Cuves ⇒ Modif tank à lait

[bandiat]

Les pierres au fond du canal sont d'origine...13 ou 14 ième...je crois que c'est le fond après le canal de fuite qui a du sérieusement remonter.

----Orthographe vérifiée par PHP et Aspell----

[Séb 26]

Bandiat, peux tu nous dire à quoi ressemblait le circuit de refroidissement soudé sous le fond de cuve quand tu as démonté tes tanks.

[bandiat]

Seb, le circuit est constitué par un serpentin enroulé en spirale sous le fond, huit spires, placé sous une plaque soudée au fond.
J'ai coupé le circuit au fond de la cuve et laissé le serpentin ansi que la plaque soudée qui le recouvre. J'ai ainsi une sorte de double fond.

[scargot]

Salut Séb,

Je réfléchis...
Quelles sont les dimensions intérieures de la cuve ? (Hauteur/Diamètre)
Quel est le diamètre intérieur du tube à gaz réfrigérant ?

A+

Scargot

[Séb 26]

merci à toi scargot,
le tank fait 115 cm de diamètre, la hauteur moyenne et de 58 cm, au niveau de l'évacuation le fank est plus profond. je n'ai pas les diamètres interieurs des tubes, ils doivent faire environ 14 et 12 mm...

[scargot]

Salut Séb

Elle est bien mignonne ta cuve à lait !
J'en ai aussi une, quatre fois plus grande que la tienne, mais moins belle. Elle me sert de cuve filtre et de whirlpool.

J'ai réfléchi sur ton problème de chauffage...


Chauffage direct d'une cuve:


La première question à résoudre est celle de savoir combien d'énergie tu as besoin pour chauffer le contenu de ta cuve.

1 litre d'eau chauffée à 100 degrés Celsius contient 419 kJ (kilo Joules) d'énergie.

La chaleur spécifique de l'eau est de 4,19 kJ/degré/litre

Je propose de calculer en hectolitres, ce qui te permettra d'adapter ton calcul aux 2-3 ou 400l de ta cuve:

Le chauffage de 1 hl d'eau (100 litres) de 15 degrés à 100 degrés Celsius nécessite une énergie de 85*4,19*100= 36 kJ

1 watt-heure étant égal à 3600 Joules, 36 kJ font donc 10 kWh


10 kWh veulent dire que tu peux chauffer pendant 10 heures avec un corps de chauffe de 1000 W, mais l'on peut aussi chauffer une heure avec un corps de chauffe de 10 kW.

Tu dois donc amener au minimum 10 kW-heure d'énergie par hectolitre de moût pour l'amener à l'ébullition.

Tous ces calculs étant purement théoriques, ils négligent les pertes de chaleur et supposent un système isolé à la perfection.
Dans la réalité, il y a des pertes, tu dois donc amener encore plus d'énergie.

Dans le cas de ma nanobrasserie électrique, j'obtiens un rendement énergétique supérieur à 90 %.
Une cuve bien isolée, chauffée par thermoplongeur devrait se situer dans les mêmes eaux, voire un peu mieux.
Une casserole non isolée sur un brûleur à gaz a un rendement se situant aux alentours de 40 %.
La même casserole dont les parois latétales sont isolées, a un rendement de environ 30 % seulement, ce qui veut dire que 70% de l'énergie contenue dans le gaz brûlé, finit dans l'atmosphère !

Pour conclure:

Si tu veux porter 300 litres d'eau à 15 degrés à l'ébullition, il te faudra apporter AU MOINS:

32 kWh d'énergie à l'aide d'un thermoplongeur électrique.
ou
51 KWh d'énergie à l'aide d'un brûleur à gaz sous une cuve à parois isolés.

Si tu veux atteindre une vitesse de chauffe de 1 degré Celsius par minute (vitesse de chauffe standard en brasserie industrielle), il te faudra:

Un thermoplongeur électrique d'une puissance de au moins 22 kW
ou
Un brûleur à gaz de au moins 70 kW

Attention !
Tout cela est de la théorie pour le cas de l'eau !
Une puisssance pareille sur un thermoplongeur ne peut que brûler la trempe, la densité énergétique étant très grande (watts par unité de surface du corps de chauffe). Même dans le cas du gaz, faudra bien mélanger !

