Tính cân bằng sản phẩm và lựa chọn thiết bị phân xưởng nấu 1000 lít bia

Tính và chọn thiết bị cho phân xởng nấu

Nhng để thuận tiện cho việc xây dựng ta xây dựng một nhà kho chung để chứa malt và gạo.

Hệ thống nồi nấu 1. Tính chọn nồi hồ hoá

Chọn nồi đờng hoá là thiết bị 2 vỏ đáy côn, thân hình trụ đờng kính D, chiều cao phần hình trụ H, chiều cao đáy h2, chiều cao phần đỉnh h1. Dùng nồi lọc để lọc dịch đờng, thể tích khối dịch đợc đem lọc mỗi mẻ là thể tích dịch sau khi đờng hóa là: 70535 lít. Chọn nồi lọc là thiết bị 1 vỏ đáy bằng, thân hình trụ đờng kính D, chiều cao phần hình trụ H, chiều cao phần đỉnh h1.

Thùng chứa dịch trung gian đợc lắp ngay sau nồi lọc bã, thùng này có tác dụng góp dịch đờng đã đợc lọc, và từ thùng trung gian này dịch đờng đợc chuyển sang nồi nấu hoa nhờ bơm hút. Việc lắp thêm nồi trung gian này nhằm tránh hiện tợng bơm hút trực tiếp vào bề mặt màng lọc tạo độ chân không lớn làm cho màng lọc bị bít lại, gây tắc màng lọc. Kết quả dịch đờng bị tiếp xúc với không khí lâu gây hiện tợng oxy hóa ảnh hởng tới màu của dịch đờng và gây ảnh hởng xấu cho bia.

Dịch đờng bơm vào nằm ở độ cao 1:3 chiều cao khối dịch kể từ đáy để đảm bảo tạo dòng xoáy cũng nh hạn chế việc hoà tan nhiều oxy vào dịch. - Tank chứa bã malt: Tank chứa bã malt đợc thiết kế đảm bảo chứa đợc lợng bã thải ra trong 8 mẻ (số mẻ nấu lớn nhất trong ngày).

Tính toán lựa chọn hệ thống CIP

Thể tích thùng CIP nớc thờng và thùng xút giống hệt thùng CIP nớc nóng nhng không có bộ phận gia nhiệt.

Hệ thống nớc nóng, nớc lạnh 1. Tank níc nãng 80 0 C

Chọn tank là thiết bị 2 vỏ, thân trụ đờng kính D và chiều cao H, đáy và đỉnh hình elip chiều cao h. Chọn thùng thân hình trụ đáy côn làm bằng thép không rỉ, có trang bị hệ thống sục khí, nhiệt kế, kính quan sát, chiều cao phần hình trụ chứa dịch là h2 = D, chiều cao phần đáy h1, chiều cao phần lắp h4, chiều cao phần trống h3, chọn góc côn là 600. Thiết bị gây men giống cấp 2 có thể tích gấp 5 lần thể tích thiết bị gây men gièng cÊp 1.

Chọn thùng thân hình trụ đáy côn làm bằng thép không rỉ, có trang bị hệ thống sục khí, nhiệt kế, kính quan sát, chiều cao phần hình trụ chứa dịch là h2 = 1,1D, chiều cao phần đáy h1, chiều cao phần lắp h4, chiều cao phần trống h3, góc nghiêng ở đáy côn là 600. Thiết bị gây men giống cấp 3 có thể tích bằng 1/10 lần thể tích tank lên men. Trong một ngày nấu tối đa 8 mẻ, một tank lên men chứa đợc lợng dịch cho 4 mẻ nấu.

Chọn thùng thân hình trụ đáy côn làm bằng thép không rỉ, có trang bị hệ thống sục khí, nhiệt kế, kính quan sát, chiều cao phần hình trụ chứa dịch là h2 = 1,25D, chiều cao phần đáy h1, chiều cao phần lắp h4, chiều cao phần trống h3, góc nghiêng ở đáy côn là 600. Nó đợc dùng trong hệ thống nồi nấu, dùng để vệ sinh các thiết bị bia, rửa chai trớc khi cho bia vào chai, thanh trùng bia trớc khi cho đi tiêu thụ.

Các quá trình nấu

Khi nồi cháo bắt đầu sôi trộn lợng malt còn lại với nớc theo tỷ lệ thích hợp. Khi nồi sôi đợc khoảng 30 phút thì bơm một nửa sang nồi malt để đạt nhiệt độ 520C (nhiệt độ đạm hoá), duy trì nhiệt độ này trong khoảng 30 phút để engim protiaza phân tán các phân tử protit có phân tử lợng cao thành các phân tử lợng protit hoà tan có phân tử lợng tháp peptit, pepton, đặc biệt là các axit amin (là nguồn thức ăn cho nấm men, tham gia việc tạo hợp chất melanoid, có tác dụng tạo màu, mùi và bọt bia). Mặt khác khối lợng phân tử protit sẽ làm tăng lợng chất hoà tan và tránh cho bia bị.

Bơm phần dịch cháo còn lại sang nồi malt để nhiệt độ hỗn hợp đạt 650C (nếu cần thì gia nhiệt thêm), giữ 30 phút. Dịch đờng chuyển sang khi nấu xong có nhiệt độ 750C đợc đa vào nồi lọc. Sau khi lọc xong dịch đờng ban đầu và dịch đờng rửa bã đợc trộn lẫn với nhau trong thiết bị đun hoa.

