Technisch Product Dossier

Vergelijkbare documenten
Eindrapport THIN3 DE BROUWERIJ ADVIESRAPPORT. WH29.b2 groep 5

Onderzoekscompetenties 6 de jaar

Bijlage 1: Aanvraag Omgevingsvergunning Beperkte Milieutoets voor Brouwerij Woest 18 november 2016

Eerbeckse Dorpsbrouwerie

schematische doorsnede van de wand van een oven Filmlaagjes zijn dunne (laminaire) laagjes lucht voor, direct tegen de wand

Recepten samenstellen. Hints en tips Arnoud Aten 2014

10 Materie en warmte. Onderwerpen. 3.2 Temperatuur en warmte.

O 2 en zijn invloed op het brouwproces. Dipl Brmstr JW den Hartog Amersfoort

Handleiding recepten module Brouwvisie (& pro)

2Power opslagtank. Installatie instructies

Totale hoeveelheid water: 128 Hoeveelheid spoelwater: 58 Verwacht alcoholgehalte: 6,2 Plato: 13,8 kg mout nodig: 21 Beslagdikte: 1/ 3

Onderzoek lokale energieopslag

Het Varken als kachel. I r. M a u r i c e O r t m a n s

Gratis E-book Wijn maken druivenwijnmaken.nl

De mechanische ventilatie type C is in te delen in twee stromingen die nog in de huidige huizen aanwezig zijn:

Tentamen x 3

Oefenopgaven havo 5 et-4: Warmte en Magnetisme Doorgestreepte vraagnummers (Bijvoorbeeld opgave 2 vraag 7) zijn niet van toepassing.

Het Nieuwe Telen van Amaryllis Amazone Amaryllis Deel 2 : energiemonitoring

Schone handen, schone fabrieken, maar dan geldbesparend.

MAGASRO HOUTGESTOOKTE CV KETELS

De verliezen van /in het systeem zijn ook het gevolg van energietransformaties!

Tentamen Warmte-overdracht

Benodigdheden bekerglas, dompelaar (aan te sluiten op lichtnet), thermometer, stopwatch

Factsheet HACCP. 1) Ongediertebestrijding

CamVane. Dé bescherming tegen weersinvloeden. Clean air solutions

Tentamen Warmte-overdracht

SolarFreezer. Comfort zonder aardgas. Maart 2018

SHUFFLE-MIX. Shuffle-Mix

DE DRAAITROMMEL BLANCHEUR/KOKER

Itho Daalderop Zonneboilers en zonnecollectoren. product-

Samenvatting Natuurkunde Verwarmen en isoleren (Newton)

Pool & Spa. De Hydro-Pro warmtepompen


Vermijden van verliezen bij het gebruik van industriële restwarmte

IJS FABRIEK IJS MAKEN

Hoofdstuk 7 Stoffen en materialen. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Een nieuwe brouwerij in China

Glas persen door een mal

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb april :00-12:00

Hoofdstuk 7 Stoffen en materialen. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Memo: bierbrouw recepten gezamenlijk brouwdag

Toelatingsexamen. Vakcode: Wiskunde basis onderbouw. Tijdsduur: 2 uur en 30 minuten

Voorverwarmen van groene koffiebonen met restwarmte


Tentamen Warmte-overdracht

EPC verlaging utiliteit Warmteterugwinning uit warm tapwater met de Multi-vert (- douchekanon -)

Introductie: Technische gegevens:

Transfertoets blok 5 BIER VAPRO B

Gebruiksaanwijzing Gaasbakken

Natuurlijk en slim verwarmen

PVE. Harde eisen. Zie Bijlage 2 2. Gegeven in college THIN. Bouwbesluit

Technische Fiche Reni PLUS BETON Z (+) pakket

BREW MONK INSTRUCTION MANUAL. Gebruiksaanwijzing. Manuel d utilisation. Instruction manual. Gebrauchsanweisung.

Food Processing Equipment CONTINUE FRITEUSE

De Segrosol producten worden van hoogwaardige materialen geproduceerd, waardoor de producten een lange levensduur hebben en weinig onderhoud vergen.

Wijngaard de Heuvel. Brouwen met BREWFERM Moutextracten omslaat 8 nauw op te volgen stappen:

ALGEMEEN 1. De luchtdruk op aarde is ongeveer gelijk aan. A 1mbar. B 1 N/m 2. C 13,6 cm kwikdruk. D 100 kpa.