Mais, il n'est pas nécessaire de chauffer à 1 degré par minute. Je ne le fais pas non plus. Si tu te contentes de la moitié, C'est à dire 0,5 degrés par minute, tu peux aussi diviser les puissances du thermoplongeur et du brûleur par deux, puis rajouter une petite marge de sécurité pour compenser les pertes de l'isolation imparfaite.
On arrive ainsi à des puissances plus humaines et l'on est bien moins stressé de brûler la trempe. Cool !


A mon avis, le coup du thermoplongeur est acceptable pour du moût, mais un mauvais plan pour la trempe car elle risque de brûler sur le corps de chauffe.

Le coup du brûleur à gaz devrait pouvoir être praticable et risque d'être la solution la meilleur marché.
La question est surtout de savoir comment est construit le fond de ta cuve, car il faudrait pas qu'il soit trop isolant. il faut aussi qu'il supporte la flamme d'un brûleur à gaz surpuissant. Je n'ai pas d'expérience dans ce domaine, mais d'autres personnes de ce forum semblent mieux connaitre le sujet. Ils pourront peut-être te guider...

Si je peux te donner mon avis personnel, je vais te dire que je suis très intrigué par le relief du fond de ta cuve, qui me semble comme gaufré ?!. Contrairement à la tienne, ma cuve à lait a un fond parfaitement lisse.
Ne serait-il pas possible que le fond de ta cuve ne contienne pas de serpentin circulaire, mais qu'il soit fait d'un sandwich de deux tôles inox soudés par endroits et entre lesquelles circulerait le gaz réfrigérant ? Un peu à la manière des boudins d'un matelas pneumatique. J'ai déjà vu cette technologie sur des tanks à bière. Dans le cas d'une tôle sandwich, j'aurais peut-être crainte d'un effet isolant ? mais je ne peux pas me prononcer...


Chauffage indirect de ta cuve.
Au vu de la relativement grande surface du fond de ta cuve, je me demande s'il ne serait pas possible de la chauffer de manière indirecte en utilisant le serpentin de gaz réfrigérant.

Eau bouillante
Chauffage avec de l'eau proche de 100 degrés:
Il est impossible de bouillir ton moût en chauffant avec de l'eau à 100 degrés !
Par contre, chauffer la trempe jusqu'à 78 degrés devrait être posssible, mais au final, tu seras bien obligé de bouillir ton moût, ce qui ne résoud donc pas le problème.

Eau surchauffée
Chauffage avec de l'eau surchauffée à plus de 100 degrés: Probablement possible (j'ai déjà testé ce type d'installation), mais il existe un problème de sécurité avec ton tube de cuivre. Si un tube éclate, l'eau se vaporise instantannément et chaque litre d'eau contenu dans ton tuyau s'expand 1600 fois !
Oui, tu as bien lu, 1 litre d'eau occupe 1600 litres de volume à l'état de vapeur à pression atmosphérique ! Une belle explosion super chaude et dangereuse !

Mis à part cela, le débit d'eau surchauffée doit probablement être très grand et la section du serpentin risque d'être trop petite pour pouvoir l'assurer.
Je ne sais pas comment cela se calcule, mais je vais tenter un essai:
Si tu veux évaporer 5% du volume par heure, cela donne 5 l d'eau à évaporer par hl de moût. Or, il faut 2260 kJ pour évaporer un litre d'eau à 100 degrés.
Pour un brassin de 300 litres, tu devras donc évaporer 15 litres et pour cela, tu devras bourrer au moins 34000 kJ d'énergie à l'heure dans ta cuve.
Dans le cas d'eau surchauffée à 120 degrés et sous 2 bars de pression, cela veut dire que tu dois chasser au moins 34000/(505-419)= 500 litres d'eau surchauffée par heure à travers ton serpentin.
Hum, cela me semble peu, mais il y a peut-être une erreur dans mon calcul.


