II. HỆ THỐNG MÁY MÓC THIẾT BỊ NHÀ NẤU BIA
9.Hệ thống nước nóng và nước lạnh 1oC:
a. Thiết bị gia nhiệt nước nóng:
Sau mỗi mẻ nấu ta cần vệ sinh bằng nước nóng, mỗi nồi cần khoảng 300 l ít, 5 nồi cần 5 x 300 = 1500 lít.
Lượng nước dùng trong quá trình hồ hóa, đường hóa và rửa bã trong một mẻ là 45285,52 lít. Vậy lượng nước cần dùng cho phân xưởng nấu trong một mẻ là:
1500 + 45285,52 = 46785,52 lít ≈ 46,785 (m3)
Hệ số sử dụng thùng là 80%, vậy thể tích thực của thùng là: Vt = = 58,48 (m3)
Dựa vào thể tích thực của thùng, ta chọn thùng đun nước nóng là thiết bị hai vỏ, thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H, nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1. Vật liệu chế tạo thùng là thép không rỉ, đun nóng bằng nơi nước bão hòa áp suất 4bar, tốc độ gia nhiệt > 1oC/phút.
Chọn thùng hai vỏ đáy hình chỏm cầu, nắp hình nón, H = 1,2D, đáy h1 = 0,2D; nắp h2 = 0,15D.
Vt = x H + x (h1 + 0,75D2) + h2 = 1,064D3
Do đó:
Vt≈ 1,064D3 = 58,48 (m3)
Vậy thùng đun nước nóng có kích thước như sau: D = 3,9 (m) Bề dày δ = 5 (mm)
H = 1,2 x 3,802 ≈ 4,6 (m) h1 = 0,2 x 3,802 ≈ 0,7 (m) h2 = 0,15 x 3,802 ≈ 0,6 (m)
Phần vỏ dày 100 (mm). Vậy đường kính ngoài của thùng là: Dn = D + 0,1 x 2 = 3,9 + 0,1 x 2 = 4,1 (m)
Gọi H1 là chiều cao phần 2 vỏ. Ta có: H1 = 0,8H = 3,802 x 0,8 ≈ 3,1 (m) Chiều cao của thiết bị là:
Hthiết bị = H + h1 + h2 = 4,6 + 0,7 + 0,6 = 5,9 (m) Cứ 1 m3 dịch cần 0,5m2 bề mặt truyền nhiệt. Diện tích bề mặt truyền nhiệt F là:
F = 58,48 x 0,5 = 29,24 (m2)
Chọn phương thức truyền nhiệt: dùng phương thức ống ruột gà, đặt trực tiếp trong nồi nấu để tăng bề mặt truyền nhiệt.
* Chọn thùng nước lạnh cũng có kích thước như thùng nước nóng:
D = 3,9 (m) Bề dày δ = 5 (mm) H = 1,2 x D = 4,6 (m)
h1 = 0,2 x D = 0,7 (m) h2 = 0,15 x D = 0,6 (m)
b. Thiết bị lạnh nhanh:
Chọn thiết bị lạnh nhanh một cấp kiểu tấm bản, dùng tác nhân lạnh là nướ 2oC để hạ nhiệt độ dịch đường từ 80÷90oCxuống khoảng 12 ÷14oC, nhiệt độ tích hợp cho quá trình lên men chính.
Lượng dịch đường cần làm lạnh nhanh một mẻ là: 35962(lít)≈35,96 (m3) Thời gian làm lạnh nhanh: là 1giờ
Hệ số sử dụng thiết bị: 0,8 Vậy năng suất thực của máy là: N = 35,96 : (0,8 x 1) ≈ 44,95 (m3/h)
Vậy chọn thiết bị lạnh nhanh do hãng Eresson (8) - Việt Nam sản xuất có đặc tính kỹ thuật như sau:
- Năng suất: 45 m3/h
- Nhiệt độ vào của dịch: 80 ÷90oC - Nhiệt độ ra của dịch: 12 ÷14oC - Nhiệt độ vào của nước: 70 ÷80oC
- Kích thước của máy: 2500 x 700 x 1500 Số lượng: 01 chiếc.
h4 h3 h2 h1 D c. Thiết bị sục khí vô trùng:
Sục khí vô trùng vào dịch đường đã houblon hóa và thiết bị nhân giống nấm men.
Thiết bị sục khí vô trùng gồm có các bộ phận: - Lọc vô trùng không khí sử dụng than hoạt tính. - Bộ phận sục khí vào dịch đường. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Một số phụ kiện kèm theo: van một chiều, van giảm áp...
III. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG LÊN MEN 1. Thiết bị lên men:
* Yêu cầu chung:
- Toàn bộ các phần của tank được chế tạo bằng inox.
- Tank làm việc ở chế độ áp suất < 1,1 bar, áp suất thử bền là 2,2 bar.
- Áp suất thử của áo tank 6 bar.
- Toàn bộ các mối hàn bên trong của tank được mài phẳng, đánh bóng đảm bảo độ bóng 2B.
* Nhiệm vụ:
Tiến hành các quá trình lên men chính là lên men phụ (thuỷ phân đường thành rượu, CO2, nước và một số chất khác).
* Tính toán kết cấu tank:
chế tạo bằng inox 2B (riêng phần vần khăn đỡ tiếp xúc với sàn bê tông bằng thép CT3 dày 12mm). Thân dạng trụ, đáy dưới dạng hình nón góc côn ở đáy là 60o, đáy trên dạm bom bê (elip - nắp tank). Toàn bộ tank được bọc bảo ôn cách nhiệt bằng polyrethane foam dày 150mm (riêng đáy tank bảo ôn dày 135mm), phía ngoài lớp cách nhiệt bọc inox bóng dày 0,5mm (riêng phần đáy tank bọc tôn inox dày 2mm), phía đáy tank có cửa vệ sinh, phía đỉnh tank có hệ thống quả cầu CIP vệ sinh.