RHIMA FX Bandmachines

SDP- Fourage toepassing

EQ concept. Duurzame installatie voor een woning van 100 m2 met een EPC van 0,4

M-Thermal Voordelen lucht/water warmtepompen

Micro-organismen. Waar gaat deze kaart over? De soorten micro-organismen. Wat wordt er van je verwacht? Wat zijn micro-organismen?

Algemeen. Het Bierbrouwprogramma kun je gebruiken voor het berekenen van bierrecepten. Het bestaat uit 9 Tabbladen:

Hobart AM/AMX/AUX Doorschuifvaatwasmachines

Elke Recoh-drain is voorzien van een sticker met eigen nummer. Deze sticker moet leesbaar blijven. Indien deze niet leesbaar is vervalt de garantie.

Zomaar een brouwdag in mei.

Uitwerkingen oefeningen hoofdstuk 3

Om nu te berekenen hoeveel koelwater er per uur door een leiding stroomt, heb je een vergelijking of formule nodig. Je gebruikt de volgende formule:

Voorwaarden aansluiting appartementen en woningen op WKO bron DSKII

Onderwijs op maat voor uitdaging en motivering Rendement2

Excursie Rioolwaterzuivering van Waterschap Vallei en Veluwe te Apeldoorn. d.d

EQ concept. Duurzame installatie voor een woning van 100 m2 met een EPC van 0,4

Easy Drain. WTW systeem. gekeurd

HEREXAMEN EIND MULO tevens IIe ZITTING STAATSEXAMEN EIND MULO 2009


Of het nu gaat om elektrische stroom, een waterstroom of een warmtestroom: in het algemeen heb je om stroom te krijgen een drijvende kracht nodig.

natuurkunde 1,2 Compex

DE RYCK Klima. 1 kw primaire energie 2,25 kw warmte. ŋ verlies op motor 10% netto vermogen op WP 34% geeft warmte afvoer verwarmingscircuit

Onderwijs op maat voor uitdaging en motivering Rendement2. a) Welke energieomzetting vindt er plaats?

Gratis E-book Wijn maken druivenwijnmaken.nl

Maischen: Infusie en Decoctie (deel 2)

Uitwerkingen VWO deel 1 H2 (t/m par. 2.5)

Klimaatbeheersing (2)

Hopbitterheid. Wat is de juiste methode om de hopbitterheid te berekenen?

Chimay Blauw Huizer Blauw

[Samenvatting Energie]

Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE

Open en gesloten WKO systemen. Open systemen

aluminium 2,7 0, ,024 ijzer 7,9 0, ,012

WarmteTerugWinning voor optimale diergezondheid en een beter bedrijfsresultaat. Ir. Maurice Ortmans

Schoonmaakvalidatie. Door Nicole Vink en Annemarie van Diepen

De nieuwe standaard in eenvoud, design en rendement

Praktijkgids Energiebesparing bij veredelingsprocessen

Gebruik en functies van de 6 wegklep voor filtersets FS350- FS400- FS450- FS500- FS650

Wand/plafond en vloermodel airconditioners

Telen in een gesloten tuinbouwkas; praktijkexperiment bij PPO (Naaldwijk) januari - december aanvulling op de eindrapportage

LEO AGRO. Verwarming en ventilatie voor de landbouw in barre omstandigheden in stallen of gebouwen.

oefenopgaven wb oktober 2003

Recycle je warmte. De Eneco WarmteWinner

Warmwaterboilers VARIANTEN AFMETINGEN

Transcriptie:

WH29.b2 groep 5 Technisch Product Dossier THIN3 DE BROUWERIJ ANNE-WICHER VAN DER HEIDE CAS HILLENIUS JAAP HEEMSKERK JASPER HOP WALTER HEEMSKERK THIJS HOOFTMAN ELON HENDRIKSEN

Inhoudsopgave Inleiding... 2 Proces flow diagram... 3 Specificaties hoofdcomponenten... Error! Bookmark not defined. Consequenties HACCP... 7 Procesberekeningen... 911 Plattegrond... Error! Bookmark not defined. Bronnen... 15 1