Vapeur basse pression
Il serait aussi possible de chauffer à la vapeur comme nous le faisons aussi. Nous avons deux cuves à double manteau prévu pour cette application. Je ne sais pas si ca pourrait marcher avec le serpentin d'un tank à lait, mais c'est probable, pour autant que le serpentin supporte la vapeur sous basse pression à 0,5 bar par exemple, avec une marge de sécurité.
Tu dois pouvoir tester ton serpentin à l'aide d'une pompe d'épreuve empruntable chez un installateur sanitaire, comme nous l'avons fait aussi.
La vapeur à 100 degrés contient beaucoup plus d'énergie thermique que l'eau à 100 degrés, plus précisément 2676 kJ/kg contre 419 kJ/kg, la différence étant la chaleur latente de vaporisation.
La vapeur est donc très supérieure par rapport à sa capacité de transport de chaleur.
Pour évaporer 15 litres d'eau à l'heure, il faut au moins 15 kg de vapeur, plus une marge pour compenser les pertes. Logique.

Une chaudière à vapeur de 20-25 kg de vapeur à l'heure devrait donc suffire pour chauffer 300 litres à 1/2 degré par min et à évaporer un peu plus de 15 l de moût à l'heure.

J'ai récemment vu une petite chaudière d'occasion à 40 kg heure à vendre sur un site en Allemagne, je vais tâcher de retrouver l'adresse. Avec ca, tu dois sûrement pouvoir brasser 400 litres en chauffant à un peu moins de 1 degré par minute, de manière super flexible et sans aucun risque de brûler ta trempe.
Mais, ne nous emballons pas, le matos pour la vapeur c'est cher... mais il est possible d'économiser beaucoup en faisant soi-même, comme c'était dans notre cas.
Mais, n'oublions pas que la vapeur est dangereuse, tout comme l'eau surchauffée !


L'article qui m'a servi de référence a été récemmnt cité dans ce forum et c'est précisément cet article qui nous a guidé il y a quelques années pour réaliser notre nouvelle brasserie.

Lien vers l'article: http://www.hbd.org/brewery/library/SteInjCS1295.html

Que dieu me pardonne si j'ai commis des erreurs dans les calculs ci dessus.
Je ne suis ni physicien, ni un crack en mathématiques, mais plustôt un bricoleur intuitif.
L'ordre de grandeur me semble tout de même correct, si je compare la performance de notre nano-brasserie électrique, ou encore notre micro-brasserie à vapeur.
Tout commentaire ou correction est la bienvenue.

Bon courage !

Scargot

[toto]

hello,

J'ai déjà réussi à faire un brassin de 300L avec 2 petits bruleurs de 9.2kw. pour monter de 75 à l'ébu j'ai du mettre environ 1 heure.

Pour calculer la puissance nécéssaire

puissance en Watts= (température finale - température initiale) * volume * 1.16 (ça c'est pour de l'eau)/ temps en heure que tu veux mettre pour monter à l'ébu

bye
Toto

[bandiat]

Je fais des brassins de 300l dans un tank à lait modifié de 450l, je chauffe avec un brûleur triple couronnes de 36 KW, pas de problème au moins jusqu'à aujourd'hui.

[bandiat]

Je fais des brassins de 300l dans un tank à lait modifié de 450l, je chauffe avec un brûleur triple couronnes de 36 KW, pas de problème au moins jusqu'à aujourd'hui.

[scargot]

hello Bandiat,

Bravo pour ton montage, c'est très certainement la solution la plus simple et la meilleur marché. Personellement, je n'ai pas d'expérience avec ce type de montage, mais je connais aussi deux personnes chauffant sans problème des volumes de 5-10 hl directement au gaz. Mais ils se servent de cuves en cuivre.

Séb m'avait demandé mon avis en MP par rapport aux autres options, raison pour laquelle j'ai tenté de faire ce calcul.

Mis à par ça, j'aurais encore une quelques questions à poser:
Tu as démonté le fond de ta cuve à lait ? tu as enlevé le double fond avec le serpentin ? C'est construit comment ? il y a une isolation sous le serpentin ?

Dans le cas de ma cuve, les tubes en cuivre s'engouffrent dans la paroi latérale de la cuve, ils semblent pris en sandwich entre les deux parois du fond en inox qui me parrait assez épais. C'est soudé tout autour, je ne sais pas comment c'est assemblé... et j'ai pas de raison de démonter puisque c'est ma cuve filtre, mais je serais malgré tout intéressé de savoir.

Salutations

Scargot