1.Tính lạnh cho máy lạnh nhanh.
Máy làm lạnh nhanh là máy làm lạnh một cấp, tác nhân trao đổi nhiệt với dịch đờng là nớc đá 2°C. Dịch đờng sau khi trao đổi nhiệt hạ từ 96°C xuống nhiệt độ lên men 8°C, nớc lạnh tăng từ 2°C lên 80°C.
- Nhiệt toả ra từ dịch đờng là: Q = m.C.Δt, kcal.
+ m: khối lợng dịch đờng sau lắng xoáy của 1 mẻ, coi quá trình bay hơi không đáng kể, (kg)
m1 = 10789 (kg) ρ = 1,07
⇒ m = 10789 ì 1,07 = 11544,23
+ C: nhiệt dung riêng của khối dịch, kcal/kg°C. Tra sổ tay hoá công I có:
C = 0,95 (kcal/m.h.độ) ⇒ Q = 11544,23 ì 0,95 ì (96 -8)
= 965098 (kcal)
- Đây cũng nhiệt nớc lạnh nhận đợc nên khối lợng nớc lạnh cần dùng theo phơng trình Q = m.C.Δt, kcal là:
(80 2) 1302595 95 , 0 965098 = − ì = ∆ ì t C Q (l/mẻ)
- Một ngày nấu 4 mẻ nên nhiệt lạnh cần cung cấp mỗi ngày cho máy lạnh nhanh là: 13025 ì 4 = 52100 (l/ngày).
2.Tính lạnh cho thiết bị lên men chính.
a.Nhiệt lạnh để bù vào nhiệt lợng sinh ra do lên men:
C6H12O6→ 2C2H5OH + CO2 + 37,3kcal
- Cứ 180g đờng lên men thì toả ra 1 lợng nhiệt là 37,3 kcal. Vậy lợng nhiệt toả ra khi lên men 1 kg đờng là:
(kcal) q 207,22 180 1000 3 , 37 = ì =
- G: Khối lợng dịch đờng lên men trong một ngày: thờng độ lên men là 1,5 – 2 % chất khô/ngày (chọn bằng 2%), thể tích dịch lạnh đi vào lên men là 42724 lít/ngày. Lợng chất khô trong dịch đờng lên men 10,5°S là:
G = 42724 ì 1,048 ì 0,105 ì 2% = 94 (kg) - Nhiệt lạnh để duy trì nhiệt độ lên men 2°C là: Q = G.q (kcal).
Q1 = 94 ì 207,22 =19479 (kcal)
- Trong quá trình lên men cần đặc biệt chú ý cấp lạnh cho pha lên men logarit (trong khoảng ngày thứ 2, thứ 3, thứ 4 của gia đoạn lên men chính).
Trong phân xởng lên men luôn có 1 thùng ở giai đoạn lên men chính, do thời gian lên men chính là 6 ngày nên ca 1 ngày có 6 thùng lên men trong giai đoạn cấp nhiệt và có khoảng 80% lạnh cấp vào các ngày thuộc pha logarit. Vậy năng suất lạnh cấp cho các thùng lên men là:
(kcal h) Q Q 1624 / 72 19479 6 24 3 6 2 = ì = ì ì =
b.Tổn hao qua lớp cách nhiệt:
- Với 1 thùng lên men: Q = f ì K ì (tn – t).
- Với 6 thùng lên men trong giai đoạn lên men chính: Q3 = 6 ì f ì K ì (tn – t), kcal/h Trong đó:
+ f: diện tích thùng lên men:
f = πD ì (H + h1 + 1/2 h2) = 3πì (9 + 0,5 + 4,2) = 130 (m2)
+ K: hệ số cách nhiệt qua lớp cách nhiệt, K = 0,3 kcal/ m2°C.
+ tn: nhiệt độ bên ngoài thùng lên men, tn = 32°C.