Inleiding In dit rapport vindt u alle technische specificaties voor het globale ontwerp van de brouwerij. Dit betreft specificaties van de te gebruiken apparatuur, volumestromen, energiegebruik, leidingdiameters, een overzichtelijke plattegrond en consequenties van HACCP-inventarisatie. Op basis van de eisen en wensen en verschillende concepten is dit rapport ons advies voor de te bouwen brouwerij. Getracht is een overzichtelijke weergave te geven van alle technische aspecten van de het begin van het proces waar verschillende producten binnen komen tot het einde van het proces waar het eindproduct lentebock wordt gebotteld en afgeleverd. Voor de duidelijkheid is het Proces Flow Diagram daarom als eerste hoofdstuk in dit rapport geplaatst. Dit kan op die manier tijdens het lezen altijd ter referentie geraadpleegd worden. In de bijlagen zijn het gebruikte recept voor lentebock en ontwerpschetsen voor de afvulinstallatie opgenomen. 2

Proces flow diagram Een proces flow diagram is een schematische en eenvoudige weergave van het proces. In dit diagram is te zien waar welke stappen worden doorlopen. Tevens zijn de kern waarden uit de berekeningen toe gevoegd om een Voor de leesbaarheid is het PFD op de volgende pagina gekanteld geplaatst. 3

4

Omschrijving hoofdcomponenten brouwerij In de brouwerij zijn een aantal hoofdcomponenten nodig om het proces te kunnen laten verlopen. Deze componenten zijn in ieder geval nodig om een bierbrouwerij te kunnen laten draaien. Er word kort verteld wat elke component inhoud en waar het voor nodig is. Hieronder is een lijstje met deze hoofdcomponenten en hun specificaties. - Los- en laadinstallaties - Loopbanden - Verwarmingsmachine voor de tanks - Filters - Pompen - Hoofdleidingen - Vulmachine Los- en laadinstallaties: Dit zijn openingen in de muren aan 2 zijden van de fabriek. Hier komen de ingrediënten en lege flesjes binnen. Bij de laadinstallatie worden de gevulde flesjes op pallets op de laadvrachtwagen geladen. Loopbanden: Er zijn verschillende loopbanden. Na de losinstallatie krijg je loopbanden waar de ingrediënten en lege flesjes op worden vervoerd richting de opslag. Dan zijn er loopbanden vanaf de opslag naar de maalmachines en loopbanden voor de lege flesjes naar de vulmachine. Vervolgens zijn er loopbanden voor de gevulde flesjes met pallets naar de laadinstallatie. Verwarmingsmachine voor de tanks: De tanks moeten soms verwarmd worden om bepaalde processen goed te laten verlopen. Hiervoor zijn verwarmingsmachines naast die tanks geïnstalleerd. Filters: de filters zorgen er voor dat alleen de benodigde producten van het ene proces naar het andere proces kunnen stromen zonder dat er vervuilingen mee komen die eerder in het proces nodig waren. Er moet in totaal drie keer gefilterd worden. Vervuilingen moeten ten eerste uit kraanwater worden gefilterd. Vervolgens moet er na het maischen de draf worden gefilterd. Ten slotte word er nog een laatste keer gefilterd na het lageren. Voor het filteren van water heb je een filter grootte nodig van 1 micronmeter. Voor de filter die na het maischen word gebruikt kan rvs fijngaas worden gebruikt met een maximale gat grootte van tussen de 1 en 2 mm. De laatste filter is weer een fijnere filter om de laatste restanten uit het bier te filteren. Deze filters hebben een gatgrootte van 0.5 millimeter. Pompen: Voor het filteren van de stoffen zijn pompen nodig. Voor elke stap is ook een andere volumestroom nodig. Hier onder de verschillende volumestromen op een rij. Filteren na maischen: 11 l/s = 660l/min, een pomp van 700l/min voldoet. Membraanpomp FDM 80 Filteren na lageren: 31,25 l/s 1875 l/minuut dus een pomp van 2000l/min moet voldoen: JST-55 KZN Bottelen: 6 l/s = 360 l/minuut, een pomp van 380l/minuut zal voldoen: Membraanpomp FDM 40 Hoofdleidingen: Om te voorkomen dat leidingen ongewild geluid gaan produceren mogen de vloeistoffen die door de leidingen gaan niet sneller bewegen dan 5m/s. op basis van de volume stroom die bekend is moet de leiding worden aangemeten. De formule die gebruikt word is volume stroom / maximale snelheid = doorsnede oppervlakte buis. Deze oppervlakte deel je door pi, trek je de wortel uit en vermenigvuldig je met 2. φv v = m2 5