Thể tích hữu ích của thiết bị bằng lượng dịch đường chứa trong thiết bị, ta chọn lượng dịch đường cho cả ngày sản xuất là: 174,688 (m3).
Vậy: Vhi = 174,688 (m3).
Thể tích phần trống của thiết bị chiếm 20% tổng thể tích có thể chứa của tank: Vtr = 0,20Vht = 0,20 x 174,688 = 26,2032 (m3) Ta có: + Đường kính thân trụ: D Vht = h2 + h1 = 2D + 0,866D = 1,7966D3 -> D = = 4,598 (m) Chọn D = 4,6 (m)
+ Chiều cao phần đáy côn góc 60o : h1
h1 = ½ x D x tg60o = 0,886D = 0,866 x 4,6 ≈ 4 (m) + Chiều cao phần trụ chứa dịch: h2
h2 = 2D = 2 x 4,6 = 9,2 (m)
+ Chiều cao phần trụ không chứa dịch: h3
Vtr = h3 -> h3 = = = 1,57(m) ≈ 1,6(m) + Chiều cao phần nắp: h4
h4 = 0,1D = 0,1 x 4,6 = 0,46 (m) ≈ 0,5(m) Thể tích thực của thùng men:
Vt = Vhi + Vtr Vnắp = Vhi + Vtr + (h42 + 0,75D) Vt = 174,688 + 26,203 + 3,88 = 204,77 (m3)
Thùng lên men đặt cách mặt sàn 0,8m, chiều cao thùng được tính từ mặt sàn:
Ht = 0,8 + h1 + h2 + h3 + h4 = 0,8 + 4 + 9,2 + 1,6 + 0,5 = 16,1 (m) * Thông số kỹ thuật tank:
+ Thân trụ:
Đường kính : D = 4,6 (m)
Chiều cao : Hthân trụ = h2 + h3 = 9,2 + 1,6 = 10,8 (m) Chiều dày thân: δ = 5 (mm)
Xung quanh thân trụ có 2 khoang áo nhiệt (14 vòng xoắn trao đổi nhiệt ở khoang dưới và 12 vòng xoắn trao đổi nhiệt ở khoang trên).
Đường kính ngoài: Dn = 4,6 + 0,15 x 2 = 4,9 (m) + Đáy dưới tank:
Dạng hình tròn, độ côn ở đỉnh là 60o. Đường kính đáy nón: D = 4,6 (m) Chiều cao: h1 = 4 (m)
Chiều dày : δ = 5 (mm) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xung quanh đáy có 1 khoang áo nhiệt (5 vòng xoắn trao đổi nhiệt) + Đáy trên tank (nắp tank)
Dạng hình bom bê (elip) Đường kính: D = 4,6 (m) Chiều cao: h4 = 0,5 (m) Chiều dày: δ = 5 (mm)
không, van một chiều, zắc co). - Áo nhiệt lạnh (áo glycol):
Đảm bảo hạ nhiệt độ ∆t = 15oC trong 24 giờ.
Tank có 3 khoang áo lạnh, 1 khong ở đáy, 2 khoang ở thân tank, ở mỗi khoang đều có đầu vào và ra, glycol vào ở trên, ra ở dưới mỗi khoang.
Các khoang xung quanh thân trụ có 14 vòng/khoang ở khoang thân dưới và 12 vòng/khoang ở khoang thân trên.
Khoang áo lạnh đáy tank có 5 vòng áo lạnh kết cấu phù hợp đáy tank. Tôn inox dùng cho áo nhiệt dày 2mm.
+ Bảo ôn:
Bảo ôn toàn bộ tank, riêng phần chỏm đỉnh tank và phần cửa vệ sinh không bảo ôn.
Vật liệu bảo ôn: Polyurethane foam.
Chiều dày cách nhiệt: 150mm (riêng đáy tank bảo ôn dày 135 mm) Phía ngoài lớp cách nhiệt bọc tôn inox bóng (phần thân tank và nắp tank bọc tôn inox 0,5mm, phần đáy tank bọc tôn inox dày 2mm).
+ Bộ phận gá đỡ tank:
Toàn bộ tank được đặt trên sàn bê tông (nhờ vành đỡ tank ở phía dưới phần thân trụ).
Vành đỡ tank được chế tạo bằng inox dày 5mm, riêng phần vành khăn đỡ tiếp xúc với sàn bê tông bằng thép CT3 dày 12mm, ngoài ra còn có các gân tăng cứng (bằng inox dày 5mm).
+ Các bộ phận khác:
Ở giữa thân tank có chỗ lắp các đầu đo nhiệt độ Pt100, có đường xả nước đọng ở phía trên đỉnh tank (nằm bên trong lớp bảo ôn).
Ngoài ra còn có van lấy mẫu, van an toàn, đồng hồ áp lực, van đáy tank, van đường CIP tank, van chân không, van một chiều, quả cầu vệ sinh,
các đường ống glycol vào và glycol ra... * Tính số tank lên men:
Lượng dịch nấu trong 1 ngày thì được cho vào 1 tank lên men. Chọn thời gian lên men chính là 6 ngày. Thời gian lên men phụ là 15 ngày. Thời gian để lọc dịch đường và vệ sinh tank là 1 ngày.
Tổng thời gian lên men và vệ sinh là: 22 ngày.
Số lượng tank lên men sẽ là 22 tank cộng thêm tank dự trữ, tổng cộng sẽ là 23 tank lên men.