+ t: nhiệt độ bên trong thùng lên men, t = 8°C. Thay vào công thức ta có:
Q3 = 6 ì 130 ì 0,3 ì (32 – 8) = 5616 (kcal/h)
c.Tổn hao lạnh khi rửa men:
- Trong phân xởng lên men chỉ có 1 thùng lên men đợc rửa. Lợng nớc rửa men bằng 3 lần lợng men đặc thu đợc trong 1 thùng.
- Theo phần tính và chọn thiết bị thì lợng men thu đợc trong 1 thùng là 850 lít.
- Lợng nớc dùng để rửa men là: 850 ì 3 = 2550 (lít).
- Lợng lạnh làm nớc rửa men hạ từ 25°C xuống 4°C trong thời gian 1 giờ là:
Q4 = 2550 ì 1 ì (25 – 4) = 53550 (kcal/h).
- Tổn hao lạnh khi bảo quản men sữa: là lợng lạnh để hạ nhiệt độ nớc xuống 1°C với khoảng 0,9 kcal/một hàm lợng bia ngày, cho 1 thùng.
Q5 = 53550 ì 0,9 = 48195 (kcal)
3.Tính lạnh cho lên men phụ.
a.Tính nhiệt lạnh để hạ nhiệt độ bia non xuống nhiệt độ lên men phụ:
- Nhiệt lạnh cần cho quá trình hạ nhiệt độ từ 8°C xuống 2°C: Q6 = G . C . (t2 – t1), kcal/h
+ G: lợng dịch bia non khi lên men phụ:
G = 41017 ì 1,041 = 42699 (kg)
+ C: nhiệt dung riêng của khối dịch: C = 0,9 kcal/kg°C.
+ t1 = 2°C.
+ t2 = 8°C.
⇒ Q6 = 42699 ì 0,9 ì (8 – 2) = 230573 (kcal/h) - Tổn hao qua lớp cách nhiệt:
Q7 = 6 ì f ì K ì (tn – t), kcal/h Trong đó:
+ f: diện tích thùng lên men:
f = πD ì (H + h1 + 1/2 h2) = 3πì (9 + 0,5 + 4,2) = 130 (m2)
+ K: hệ số cách nhiệt qua lớp cách nhiệt, K = 0,3 kcal/ m2°C.
+ tn: nhiệt độ bên ngoài thùng lên men, tn = 32°C.
+ t: nhiệt độ bên trong thùng lên men, t = 2°C. Thay vào công thức ta có:
Q7 =130 ì 0,3 ì (32 – 8) = 5616 (kcal/h)
b.Tính lạnh cho quá trình lên men phụ:
- Thực tế cứ 1 lít bia non tiêu thụ 0,25kcal/ngày, lợng bia non trong 1 thùng lên men là 41017 lít. Lạnh cấp cho 1 thùng lên men phụ mỗi ngày là:
Q8 = 41017 ì 0,25 = 10254 (kcal/h) - Tổn hao qua lớp cách nhiệt:
Trong đó:
+ f: diện tích thùng lên men:
f = πD ì (H + h1 + 1/2 h2) = 3πì (9 + 0,5 + 4,2) = 130 (m2)
+ K: hệ số cách nhiệt qua lớp cách nhiệt, K = 0,3 kcal/ m2°C.
+ tn: nhiệt độ bên ngoài thùng lên men, tn = 25°C.
+ t: nhiệt độ bên trong thùng lên men, t = 2°C. Thay vào công thức ta có:
Q9 =130 ì 0,3 ì (25 – 2) = 897 (kcal/h)
4.Tính nhiệt lạnh cần dùng cho thùng gây men giống cấp II.
- Nhiệt lạnh dùng cho gây men: Q10 = G ì q, kcal.
+ Lợng dịch đờng gây men cấp II là: 43000 lít.
+ Lợng chất tan chiếm khoảng 10%, đờng chiếm khoảng 75% do đó có thể tính đợc lợng đờng đã lên men trong thùng nhân giống là: 43000 ì 10% ì 75% = 323 (lít).
