PHẦN V: TÍNH TOÁN NHU CẦU NĂNG LƯỢNG, NHU CẦU NƯỚC CỦA NHÀ MÁY
5.1.3.2. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để nhân men
a) Nhân men cấp II:
Lượng dịch đường sử dụng để nhân men cấp II bằng 1/10 lượng dịch lên men. Thể tích dịch đường cấp để nhân men cho một tank là:
67130/10= 6713 (lít)
Dịch đường sử dụng để nhân men có nồng độ chất chiết 12˚Bx, có khối lượng riêng 1,048kg/l. Khối lượng dịch đường dùng để nhân giống cấp II là:
6713 × 1,048 = 7035,2 (kg)
Lượng chất khô có trong dịch đường nhân men cấp II là: 0,12 × 7035,2 = 844,2(kg)
Trong đó có 80% chất chiết là đường có khả năng lên men. Ta coi trong lượng chất chiết chuyển hoá chiếm 60% tổng lượng chất chiết có trong dịch đường, thì khối lượng chất khô chuyển hoá là: 0,6 × 844,2 = 506,5(kg).
Coi chất khô chuyển hoá là đường maltose, 1 kg đường maltose lên men toả ra nhiệt lượng 913,1kJ.
Nhiệt lượng toả ra là: Q1 = 913,1 × 506,5= 462,5.103(kJ) Tổn thất lạnh:
Qtt = K × F × Δt (kJ/h)
K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 30˚C
Nhiệt độ nhân men sản xuất ttr = 16˚C Δt = tng – ttr = 14˚C
F: Diện tích truyền nhiệt (m2)
Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì: F = π × Dng × H = π × 2,1 × 2,4 = 15,8(m2)
Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 15,8 × 14 = 266(kJ) Tổn thất lạnh trong một ngày là:
Q2 = 24 × Qtt = 24 × 266 = 6384 (kJ)
Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để nhân men cấp II là: QNMcấp II = Q1 + Q2 = 462,5.103 + 6,4.103 = 468,9.103(kJ) b) Nhân men cấp I:
Thể tích dịch nhân men cấp I bằng 1/10 thể tích dịch nhân men cấp II, tức là có thể tích: 671,3(l), cũng nhân men ở 16˚C và sử dụng dịch đường có nồng độ chất chiết 12˚Bx. Ta cũng coi lượng chất chiết chuyển hoá chiếm 60% tổng lượng chất chiết trong dịch đường thì nhiệt lượng do nhân men cấp I toả ra bằng 1/10 nhiệt lượng do nhân men cấp II toả ra: Q1’ = Q1/10 = 462,5.103/10 = 46,2.103(kJ)
Qtt = K × F × Δt (kJ/h)
K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 30˚C
Nhiệt độ nhân men sản xuất ttr = 16˚C Δt = tng – ttr = 14˚C
F: Diện tích truyền nhiệt (m2)
Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì: F = π × Dng × H = π × 1,1 × 1,15 = 4,0(m2)
Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 4 × 14 = 66,8(kJ/h)
Tổn thất lạnh trong một ngày là: Q2’ = 24 × Qtt = 24 × 66,8 = 1602.4(kJ) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để nhân men cấp I là:
QNM cấp I = Q1’ + Q2’ = 46,2.103 + 1,6.103 = 47,8.103(kJ)
• Lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cấp để thực hiện quá trình nhân men trong một
ngày là:
Qnhân men = QNM cấp II + QNM cấp I =468,9.103 + 47,8.103= 516,7.103(kJ)
Men sữa có thể tái sử dụng 7 lần, tức là để thực hiện 8 chu kì lên men chỉ cần nhân men cho 1 chu kì đầu còn tái sử dụng men kết lắng trong 7 chu kì sau. Mặt khác ta có Qnhân men > Qmen sữa KL.
Do đó lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cung cấp trong một ngày để cấp men giống là: QCấp men = 2.Qnhân men = 1033,4.103(kJ)