Расчёт объёма пивного ЦКТ: соответствие рабочего объёма производительности пивоварни

Выбирайте размер пивного ферментера с учетом объема холодного сусла, поступающего в сосуд, предполагаемого количества варок на одну загрузку и свободного пространства, необходимого для процесса брожения. Одной только номинальной вместимости недостаточно, чтобы определить, подходит ли танк для пивоваренного цеха. В спецификации необходимо указать как полезный объем жидкости, так и общий внутренний объем, а также привести достаточно данных для подтверждения эффективности охлаждения при планируемых уровнях заполнения.

Начните с измерения объемов сусла, поступающего в танк, для всех рецептур, в которых он будет использоваться. Затем оцените график заполнения и время, в течение которого каждый сосуд остается занятым. Эти два расчета определяют разные параметры: необходимый объем каждого ферментера и количество ферментеров для производства.

Определите объем, фактически поступающий в ферментер

Указанная производительность пивоваренного оборудования может относиться к объему в варочном котле, выходу горячего сусла или целевому объему партии. Ни один из этих показателей не следует автоматически принимать за требуемый рабочий объем ферментера. Сусло, остающееся с дробиной и осадком, жидкость в линиях перекачки и изменения объема из-за температуры приводят к различиям между этими показателями.

Используйте единую точку измерения: холодное сусло после теплообменника, объем которого указан при определенной температуре. Если этот объем измерен непосредственно, не вычитайте потери при перекачке на предыдущих этапах повторно. Если доступны только измерения в котле, сопоставьте их с объемом, поступающим на последующих этапах, прежде чем выбирать танк.

Учитывайте различия между рецептурами. При сильно охмеленном сусле с твердыми частицами в котле может оставаться больше жидкости, тогда как изменение объема варки или целевой плотности меняет количество поступающего сусла. Определите ожидаемый диапазон, а не полагайтесь на одну успешную варку. Верхнее значение определяет требуемую вместимость; нижнее позволяет проверить, сможет ли танк поддерживать температуру при меньшем заполнении.

Требуемый объем жидкости = объем холодного сусла на одну варку × количество варок на одну загрузку + последующие добавления жидкости.

К последующим добавлениям относятся дрожжевая суспензия и любые запланированные жидкие ингредиенты, существенно увеличивающие объем. Выход упакованного пива рассчитывается отдельно: удаление дрожжей, отбор проб и потери на последующих этапах уменьшают объем продукции, пригодной для продажи, но не уменьшают первоначальный объем, необходимый для брожения.

Пересчитайте рабочий объем в общую вместимость сосуда

Уточните, что именно включает указанная вместимость. Обозначение «ферментер 20 гл» может означать рабочий или общий внутренний объем. На чертежах необходимо указать уровень жидкости, соответствующий заданному рабочему объему, включая жидкость в конической части. Внешние размеры не определяют полезную вместимость.

Свободное пространство должно вмещать пену и газы брожения, не допуская попадания продукта в газоотвод. Требуемый объем зависит от поведения дрожжей, состава сусла, температуры брожения и предусмотренного режима давления. Для интенсивного и спокойного брожения могут требоваться разные максимальные уровни заполнения.

Если свободное пространство выражено как доля общего объема, используйте формулу:

Общий внутренний объем = требуемый объем жидкости ÷ (1 − доля свободного пространства).

Для примера предположим, что каждая варка дает 1,000 L холодного сусла, а в ферментер поступают две варки. В этом примере, без учета добавлений, требуемый объем жидкости составляет 2,000 L. Если спецификация процесса предусматривает 20% общего объема для свободного пространства, общий внутренний объем должен составлять не менее 2,500 L. Эти условные значения иллюстрируют расчет и не являются универсальной нормой для брожения.

Важно, от какой величины рассчитывается процент. Если добавить 20% к 2,000 L, получится танк объемом 2,400 L, в котором свободное пространство составляет лишь 16.7% общего объема. Указывайте, рассчитывается ли допустимый запас как процент от объема жидкости или общего объема танка.

Уточните взаимное расположение верхнего уровня жидкости, газоотвода, распылительного устройства и других внутренних элементов. Дополнительный объем корпуса полезен только в том случае, если конструкция сосуда обеспечивает необходимый запас для брожения. Для контроля пены также необходима подходящая система отвода газа; одно лишь свободное пространство не компенсирует ограниченный путь отвода газа при сбросе давления.

