3. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy
1.3.4. Tính chọn hệ thống máy lạnh
1.3.4.1. Lượng lạnh cần thiết cho thiết bị làm lạnh nhanh
Ở thiết bị làm lạnh nhanh, dịch đường được làm lạnh từ 90oC xuống 8oC. Lượng lạnh cần cung cấp cho 1 mẻ được tính theo công thức:
Q = G × C × (t1 - t2) Trong đó:
G: khối lượng của dịch đường
G = 53092,7 × 1,048 = 55641,15(kg) C = 0,921 kcal/kg.độ t1 = 90oC t2= 8oC Suy ra: Q = 55641,15 × 0,921 × (90 - 8) = 4202130,9 kcal Lượng lạnh cần cung cấp cho một ngày là:
Qlàmlạnh 1 = 4202130,9 × 6 = 25212785,2 kcal/ngày
1.3.4.2. Lượng lạnh cần cung cấp cho quá trình lên men chính
Ở giai đoạn này phải cung cấp nhiệt lạnh để hạ nhiệt độ sinh ra trong quá trình lên men chính. Nồng độ cơ chất ngày lên men mạnh nhất 1,4 – 1,5%/ ngày. Chọn 1,5%.
Phản ứng chính xảy ra trong quá trình lên men:
C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 + Q 342g 56kcal 1000g 163,7 kcal
Lượng dịch đưa vào quá trình lên men chính trong 1 ngày là: 301226,8 lít, có khối lượng riêng d = 1,048kg/lít, nồng độ chất chiết là 12oBx
Khối lượng đường được lên men trong 1 ngày là:
Gđ = 301226,8 × 1,048 × 0,12 × 0,015 = 568,23 kg Vậy lượng nhiệt tỏa ra ở ngày lên men mạnh nhất là:
Tổn hao qua lớp cách nhiệt
Q2 = F × k × (tn - tt) Trong đó:
K: hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt, K = 0,3 kcal/m2.hoC tn: nhiệt độ bên ngoài tank lên men, tn = 25oC
tt: nhiệt độ bên trong tank lên men, tt = 8oC F: diện tích xung quanh tank lên men.
F = π × D × (h2 + h3) + πD2 + πD2 F = π × 4,9 × (15,6 + 4) + × π × 4.92 + × π × 4,92 = 358,29 m2 Vậy: Q2 = 358,29 × 0,3 × (25 – 8) = 1827,28 kcal/h Mỗi ngày có 1 tank lên men nên lượng lạnh tổn hao là:
Q2 = 1827,28 × 24 = 43854,79 kcal/ngày Vậy lượng lạnh cần cho quá trình lên men chính là:
Qlmchính = Q1 + Q2 = 93019,94 + 43854,79 = 136874,73 kcal/ngày
1.3.4.3. Lượng lạnh cần cho quá trình lên men phụ
Lượng nhiệt lạnh cần để hạ nhiệt độ bia từ 8oC xuống 1oC là: Q1 = G × C × (t1- t2)
Trong đó:
G: lượng bia non có trong một tank lên men (một ngày) có hàm lượng chất khô khoảng 3oBx, d = 1,03 kg/lít
Suy ra:
G = 289178,4× 1,03 = 297853,75 kg Nhiệt dung riêng của bia non :
C = C1 × X1 + C2 × X2 Trong đó:
C1: nhiệt dung riêng của chất hòa tan, C1 = 0,34 kcal/kgoC C2: nhiệt dung riêng của nước, C2 = 1 kcal/kgoC
X1: hàm lượng chất khô trong bia, X1 = 0,03
X2: hàm lượng của nước trong bia, X2 = 1 – 0,03 = 0,97 C = 0,34 × 0,03 + 1 × 0,97 = 0,98 kcal/kgo
C
Q1 = 297853,75 × 0,98 × (8- 1) = 2043276,73 kcal/ngày Tổn thất qua lớp cách nhiệt trong 1 ngày là :
Q2 = F × k × (tn - tt) × 24
= 358,29 × 0,3 × (25 – 1) × 24 = 61912,51 kcal/ngày Vậy lượng lạnh cần cho quá trình lên men phụ là:
Qlmphụ = Q1 + Q2 = 2043276,73 + 61912,51 = 2105180,24 kcal/ngày
1.3.4.4. Lượng lạnh cần cung cấp cho hệ thống men giống
Lượng men giống cần cho một ngày là 30122,4 lít. Trong quá trình cần cung cấp O2 đầy đủ để nuôi sinh khối.
Dịch đường đưa vào lên men 12oBx có d = 1,048 kg/lít. Vậy khối lượng dịch đường là: 30122,4 × 1,048 = 31568,28 kg
Lượng chất hòa tan có trong dịch đường 12oBx là: 31568,28 × 0,12 = 3788,19 kg Trong đó chỉ có khoảng 70% đường có khả năng lên men:
3788,19 × 0,7 = 2651,74 kg
1 kg đường lên men tỏa ra 163,7 kcal. Vậy lượng nhiệt tạo thành trong một ngày là: Q1 = 2651,74 × 163,7 = 434089,04 kcal/ngày
Tổn thất qua các lớp cách nhiệt của thùng men giống trong 1 ngày là: Q2 = F × k × (tn - tt) × 24
Trong đó:
K: hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt, K = 0,3 kcal/m2.hoC tn: nhiệt độ bên ngoài tank lên men, tn = 25oC
tt: nhiệt độ bên trong tank lên men, tt = 8oC F: diện tích xung quanh thùng men giống
F = π × D × (h2 + h3) + πD2 + πD2 + Thiết bị nhân giống cấp 1
F1 = π × 2 × (3 + 0,64) + × π × 22
+ × π × 22
= 3,3 m2 + Thiết bị nhân giống cấp 2
F2 = π × 2,87 × (4,3 + 1,03) + × π × 2,872 + × π × 2.872 = 67,46 m2 F = F1 + F2 = 32,3 + 67,46 = 99,76 m2 Vậy: Q2 = 99,76 × 0.3 × (25 - 8) × 24 = 12210,62 kcal/ngày Lượng lạnh cung cấp cho thùng men giống là:
Qmen giống = Q1 + Q2 = 434089,04 + 12210,62 = 446299,67 kcal/ngày
1.3.4.5. Lượng lạnh cần cấp để tái sử dụng men sữa
Lượng men tái sử dụng thu hồi được trong 1 ngày là 2800 lít.