2 m2 π = φ De bovenste 3 volumestromen worden gebruikt en omgerekend in de volgende tabel, in deze berekening is rekening gehouden met een maximale snelheid die 10% lager ligt dan 5m/s om een buffer op te bouwen. Volume stroom [m^3/s] oppervlakte doorsnede leiding [m^2] diameter leiding [m] diameter [mm] 0,006 0,001333333 0,041202582 41,20258155 0,011 0,002444444 0,055788559 55,78855914 0,03125 0,006944444 0,094031597 94,03159725 Leidingen varierend tussen de 50mm en de 100 millimeter is dus voldoende om het bier zonder geluidsoverlast te verplaatsen. Echter, is het aan te raden om in de latere stappen het bier onder een nog lagere snelheid te verplaatsen om zo schuimvorming te voorkomen. Vulmachine: deze machine zorgt voor het vullen van de lege flesjes met het geproduceerde lentebokbier. De lege flesjes worden met een loopband aangevoerd precies onder de machine. Dan wordt het bier in de flesjes gevuld. Vervolgens wordt het flesje weer afgevoerd en wordt er een dopje opgeschroefd. Er wordt aangenomen dat de bottelmachine gedurende de hele werkdag kan draaien, min een uur voor opstarten en instellen. Er moet dus 21429 liter bier per uur gebotteld worden, wat neer komt op een volumestroom ongeveer 5.95 liter per seconde. Omdat elk flesje 0.50 liter is, moeten er bijna 12 flesjes per seconde gevuld worden. Dit is het makkelijkst haalbaar als er meerdere flesjes tegelijkertijd gevuld worden, mogelijk op meerdere vulmachines tegelijk. 6

Consequenties HACCP De belangrijkste problemen die zich bij het brouwen van lentebok kunnen voordoen zijn: Productcontaminatie door slechte reiniging apparatuur, Vorming van methylalcohol door een fout productieproces, In de productielijn kunnen verschillende besmettingsbronnen voorkomen. De oorzaak ligt vooral bij productieapparatuur die slecht te reinigen is. Na gebruik moet alles goed schoon worden gemaakt. Wanneer de apparatuur niet goed schoon te maken is groeien er te veel bacteriën. Deze bacteriën zijn namelijk nadelig voor de voedselveiligheid. Ondanks de voorzorgsmaatregel die bij het machineontwerp getroffen zijn blijft het risico op productcontaminatie bestaan. Het ene onderdeel is namelijk slechter te reinigen dan het ander. Hier volgen een aantal controlepunten (CCP s): Magazijn Het magazijn moet onbereikbaar zijn voor ongedierte. Openingen waar muizen en ander ongedierte toegang tot het gebouw hebben moeten worden afgedicht. Het gebouw moeten een gladde vloer hebben zonder spleten waar zich vuil kan ophopen. Hoeken die niet met schoonmaakapparatuur bereikbaar zijn moeten zoveel mogelijk worden voorkomen. De juiste temperatuur en luchtvochtigheid moet het bederf van de levensmiddelen voorkomen. Ventilatiesysteem Via dit systeem mogen geen insecten of ander ongedierte het gebouw binnendringen. De luchtfiltering heeft daarom openingen die kleiner zijn dan de insecten zelf. Sproei installatie (mouten) Wanneer deze installatie enige tijd niet wordt gebruikt kan zich legionella in het leidingwerk vormen. Dit levert vooral een bedreiging op voor het personeel. Voor de voedselveiligheid is dit probleem te verwaarlozen omdat de bacterie later in het proces automatisch gedood wordt. Maalmachine (schroten) Een maalmachine kan een hygiëne probleem veroorzaken door de draaiende en niet-gladde onderdelen. Een maximale ruwheid 0,8 μm Ra-waarde is belangrijk voor de reinigbaarheid. Een maalmachine leen zijn functie aan onderdelen die een ruwe structuur hebben. Ook bevat de machine een hoop spleten waar zich vuil kan ophopen. Vanwege het gebrek aan productiealternatieven ontkomt men hier toch niet aan. Transportband Het oppervlak van de transportband is goed te reinigen. De PTFE transportband is wel gevoelig voor veroudering. Op den duur zullen er barsten ontstaan waar zich vuil kan ophopen. Het is belangrijk om deze transportband tijdig te vervangen. Er hoopt zich wel stof op in de machine zelf. Het kost veel tijd om de machine te openen en te reinigen. Tanks Het productproces bevat een aantal tanks waarin het brouwproces plaatsvind. In deze tanks wordt verhit, geroerd, vergist en gelagerd. Deze tanks zijn van Austenitisch roestvrij vervaardigd. Hierdoor wordt het risico op putcorrosie tot een minimum beperkt. Het deel wat in contact staat met het brouwsel heeft een Ra-waarde van 0,8 μm. De hoeken zijn afgerond met een radius van 20 mm. Hierdoor kunnen de tanks gemakkelijk worden gereinigd. Bij de roer installatie en verwarmingselement is de constructie niet geheel spleetvrij. Deze plekken zorgen voor een verhoogd hygiëne risico. 7