Заполнение несколькими партиями меняет рабочий диапазон

Ферментер, вмещающий две варки, позволяет уменьшить количество сосудов для заданного объема производства, но использование танка зависит от возможности подать совместимые варки в допустимый период заполнения. Если подача второй варки задерживается, танк остается частично заполненным, в то время как условия брожения уже меняются.

Определите максимально допустимый интервал между перекачками, а также порядок внесения дрожжей и аэрации сусла. При последующем добавлении свежее сусло поступает в сосуд, где уже идет брожение. Поэтому необходимо задать требования к его температуре, поступлению кислорода и времени добавления. Заполнение в разные производственные дни требует оценки, выходящей за рамки простого удвоения производительности варочного цеха.

Первая варка также должна достигнуть достаточной площади охлаждения для контроля температуры. Танк, рассчитанный на полную загрузку из двух варок, может плохо работать при заполнении наполовину, если уровень жидкости остается ниже большей части рубашки. Запросите минимальный поддерживаемый рабочий объем и укажите, какие зоны рубашки остаются эффективными при таком уровне.

Сопоставьте варианты с производственным графиком:

Рассчитайте количество танков с учетом полного цикла занятости

Расчет только по продолжительности брожения занижает время занятости сосуда. Учитывайте заполнение, брожение, созревание в том же танке, если оно предусмотрено, охлаждение, перекачку, мойку и подготовку к следующему заполнению. Если пиво переводят в отдельный танк для кондиционирования, учитывайте фактический момент освобождения ферментера.

Базовое количество танков = количество заполнений ферментеров в неделю × дни занятости ÷ 7. Округлите результат в большую сторону, затем проверьте его по календарному графику. Средняя производительность не показывает возможные конфликты между запланированными днями варки и временем освобождения танков.

Например, четыре варки в неделю, объединенные в заполнения по две варки, дают два заполнения ферментеров в неделю. Если условное время занятости составляет 21 день, для обеспечения теоретической стабильной производительности потребуется шесть танков. Этот расчет не предусматривает резерв на затянувшееся брожение, техническое обслуживание или задержку перекачки. В рабочем графике должно быть указано, когда каждый танк будет вымыт и готов к использованию.

Для ассортимента пива с разными характеристиками рассчитывайте время занятости по рецептуре и предполагаемому распределению по танкам. Пиво с длительным сроком выдержки может занять большой сосуд, необходимый для нескольких более коротких циклов. Увеличение объема отдельных танков не решит эту проблему, если совместимые варки нельзя объединить или задержки на последующих этапах препятствуют освобождению танка.

Запросите чертежи и данные о производительности, подтверждающие заявленный объем

Два сосуда с одинаковым рабочим объемом могут различаться высотой, диаметром, геометрией конуса и площадью рубашки. Более высокий столб жидкости создает большее гидростатическое давление в нижней части. Геометрия также влияет на сбор дрожжей и соотношение уровня жидкости с охлаждаемыми поверхностями. Поэтому увеличение вместимости требует не просто пропорционального изменения указанного объема.

Оценка охлаждения должна учитывать отвод тепла при брожении и запланированный график охлаждения. Укажите параметры подачи гликоля, доступный расход, разделение рубашки на зоны, а также минимальный и максимальный уровни заполнения. Заявленная эффективность охлаждения при полной загрузке не подтверждает возможность контроля температуры при заполнении одной варкой в более крупном сосуде.

Нержавеющая сталь, полированные внутренние поверхности и элементы для мойки также не подтверждают пригодность сосуда для брожения. резервуар для хранения растительного пищевого масла на предприятии может иметь рубашку для гликоля, конический слив и моющий шар CIP, однако сами по себе эти особенности не подтверждают ни достаточный объем для брожения, ни пригодность для предполагаемых условий давления. Спецификация резервуара для хранения не заменяет определенный рабочий диапазон ферментера.

Итоговая спецификация должна связывать требуемый объем холодного сусла с отмеченным рабочим уровнем, предусмотренным свободным пространством, поддерживаемым минимальным уровнем заполнения и максимально допустимым интервалом между заполнениями. Укажите пределы расчетного давления и вакуума, соответствующие условиям брожения, охлаждения, перекачки и мойки. На монтажных чертежах также необходимо показать пространство для доступа и арматуры: достаточный объем танка имеет мало практической ценности, если его невозможно установить или обслуживать в имеющемся помещении.