Thomas delaite - conception d'une nouvelle centrale d'énergie pour un procédé de brassage

Conception d’une nouvelle
centrale d’énergie pour un
procédé de brassage
Thomas.delaite@henallux.be
Thomas Delaite

Plan de la présentation
1Thomas Delaite | Journée des chercheurs HE
1. Présentation de la Brasserie
2. Processus de brassage
3. Types de salle à brasser
4. Bilan énergétique et cycles temporels
5. Cuve de soutirage et garde chaude
6. Bâche à eau chaude
7. P&ID
8. Conclusion
Brasserie de la Lesse

Une coopérative sociale fondée en 2011 à Eprave
 Relocalisation de l’économie
 Création d’activité en milieu rural
 Ecologie
Une production en expansion
 4 salariés
 6 administrateurs
 Près de 300 collaborateurs
Présentation de la brasserie
2Brasserie de la Lesse
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Production[hl]
Annnée
Production
PRÉSENTATION | PROCESSUS | SALLES À BRASSER | BILAN ÉNERGÉTIQUE | GARDE CHAUDE | BÂCHE | P&ID | CONCLUSION
Thomas Delaite | Journée des chercheurs HE

Quatre phases
 Brassage
 Fermentation
 Garde froide
 Soutirage - garde chaude
Un processus rigoureux
 Respect des températures et durées
 Chauffe à 1°C/min pour le brassage
Processus de brassage

Brassage de 20 hL
 Préparation : 1200 L - 57 °C
 Empâtage : 400 kg malt et chauffe à 65°C
 1e palier : maintien à 65°C – 60 minutes
 Chauffe à 77°C
 Fin paliers : maintien à 77°C – 10 minutes
 Transfert en filtration et repos maische
 Recirculation et filtration – 1400L – 78°C – 150 minutes
 Ebullition : 100°C – 90 minutes
 Whirlpool : 100°C – 20 minutes
 Refroidissement : échangeur – 22°C  Récupération 2000 L – 80°C
4Brasserie de la LesseThomas Delaite | Journée des chercheurs HE

Fermenteur
 22°C – 36h
 Montée à 24°C – 36h
 Repos 4 jours
Garde froide
 Descente à 3°C – 12h
 2 semaines à 3°C
Soutirage et garde chaude
 2 semaines à 22°C (4 dans le futur)
5Brasserie de la LesseThomas Delaite | Journée des chercheurs HE

3Cu1Ch
 Chauffe/ébullition
 Filtration
 Whirlpool
3Cu2Ch
 Chauffe
 Filtration
 Ebullition/ Whirlpool
4Cu2Ch
 Chauffe
 Filtration
 Ebullition
 Whirlpool
Salles à brasser

Bilan énergétique (EES)
𝑬 𝑷 Récupération
Chauffe 1 226 MJ 83,7 kW
1er palier 77 MJ 160,5 kW
Maintien 1er palier 1,16 MJ 0, 3 kW
Chauffe fin paliers 69 MJ 96kW
Maintien fin palier 0,25 MJ 0, 4 kW
Chauffe filtration 386 MJ 97,65 kW
Maintien filtration 3,75 MJ 0,4 kW 800 kg drèches humides à 80%
Ebullition 200 MJ 151,7 kW
Maintien ébullition 386 MJ 97,65 kW Evaporation de 50L
Whirlpool 0,7 MJ 0,6 kW
Refroidissement final - (239 kW) 2000 L à 80°C
Maintien fermentation 40 MJ 0,3 kW
Garde froide 178 MJ 1,3 kW
Maintien garde froide 110 MJ 0,1 kW
Garde chaude 180 MJ 4,3 kW
Nettoyage 373 MJ -
Total 1851 MJ -