Leidingen De leidingen vormen de verbinding met de verschillende productiestappen. Deze leidingen zijn niet horizontaal gemonteerd maar hebben een helling van 3. Hierdoor blijft er geen vloeistof in het leidingwerk staan zodat deze schonen blijft. De koppelingen zijn eenvoudig losneembaar zodat deze goed te reinigen zijn. Pompen De pompen kunnen een bron van bacteriën vormen. In deze machine komen veel spleten voor waar zich vuil kan ophopen. Over dit probleem is echter goed nagedacht. Er zijn goede mogelijkheden om te spoelen. Vulmachine Bij deze machine is veel nagedacht over de hygiëne. Het reinigen van deze machine is zeer eenvoudig. CCP s monitoring Wanneer bepaalde maatregelen genomen zijn moet ook worden onderzocht of het gewenste effect bereikt is. Bij de productie van bier is het belangrijk om bepaalde bacteriegroei in de gaten te houden. De vorming van methylalcohol kan serieuze bedreiging voor de voedselveiligheid zijn. Hier volgen twee methoden waarmee de CCP s gemonitord kunnen worden: Onderzoek naar bacteriegroei De bacteriegroei kan met een microscoop worden vastgesteld. Hiervoor wordt eerst een preparaat gemaakt. Het monster hiervoor kan op een slecht reinigbare plek bij de productieapparatuur worden genomen. Het is ook waardevol om de bacteriegroei in het eindproduct te meten. De snelheid van de groei wordt uitgedrukt in generatietijden. Het aantal bacteriën kan met de volgende formule worden berekend: N=N0 x 2 n Hierin is N0 de oorspronkelijke hoeveelheid en n het aantal generatietijden. Voor de waarneming van deze ééncellige organismen is een vergroting van 1000x vereist. Op die manier kan worden onderzocht of de maximale infectiegraad niet worden overschreden. Onderzoek naar methylalcohol De aanwezigheid van methylalcohol kan met een laboratoriumproef worden getest. Voor deze proef zijn een aantal chemische stoffen en een reageerbuis benodigd. Namelijk: -reageerbuis -kaliumpermanganaat -fosforzuur -oxaalzuur -zwavelzuur -fuchsine- oplossing -verwarmingstoestel De alcohol wordt gemengd met de kaliumpermanganaat en fosforzuur. Na een kwartier ontstaat er een bruine neerslag. Nu wordt oxaalzuur toegevoegd waarna het geheel verwarmd wordt. De oplossing wordt kleurloos. Daarna wordt zwavelzuur toegevoegd en tot slot de fuchsine. Wanneer de oplossing helder blijft is er geen sprake van methylalcohol. De aanwezigheid van methylalcohol is aangetoond als de vloeistof roze is. 8