+ Khối lợng dịch đờng là: G = 323 ì 1,041 = 336 (kg)
+ Nhiệt lợng sinh ra khi lên men 1kg đờng là: q = 207,2 kcal. ⇒ Q10 = 336 ì 207,2 = 69619 (kcal)
- Tổn hao qua lớp cách nhiệt:
Q11 = f ì K ì (tn – t), kcal/h Trong đó:
+ f: diện tích thùng lên men:
f = πD ì (H + h1 + 1/2 h2) = 1,2πì (3,6 + 0,2 + 1,6) = 20 (m2)
+ K: hệ số cách nhiệt qua lớp cách nhiệt, K = 0,3 kcal/ m2°C.
+ tn: nhiệt độ bên ngoài thùng lên men, tn = 25°C.
+ t: nhiệt độ bên trong thùng lên men, t = 8°C. Thay vào công thức ta có:
5.Tính nhiệt lạnh cho thùng gây men cấp I.
- Nhiệt lạnh dùng cho gây men: Q12 = G ì q, kcal.
+ Lợng dịch đờng gây men cấp II là: 4300 lít.
+ Lợng chất tan chiếm khoảng 10%, đờng chiếm khoảng 75% do đó có thể tính đợc lợng đờng đã lên men trong thùng nhân giống là: 4300 ì 10% ì 75% = 32,3 (lít).
+ Khối lợng dịch đờng là: G = 32,3 ì 1,041 = 34 (kg)
+ Nhiệt lợng sinh ra khi lên men 1kg đờng là: q = 207,2 kcal. ⇒ Q10 = 34 ì 207,2 = 7045 (kcal)
- Tổn hao qua lớp cách nhiệt:
Q11 = f ì K ì (tn – t), kcal/h Trong đó:
+ f: diện tích thùng lên men:
f = πD ì (H + h1 + 1/2 h2) = 0,6πì (1,8 + 0,1 + 0,8) = 5 (m2)
+ K: hệ số cách nhiệt qua lớp cách nhiệt, K = 0,3 kcal/ m2°C.
+ tn: nhiệt độ bên ngoài thùng lên men, tn = 25°C.
+ t: nhiệt độ bên trong thùng lên men, t = 8°C. Thay vào công thức ta có:
Q11 =5 ì 0,3 ì (25 – 8) = 26 (kcal/h)
6.Nhiệt lạnh cần thiết để hạ nhiệt độ bia sau lọc xuống 1°C.
Sau khi lọc bia thì nhiệt độ tăng lên khoảng 7°C nên cần cho bia vào thùng nạp CO2 có hệ thống lạnh nhằm hạ nhiệt độ bia xuống 1°C để quá trình nạp CO2 đạt hiệu quả cao.
• Nhiệt lạnh cần thiết cho 1 mẻ là:
( 2 1)( / )12 kcal h 12 kcal h T t t C G Q = ì ì − - G: lợng bia đã lọc, G = 40604 ì 1,041 = 42269 (kg). - C: nhiệt dung riêng của bia sau khi lọc, kcal/kg độ.
C = C1.a + C2.(1-a)
+ a: hàm lợng chất khô trong bia, a = 2,5°S.
+ C1 = 0,34 kcal/kg độ
+ C2 = 1 kcal/kg độ
→ C = 0,34 ì 0,025 + 1ì (1 – 0,025) = 0,98 (kcal/kg độ) - T: thời gian trữ bia trớc khi chiết bock, T = 12 h.
- t2 = 7°C, t1 = 1°C ( ) (kcal h) Q 20712 / 12 1 7 98 , 0 42269 12 = ì ì − =
• Tổn hao qua lớp cách nhiệt là 5% nên lợng lạnh cần nạp là: (kcal h) Q 21802 / 95 , 0 20712 13 = = 7.Chọn máy lạnh. - Tổng lợng lạnh phải cấp là: ) / ( 526498 13 1 h kcal Q Q i i i T ∑= = = = - Chọn máy lạnh:
+ Năng suất máy lạnh: 530000 kcal/h.
+ Công suất động cơ: 100 kw.
+ Số xi lanh: 6
+ Đờng kính xi lanh: 400 mm.