Một yêu cầu luôn phải đảm bảo là không để nhiệt độ của dịch (dịch đờng ban đầu và nớc rửa bã) hạ xuống dới 700C. Để đảm bảo yêu cầu này thì ngay từ lít dịch đầu tiên chảy vào nồi đun hoa là phải cấp hơi và nâng nhiệt độ chúng lên, nâng toàn bộ nhiệt độ khối dịch này lên từ 700C đến 1000C trong thời gian 45 phút. Ta phải đa dịch đờng đã lọc vào nồi hoa sao cho vừa hết dịch thì dịch đờng cũng sôi.

Quá trình này nhằm mục đích trích ly chất đắng, tăng mùi thơm, tăng các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đờng ngọt.

Tính cân bằng nhiệt cung cấp cho hệ thống nồi nấu

Cp(kcal/kgK) là nhịêt dung riêng của khối dịch Cp đợc tính theo công thức: Cp =. Hệ nồi nấu trong nhà nên coi thành nồi, đáy nồi, nắp nồi nh vách phẳng. Vì hệ số toả nhiệt của hơi αh rất lớn so αn nên khi tính toán hệ số truyền nhiệt K ta có thể bỏ qua αh.

Mật độ dòng nhiệt truyền qua kết cấu (đáy nồi) ứng với nhiệt độ môi trờng thấp nhất vào mùa đông là: tmt = 170C. Do phần đỉnh nồi không đợc bọc cách nhiệt và còn chịu ảnh hởng của nhiệt. Từ giản đồ nhiệt nồi đờng hoá ta thấy nhiệt lợng lớn nhất cần cung cấp cho nồi đờng hoá là ở giai đoạn tăng nhiệt độ của dịch đờng từ 650C lên 750C.

Cp(kcal/kgK):Là nhịêt dung riêng của khối dịch Cp đợc tính theo công thức: Cp =. Vì hệ số toả nhiệt của hơi αh lớn hơn rất nhiều so với αn nên khi tính toán ta có thể bỏ qua. Do phần nắp nồi không đợc bọc cách nhiệt và còn chịu ảnh hởng của nhiệt.

Từ giản đồ nhiệt nồi nấu hoa ta thấy nhiệt lợng lớn nhất cần cung cấp cho nồi nấu hoa là ở giai đoạn tăng nhiệt độ của dịch bia từ 700C lên 1000C. Do phần nắp nồi không đợc bọc cách nhiệt và còn chịu ảnh hởng của nhiệt. Ngoài ra còn có một số tổn thất nhiệt khác rất khó xác định lên ta tính dự phòng 10% tổng lợng nhiệt đã tính.

Tính dòng nhiệt tổn thất Q 1

Nhiệt độ lên men chính là 80C trong khoảng 7 ngày, nhiệt độ lên men phụ là 20C trong khoảng 12 ngày. Đờng kính của tank lớn lên coi đây là trao đổi nhiệt qua vách phẳng. Các lớp Inox có chiều dày nhỏ và có hệ số dẫn nhiệt lớn nên có thể bỏ qua.

Ta có tank thành phẩm cũng đợc bọc cách nhiệt nh tank lên men và chế độ nhiệt độ cũng gần nh nhau lên ta lấy hệ số truyền nhiệt k = 0,309 W/m2K. Ta có thùng nớc lạnh 20C cũng đợc bọc cách nhiệt nh tank lên men và chế. Thùng chứa glycol phải đảm bảo chứa đủ glycol làm lạnh tank lên men, tank thành phẩm, làm lạnh nớc xuống 20C, cung cấp cho bộ phận gây rửa men và các hộ tiêu thụ khác.

Ta có thùng thùng glycol cũng đợc bọc cách nhiệt nh tank lên men và chế. Ngoài ra còn có các tổn thất lạnh trong phòng lọc, phòng gây rửa men và trên đờng ống phân phối lên ta cộng thêm 20%.

Tính dòng nhiệt làm lạnh thành phẩm Q II

Quá trình lên men chính, quá trình lên men phụ giai đoạn trữ bia thành phẩm đợc tính chung từ lúc lên men đến bia thành phẩm: từ 80C đến 00C.

Tính dòng nhiệt do vận hành Q III

Để đảm bảo sự hoạt động an toàn của nhà máy ta chọn công suất dự phòng là 50% công suất tính toán trên. Với tglycol = - 50C là nhiệt độ dung dịch glycol, Δtt0 là hiệu nhiệt độ yêu cầu.

Cơ sở đề xuất giải pháp

Mặt khác so sánh hai đồ thị tải lạnh ta thấy cờng độ tiêu thụ tải lạnh trờng hợp 1 không đều. Trong khi sơ đồ tải lạnh 2 với việc sử dụng nớc lạnh 20C thì sơ đồ tải lạnh trong các chu kỳ đều hơn. Nh vậy với việc thay thế glycol bằng nớc 20C trong giai đoạn làm lạnh nhanh còn có u điểm làm cho chu kỳ hoạt động của hệ thống lạnh đều hơn.