Procesberekeningen Volumestromen en benodigde energie In dit hoofdstuk wordt aangegeven hoeveel energie er nodig is voor de verschillende brouwprocessen en welke volumestromen daarbij komen kijken. De processtappen worden in volgorde van brouwen benoemd. De gebruikte berekeningen worden uitgeschreven om de getallen te verantwoorden. Verwarming gebeurd door middel van met gas gestookt verwarmingssysteem, gezien dit per kw drie maal goedkoper is dan stroom. Benodigde hoeveelheden De brouwerij maakt 150.000 hectoliter lentebock in een half jaar tijd. Het gebeurd in tijdsperiode van 23 weken omdat de lentebock seizoenafhankelijk is. Het andere half jaar wordt er herfstbock in de fabriek gebrouwen. Er wordt uitgegaan van 23 weken met vijf werkdagen, om 150.000 hectoliter lentebock te brouwen. Ook, moet het bier twee weken lageren. Van de totale productietijd moeten er dus drie weken afgetrokken worden. Als het totale productievolume door twintig weken gedeeld word, blijkt er dat er 750000 liter per week geproduceerd moet worden (150000 liter per dag). De dagelijkse productie wordt opgesplitst in twee batches, elk van 75000 liter. Het mouten gebeurd buiten de fabriek, dus wordt er mout geleverd aan de brouwerij, klaar voor gebruik. Er is een gemiddelde capaciteit nodig van 18750 liter bier per uur, uitgaande van 8 uur per dag continue productie. Andere uren op een werkdag worden gebruikt voor opstarten, schoonmaken en dergelijke activiteiten. Schroten Per batch is er 15000 kg aan mout nodig. De verschillende moutsoorten worden in de juiste hoeveelheden gemengd en vermalen. Om de kwaliteit van de mout te waarborgen moet dit binnen een uur gebeuren, wat een massastroom van 15000 kg per uur oplevert. Hiermee zijn vier schrootmolens met een capaciteit van 4000 kg per uur voldoende. Maischen De ingangstemperatuur van de 150000 liter geschoten mout is 20 graden Celsius, wat verwarmd moet worden naar 50 graden (30 min), dan 65 graden (30 min), en dan 75 graden (45 min). Hiervoor is warmtetoevoer nodig, om de temperatuur te verhogen, en de verliezen aan de omgeving tegen te werken. Om de temperatuur te verhogen is de formule Q = m C ΔT gebruikt. Met 151500 kg, 4186 J/kgK, en 30/15/10 graden Celsius, respectievelijk als waardes. Voor verliezen aan de omgeving word de formule W = k A ΔT/d gebruikt. De respectievelijke waardes hiervoor zijn 0.045 W/mK (gebruikelijk waarde voor rockwool), 37.7 m 2, 30/45/55 graden Celsius, en 0.1 m, voor elk van de zes tanks. Om watts om te zetten naar joules worden 30/30/45 minuten gebruikt, respectievelijk. Om de temperatuur te verhogen blijkt er een totaal van 34.9 GJ nodig te zijn, en is er een totaal verlies van 28.9 GJ aan de omgeving. Samen is dit dus 63.8 GJ. Het maximum verlies per seconde is 5.6 kw, en heeft de installatie dus een verwarmingselement nodig dat hier boven zit. Echter, zal het minimaal vermogen waarschijnlijk bepaald worden door het nodige om de te temperatuur in de vaten te laten stijgen met een degelijk tempo. De verwarming van 20 tot 50 graden kan gebeuren door voorverwarmd water aan het mout toe te voegen. De verwarming van 50 tot 65 graden moet binnen ongeveer 15 minuten kunnen gebeuren. Opgesplitst in 6 tanks, kan dit verwarmt worden door verwarmingselementen van 1.67 GW elk. Het totale nodige vermogen is dus ongeveer 10 GW. De cilindrische tanks zijn een meter hoog en hebben een diameter van 4 meter. Filteren na maischen debiet Elke batch van 75000 liter moet in 20 minuten kunnen worden gefilterd. Dit komt neer op een minimale volumestroom van 63 liter per seconde. Per tank is dit een uitgaande volumestroom van 11 liter per seconde. 9

