрожжей с использованием ультразвукового воздействия на разделяемую среду. Включение в микрофильтрационную установку генератора ультразвуковых колебаний позволило увеличить производительность аппарата за счёт исключения возможности образования гелевых слоёв.
Разработанный аппарат позволяет получать дополнительные объёмы товарной продукции за счёт переработки вторичных ресурсов; при этом нет необходимости значительных дополнительных энергозатрат.
Годовой экономический эффект от внедрения проекта составляет 233066,5 рублей/год; показатель рентабельности - 96,9%.
Дальнейшее развитие разработанной конструкции направлено на совершенствование узла крепления излучателя ультразвука и волновода, а также - на совершенствование схемы компоновки микрофильтрационного аппарата.
Список использованных источников
1. Кунце В., Мит Г. Технология солода и пива: пер. с. нем. - СПб., Изд-во "Профессия", 2003. - 912 с., ил.
2. Брык М.Т. и др. Мембранная технология в пищевой промышленности/ М.Т. Брык, В.Н. Голубев, А.П. Чагаровский. - К.: Урожай, 1991. - 224 с.
3. Пат.2182514 РФ, МКП B01D63/00. Аппарат для фильтрации жидкостей/ Александрин А.П., Комягин Е.А., Мынин В.Н., Терпугов Г.В.
4. Пат.2179061 РФ, МПК B01D63/00. Способ и устройство для мембранной фильтрации (варианты) / Соловьёв А. П.; заявл.12.08.2000; опубл.02.10 2000.
5. Пат.2141866 РФ, МКП B01D63/06. Мембранный аппарат/ Десятов А.В., Инкин А.И., Сидорин Г. М.; ЗАО НПО "Энергетические и космические технологии", Федеральное гос. унитарное предпр. "Исследоват. Центр им. М.В. Келдыша"; заяв.01.10 1998; опубл.27.11.1999.
6. Пат.1775145 СССР, МКП B01D63/16/ Мембранный аппарат/Н.С. Орлов, А.Ш. Шаяхметов, А.Г. Бородкин; Московский химико-технологический институт им.Д.И. Менделеева; заявл.12.02.1990; опубл.15.11.1992.
7. Балашов В.Е., Кретов И.Т., Антипов С.Т. Практикум по расчётам технологического оборудования предприятий бродильной промышленности. - М.: Колос, 1992. - 208 с., ил.
8. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. - 496 с.
9. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2 кн. / В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов и др.; Под ред.В.Г. Айнштейна. М.: Университетская книга; Логос; Физматкнига, 2006. Кн.1.890 с., ил.
10. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2 кн. / В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов и др.; Под ред. В.Г. Айнштейна. М.: Университетская книга; Логос; Физматкнига, 2006. Кн.2.872 с., ил.
11. Остриков А.Н., Абрамов О.В. Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Учебник для вузов. СПб.: ГИОРД, 2003. - 352 с.
12. Харламов С.В. Практикум по расчёту и конструированию машин и аппаратов пищевых производств. Учеб. пособие для вузов по спец. "Машины и аппараты пищевых производств". - Л.: Агропромиздат, 1991. - 255 с.: ил.
13. Гальперин Д.М., Миловидов Г.В. Технология монтажа, наладки и ремонта оборудования пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1990. - 399 с.
14. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн.1: Учеб. Для вузов/С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. Акад. РАСХН В.А. Панфилова. - М.: Высш. Шк., 2001. - 703с.: ил.
15. Никифоров А.Д. и др. Типовые технологические процессы изготовления аппаратов для химических производств. Атлас. Учебное пособие для вузов.М., "Машиностроение", 1979. - 280 с. ил.
16. Задания к выполнению расчётно-графических работ по дисциплине БЖД/ВГТА, Каф. БЖД: Варваров В.В. и др. - Воронеж, 1998. - 36 с.
17. Методические указания к выполнению раздела "Безопасность и экологичность " в дипломных проектах; Для студентов спец.170600/ВГТА; Составитель В.И. Кирсанов. Воронеж, 1998.
18. СНиП 23-05-95 "Нормированные значения искусственного освещения. Нормированные значения КЕО при естественном и совмещённом освещении".
19. СНиП 23-03-2003 "Допустимые уровни звукового давления, уровней звука, эквивалентные и максимальные уровни звука, проникающего шума в помещении производственных зданий".
20. НПБ 105-03 "Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности".
21. СанПин 2.2 4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений".
22. ГН 2.2.5 1313-03 "Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны".
23. Правила безопасности эксплуатации трубопроводов в химической и нефтехимической промышленности ПБ ВХП 74.
24. СО 153-34.21.122-2003 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций".
25. Правила охраны труда в пивобезалкогольной отрасли пищевой промышленности ПОТ-РО 97300-12-97.
| ! | Как писать дипломную работу Инструкция и советы по написанию качественной дипломной работы. |
| ! | Структура дипломной работы Сколько глав должно быть в работе, что должен содержать каждый из разделов. |
| ! | Оформление дипломных работ Требования к оформлению дипломных работ по ГОСТ. Основные методические указания. |
| ! | Источники для написания Что можно использовать в качестве источника для дипломной работы, а от чего лучше отказаться. |
| ! | Скачивание бесплатных работ Подводные камни и проблемы возникающие при сдаче бесплатно скачанной и не переработанной работы. |
| ! | Особенности дипломных проектов Чем отличается дипломный проект от дипломной работы. Описание особенностей. |
| → | по экономике Для студентов экономических специальностей. |
| → | по праву Для студентов юридических специальностей. |
| → | по педагогике Для студентов педагогических специальностей. |
| → | по психологии Для студентов специальностей связанных с психологией. |
| → | технических дипломов Для студентов технических специальностей. |
| → | выпускная работа бакалавра Требование к выпускной работе бакалавра. Как правило сдается на 4 курсе института. |
| → | магистерская диссертация Требования к магистерским диссертациям. Как правило сдается на 5,6 курсе обучения. |
| Дипломная работа | Формирование устных вычислительных навыков пятиклассников при изучении темы "Десятичные дроби" |
| Дипломная работа | Технологии работы социального педагога с многодетной семьей |
| Дипломная работа | Человеко-машинный интерфейс, разработка эргономичного интерфейса |
| Дипломная работа | Организация туристско-экскурсионной деятельности на т/к "Русский стиль" Солонешенского района Алтайского края |
| Дипломная работа | Разработка мероприятий по повышению эффективности коммерческой деятельности предприятия |
| Дипломная работа | Совершенствование системы аттестации персонала предприятия на примере офиса продаж ОАО "МТС" |
| Дипломная работа | Разработка системы менеджмента качества на предприятии |
| Дипломная работа | Организация учета и контроля на предприятиях жилищно-коммунального хозяйства |
| Дипломная работа | ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗ ФИНАНСОВОГО СОСТОЯНИЯ ООО «АКТ «ФАРТОВ» |
| Дипломная работа | Психическая коммуникация |