Lượng nước lạnh để rửa men sữa thường bằng hai lần lượng men cần rửa. Vậy lượng nước lạnh cần rửa là:
2800 × 2 = 5600 (lít)
Lượng nhiệt để làm lạnh nước từ 25oC xuống 2oC là: Qmensữa = G × C × (t1- t2)
Qmensữa = 5600 x 1 x (25 – 2) = 128800 kcal/ngày
Vậy tổng lượng lạnh cần cung cấp cho quá trình nhân men và tái sử dụng men Qmen = Qmen giống + Qmensữa
Qmen= 446299,67 + 128800 = 575099,67 kcal/ngày
1.3.4.6. Lượng lạnh cần để hạ nhiệt độ bia non xuống -1oC đưa đi lọc
Trước khi bia đưa đi lọc cần hạ nhiệt độ bia non xuống -1oC để giúp CO2 ngậm tốt trong bia.
Lượng nhiệt lạnh cần để hạ nhiệt độ bia từ 1oC xuống -1oC là: Q1 = G × C × (t1- t2)
Trong đó:
G: lượng bia non có trong một tank lên men sau khi lên men có hàm lượng chất khô khoảng 1oBx, d = 1,026 kg/lít
G = 289178,4× 1,026 = 296697,04 kg Nhiệt dung riêng của bia non :
C = C1× X1 + C2× X2 Trong đó:
C1: nhiệt dung riêng của chất hòa tan, C1 = 0,34 kcal/kgoC C2: nhiệt dung riêng của nước, C2 = 1 kcal/kgoC
X1: hàm lượng chất khô trong bia, X1 = 0,01
X2: hàm lượng của nước trong bia, X2 = 1 – 0,01 = 0,99 C = 0,34 × 0,01 + 1 × 0,99 = 0,9934 kcal/kgo
C
Q1lạnh 2 = 296697,04 × 0,9934 × (1+ 1) = 589477,68 kcal
1.3.4.7. Chọn máy lạnh
Tổng lượng lạnh cung cấp cho toàn bộ nhà máy trong 1 ngày là: Q = Qlàmlạnh + Qlmchính + Qlmphụ + Qmen + Q1lạnh 2
= 25212785,2 + 136874,73 + 2105180,24 + 575099,67 + 589477,68 = 28619416,79 kcal/ngày
Lượng lạnh cung cấp cho nhà máy trong 1 giờ 28619416,79
24 = 1192475,7 kcal/h
Hiệu suất của máy là 90% nên năng suất của náy là : 1192475,7
0,9 = 1324973 kcal/h
Vậy chọn hệ thống máy lạnh có: Năng suất lạnh: 750.000 kcal/h Số lượng: 02
Bảng1.10. Thống kê máy, thiết bị chính của nhà máy
STT Tên máy, thiết bị Số lượng Năng suất, dung tích
1 Silô chứa nguyên liệu 5 332,57m3
2 Gầu tải nguyên liệu lên silô 1 80 tấn/h
3 Gầu tải malt từ silô đến máy nghiền 1 7 tấn/h 4 Gầu tải gạo từ silô đến máy nghiền 1 2,5 tấn/h
5 Máy sàng malt 1 7 tấn/h
6 Máy sàng gạo 1 2,5 tấn/h
7 Cân nguyên liệu 2 500kg
8 Máy nghiền malt 1 8,5 tấn/h
9 Máy nghiền gạo 1 2,8 tấn/h
10 Nồi hồ hóa 1 18,75 m3
11 Nồi đường hóa 1 54,5 m3
12 Thiết bị lọc đáy bằng 1 60,68 m3
13 Nồi nấu hoa 1 74,52 m3
14 Thùng chứa trung gian 1 55,887 m3
15 Thiết bị lắng xoáy 1 62,46m3
16 Thiết bị làm lạnh nhanh 1 40 m3/h
17 Thùng chứa bã nguyên liệu 1 13,91m3
18 Thùng nước nóng 1 55,18 m3
19 Thùng nước ấm 1 91,06m3
20 Thùng nước thường 1 84,71m3
21 Tank lên men 48 161,1 m3
22 Tank chứa bia thành phẩm 12 63,2 m3
23 Thiết bị nhân giống cấp 2 1 19,32 m3
24 Thiết bị nhân giống cấp 1 1 6,48 m3
25 Thiết bị thu hồi men 1 5,6m3
27 Bơm bia non từ tank lên men đến máy lọc 1 25m3/h
28 Bơm cấp men giống 1 40m3/h
29 Máy rửa bock 1 470 bock/h
30 Máy chiết bock 1 23,5 m3/h
31 Máy chiết chai 2 25000 chai/h
32 Máy rửa chai 2 25000 chai/h
33 Máy dập nắp 2 25000 chai/h
34 Máy thanh trùng 1 45000 chai/h
35 Máy dán nhãn 2 25000 chai/h
36 Máy xếp két 2 1250 két/h
37 Hệ thống lạnh 2 750.000 kcal/h
1.4.TÍNH LỰC LƯỢNG LAO ĐỘNG