Koken We gaan ervan uit dat het water binnenkomt op een temperatuur van 70 graden, vanwege warmteverliezen tijdens het filteren. Het water verblijft gedurende 75 minuten in de ketels en het kookt daarbij enkel de laatste 20 minuten. Het moet dus opwarmen van 70 naar 100 graden in 55 minuten. Opnieuw gebeurd dit proces in zes verschillende ketels. Het totaal benodigde vermogen per ketel Q = m c ΔT is gelijk aan 75.000 4186 30 = 9,4 GJ P = Q/t = 9,4/(55 60) = 2,9 MW Per ketel is er daarvoor een vermogen van 0,5 MJ nodig om de kooktemperatuur te bereiken. De warmtestroom Φw naar de omgeving wordt als volgt berekend: Φw = φw A, waarbij φ w de warmtestroomdichtheid is en A de oppervlakte van de tanks. In de berekening van φw is een gemiddelde temperatuur tijdens het kookproces van 89 graden gebruikt en een omgevingstemperatuur van 18 graden. De warmteoverdrachtcoëfficienten van water (het brouwsel bij benadering) en lucht zijn 0,6 W/m 2 K en 8 W/m 2 K. De warmtegeleidingscoëfficient van rockwool is 0,045 W/mK en van RVS in het slechte geval 27 W/mK. Er is 5 cm rockwool gebruikt als isolatie tussen twee platen RVS van 2mm. φw = T( fl,1) T( fl,2) = 1 d 1 (1) (2) 89 18 1 0.6 + 0.05 0,002 +2 + 1 0.045 27 8 = 24,5 W/m 2 Er zijn zes tanks met elk een oppervlakte A van 37,7 m 2 Φw = φw A = 24,5 6 37,7 = 5532W = 5,5kW Tijdens het opwarmen en het koken wordt er gemiddeld 5,5 kw verloren aan de omgeving. Het totaal benodigde vermogen per batch voor dit proces komt daardoor neer op: P = 2,9 MW De totaal gebruikte energie is Q = 9,4 10 9 + 5,5 10 3 60 75 = 9,4 GJ Afkoelen (warmtewisselaar) Als er gekookt is, moet het bier weer terug naar 24 graden Celsius om te gisten. Hier kan met een warmtewisselaar veel energie uitgehaald worden om te gebruiken in andere processen. Processen die dit kunnen gebruiken zijn bijvoorbeeld het verwarmen of het koken. Als deze processen gelijktijdig met het afkoelen gebeuren, kan het rendement van de warmtewisselaar wel 70% zijn (een gebruikelijke waarde). Echter, als deze niet gelijktijdig gebeuren moet er gebruik gemaakt worden van een buffervat voor warmteopslag (1.82 m hoog met een radius van 3.64 m). Hierdoor daalt het rendement van de warmtewisseling sowieso naar 49%. Dit komt voort uit dat er in deze situatie twee keer warmte gewisseld wordt (0.7 0.7 = 0.49). De verliezen van het buffervat komen hier nog bovenop. Om te berekenen hoeveel er met deze methode bespaard kan worden, wordt de formule Q = m C ΔT η 0.5 gebruikt. Respectievelijk op volgorde zijn deze waardes 75000 kg, 4186 J/kgK, 100 24 graden Celsius, en 0.7 of 0.49. Per batch wordt hier dus ongeveer 8.35 GJ of 5.84 GJ respectievelijk bespaard. Verliezen van het buffervat worden berekend via 10

de formule W = k A ΔT/d, met de waardes 0.045 W/mK, 124.87 m 2, 100 min 24, 100 min 24, en 0.2 m. Dit komt neer op een verlies van 2.135 kw aan de omgeving. Gisten Tijdens het gisten wordt een temperatuur van 24 graden gehandhaafd. De vloeistof zit in tanks 28 tanks met elk een inhoud van 19000 liter en een oppervlakte van 37,7 m 2. De tanks hebben een grotere inhoud met een factor 1,4 ten opzichte van de ketels vanwege het slak (schuim) die gevormd wordt bij het gisten. De warmtestroom Φw naar de omgeving wordt als volgt berekend: Φw = φw A, waarbij φ w de warmtestroomdichtheid is en A de oppervlakte van de tanks. φw = T( fl,1) T( fl,2) = 1 d 1 (1) (2) 18 24 1 0.05 2 0.002 1 0.6 0.04 27 8 = 3 W/m 2 Φw = φw A = 3 (6 37,7) = 226,2W Gedurende zeven dagen, de benodigde tijd voor het gisten van een enkele batch bier, levert dit een verlies op van: 226,2 7 24 3600 = 137 MJ Lageren Er wordt per dag 150.000 liter bier geproduceerd en het bier moet twee weken lageren op een temperatuur van 2 C. Hier zijn 15 tanks van 100.000 liter voor nodig. Cilindrische afmetingen van 5.04m hoog en een radius van 2.52 m zijn voldoende om de dagelijkse productie op te vangen. Energie nodig om te temperatuur te verlagen word gevonden doormiddel van Q = m C ΔT, met de waardes 150000 kg, 4186 J/kgK, en 18 min 2 graden, respectievelijk. Dit komt neer op 3.35 GJ als totaal voor alle tanks. De warmteverliezen aan de omgeving per tank wordt uitgerekend door W = k A ΔT/d, met 0.045 W/mK, 119.7 m 2, 30/45/55 graden Celsius, 30/30/45 minuten, en 0.1 m, voor elk van de zes tanks. Om watts om te zetten in joules word een tijd van twee weken gebruikt. Het verlies per tank is 0.86 kw. Gedurende het lageren gaat er 10.42 GJ verloren aan de omgeving. Er is dus een totaal verbruik van 13.77 GJ. Filteren na lageren Elke batch van 75000 liter moet in 40 minuten kunnen worden gefilterd. Dit komt neer op een volumestroom van 31.25 liter per seconde. Bottelen Er wordt aangenomen dat de bottelmachine gedurende de hele werkdag van 8 uur kan draaien, min een uur voor opstarten en instellen. Er moet dus 21429 liter bier per uur gebotteld worden, wat neer komt op een volumestroom ongeveer 5.95 liter per seconde. Omdat elk flesje 0.50 liter is, moeten er bijna 12 flesjes per seconde gevuld worden. Dit is het makkelijkst haalbaar als er meerdere flesjes tegelijkertijd gevuld worden, mogelijk op meerdere vulmachines tegelijk. Benodigde hoeveelheid gas en kosten Voor de processen maischen, koken en gisten wordt een gasinstallatie gebruikt om warmte te leveren. Ook wordt er energie teruggehaald uit een warmtewisselaar bij het eerste koelproces. Hierdoor is er per batch 73,4 GJ nodig. De energetische waarde van aardgas is 31,65 MJ/m 3 wat betekent dat er 2319 m 3 gas per batch nodig is. De kosten hiervan zijn voor grootverbruikers 0,31 p/m 3 wat per batch een kostenplaatje oplevert van afgerond 11