Réalisation de 2-3-4 brassins successifs
Cycles temporels
𝑻 𝑩 𝑻 𝑵 𝑻 𝒔𝒖𝒑 𝑽𝒊 𝑽 𝑭 𝑷
3Cu1Ch-2B 13ℎ24 15ℎ54 6ℎ12 3050 𝐿 3000 𝐿 161 𝑘𝑊
3Cu2Ch-2B 12ℎ27 14ℎ57 5ℎ15 3450 𝐿 3600 𝐿 161 𝑘𝑊
4Cu2Ch90’-2B 11ℎ22 13ℎ52 4ℎ10 4550 𝐿 4350 𝐿 298 𝑘𝑊
4CU2Ch50’-2B 10ℎ02 12ℎ32 3ℎ30 4450 𝐿 4350 𝐿 160 𝑘𝑊
3Cu1Ch-3B 19ℎ36 22ℎ06 6ℎ12 3050 𝐿 3250 𝐿 161 𝑘𝑊
3Cu2Ch-3B 17ℎ42 20ℎ12 5ℎ15 3450 𝐿 3950𝐿 161 𝑘𝑊
4Cu2Ch90’-3B 15ℎ32 18ℎ02 4ℎ10 4450𝐿 4550 𝐿 298𝑘𝑊
4CU2Ch50’-3B 13ℎ32 16ℎ02 3ℎ30 4450 𝐿 4550 𝐿 160𝑘𝑊
3Cu1Ch-4B 25ℎ48 28ℎ18 6ℎ12 3050 𝐿 3500 𝐿 161 𝑘𝑊
3Cu2Ch-4B 22ℎ57 25ℎ27 5ℎ15 3450 𝐿 4300 𝐿 161𝑘𝑊
4Cu2Ch90’-4B 19ℎ42 22ℎ12 4ℎ10 4450 𝐿 4800 𝐿 298𝑘𝑊
4CU2Ch50’-4B 17ℎ02 19ℎ32 3ℎ30 4450 𝐿 4800 𝐿 160 𝑘𝑊

Besoins deux brassins
Chaudière vapeur
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Puissance[kW]
Temps [min]
Puissance vapeur - 2 Brassins

Cuve soutirage
Idée : réchauffer la bière avant la garde chaude
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4 5 6 7
TEMPÉRATURE[°C]
EPAISSEUR ISOLANT [CM]
Température soutirage
Été-24h Été-36h Hiver-24h Hiver-36h

Garde chaude
Assez d’énergie dans la bâche?
19, 75.44 25, 75.45
68
70
72
74
76
78
80
82
0 10 20 30 40 50 60
TEMPÉRATURE[°C]
TEMPS [H]
Evolution température bâche à eau chaude (limites
pour bière à 10 °C avec nettoyage soutireuse)
Eté (25°C) [°C] Hiver (8°C) [°C] Limites 4 brassins

Bâche chaude
Volume disponible
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Volume[L]
Temps [min]
Volume bâche chaude - 4 Brassins

P&ID

Conclusion
Brasser de la bière
 Complexité, précision et rigueur
 Procédé très énergivore
De nombreux choix sont possibles
 Salle à brasser : cycles temporels  aide à la décision
 Réutilisation d’énergie
Travail de collaboration
 Avec le client et les autres collaborateurs (architectes,…)
 Avec les sous-traitants
 Elaboration du P&ID complet

Merci de votre attention

Annexes

Panneaux thermiques pour chauffer un tampon
Echange avec la bâche via échangeur contre-courant
Panneaux solaires
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
TEMPÉRATURE[°C]
TEMPS [H]
Température Saint-Hubert

Influence de la taille de tampon
Panneaux solaires
27.5
29.5
31.5
33.5
35.5
37.5
39.5
41.5
43.5
500 1500 2500 3500 4500 5500 6500 7500 8500 9500 10500 11500 12500 13500 14500 15500
TEMPÉRATUREBÂCHE[°C]
TAILLE BALLON TAMPON [L]
Taille ballon tampon - Moyenne annuelle -
Spanneaux=16m² KglS=10 000 W/K
Taille ballon tampon Poly. (Taille ballon tampon)

Influence du nombre de panneaux
Panneaux solaires
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
SPANNEAUX [M²]
Surface de panneaux - Moyenne annuelle - KglS=10 000
W/K V=5 000 L

Influence de l’échangeur (𝐾𝑔𝑙S)
Panneaux solaires
48.72384615
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
0 4000 8000 12000 16000 20000 24000 28000 32000 36000 40000
KGLS ÉCHANGEUR [W/K]
Echangeur - Moyenne annuelle - Spanneaux=16m²
V=5 000 L
Taille échangeur Echangeur actuel Series3 Poly. (Taille échangeur)

Influence de l’échangeur (efficacité ε)
Panneaux solaires
0.9452
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
0 4000 8000 12000 16000 20000 24000 28000 32000 36000 40000
EFFICACITÉ
KGLS ÉCHANGEUR [W/K]
Efficacite - Spanneaux=16m² V=5 000 L
Taille échangeur Echangeur actuel Series3 Poly. (Taille échangeur)

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Notes de l'éditeur