719,- aan gas. Per batch worden er 150.000 flesjes gevuld, wat dus een kostprijs van 0,005 per flesje voor energiekosten aan gas betekent. Hoewel de getallen dus erg groot lijken, valt dit uiteindelijk wel mee wanneer we de kosten bekijken. Deze getallen zijn gebruikelijk bij massaproductie op deze schaal. 12

Plattegrond In dit hoofdstuk van het technisch product dossier zal de plattegrond nader toegelicht worden. Tijdens het ontwerpproces is er besloten binnen het projectteam om de verschillende soorten mout in te kopen in plaats van zelf te mouten. Hierdoor moest het oorspronkelijk ontwerp aangepast worden. 13

14

Conclusie De fabriek zal in de grote lijnen op een gebruikelijke brouwerij lijken. Door slim gebruik van warmtestromen is energie teruggewonnen, wat de fabriek milieuvriendelijk maakt. Daarnaast wordt hierdoor bespaard op energiekosten. Door het gebruik van een concreet recept zijn er vrij precieze procesberekeningen kunnen doen. Een ontwerp voor een vrij grote fabriek waarin allerlei processen plaatsvinden is overzichtelijk gepresenteerd. 15

Bronnen http://home.zonnet.nl/mc.hollander/brouwen/bierbrouwen.htm, geraadpleegd op 13-03-2015 http://www.brewersfriend.com/mash, geraadpleegd op 13-03-2015 http://www.engineeringtoolbox.com/liquids-densities-d_743.html, geraadpleegd op 16-03-2015 http://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html, geraadpleegd op 16-03-2015 http://eshop.czechminibreweries.com/product/malt-mill-mm-4013, geraadpleegd op 11-03-2015 home.scarlet.be http://dutch.barefootsongs.com/sale-3075651-wine-beer-juice-10-micron-water-filter-cartridge-for-watertreatment.html Taal, A (2012), Toegepaste Energieleer, Warmte- en stromingsleer (H13), Den Haag: Sdu uitgevers Reader: De rol van hygiënische apparatuur in de voedselindustrie. 16

Bijlage I Recept Lentebock Het Bergsche Bierbrouwers Gilde Recept voor 10 liter bier Type bier: lentebock Korte omschrijving: uit "'t wort wat" november 2000. Keuringsklasse (ABCDV) : D Alcoholpercentage : 6,5 Ingrediënten: Mout/granen Gram Hopsoorten Pallets/ bloemen Gram Hop+ % alfa Bitterheid IBE Tijdstip toevoegen Pilsmout 1750 Northern brewer bl 20gr 7,5% 35 Begin koken Ambermout saaz bl 10gr2,5% Na-hop Caramout 50 Pale Ale mout Cristalmout Tarwemout Andere toevoegingen gram Tijdstip toevoegen Chocolademout rietsuiker 200 Munchenermout 200 koriander 7 Laatste 10 min koken Tarwevlokken Maisvlokken Havervlokken Rijstvlokken Totaal gram Maischwater : 9 liter Maischschema: aangegeven de temperatuur en het aantal minuten dat op deze temp. gerust moet worden. Temp. Min.rust Temp. Min.rust Temp. Min.rust Temp. Min.rust Temp. Min.rust 50 30 65 30 75 45 17

Kooktijd : 75 min. Begin S.G. : Te verwachten eind S.G. : Gistsoort : bovengist Notities : 18

Bijlage II Ontwerpschetsen afvulinstallatie Een ontwerpschets voor de vulmachine 19

Parallelvullen voor een grotere productiesnelheid 20