Thiết kế nhà máy sản xuất bia chai Lager đen năng suất 20 triệu lítnăm sử dụng nguyên liệu gồm 90% malt nền và 10% malt đen

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Hán Minh Anh MSSV: 20174400 1. Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia chai Lager đen năng suất 20 triệu lítnăm sử dụng nguyên liệu gồm 90% malt nền và 10% malt đen 2. Các số liệu ban đầu: Nguyên liệu: 90% malt nền và 10% malt đen Độ đường ban đầu :12ºBx Nồng độ cồn trong sản phẩm: 5º   MỤC LỤC CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Tổng quan về bia đen 1.1.1. Bia đen là gì – Lịch sử phát triển của bia đen 1.1.2. Thị trường bia đen trên thế giới 1.1.3. Thị trường bia đen tại Việt Nam 1.1.4. Các phương pháp sản xuất bia đen 1.2 Lựa chọn sản phẩm của nhà máy 1.3. Lựa chọn địa điểm xây dựng và năng suất nhà máy 1.3.1. Yêu cầu lựa chọn địa điểm xây dựng 1.3.2. Vị trí địa lý và giao thông 1.3.3. Cơ sở hạ tầng 1.3.4. Nguồn nhân lực 1.3.4. Nguồn cung cấp nguyên liệu CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 2.1. Lựa chọn nguyên liệu 2.1.1. Malt đại mạch 2.1.3. Hoa houblon 2.1.4. Nước 2.1.5. Nấm men 2.1.6. Các nguyên liệu phụ trợ 2.2. Lựa chọn và thuyết minh quy trình công nghệ 2.2.1. Xử lý Malt 2.2.2. Nghiền Malt 2.2.3. Đường hoá 2.2.4. Lọc dịch đường 2.2.5. Nấu hoa 2.2.6. Lắng trong 2.2.7. Làm lạnh dịch đường 2.2.8. Lên men bia 2.2.9. Lọc trong bia 2.2.10. Bão hoà CO2 2.2.11. Hoàn thiện sản phẩm 2.3.12. Quy trình CIP 2.2.13. Hệ thống xử lý nước thải CHƯƠNG 3: LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 3.1. Lập kế hoạch sản xuất 3.2. Tính cân bằng sản phẩm 3.2.1. Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn 3.2.2. Tính lượng malt 3.2.3. Tính lượng bã malt 3.2.4. Tính lượng hoa houblon 3.2.5. Tính lượng men giống 3.2.6. Tính nồng độ cồn 3.2.7. Tính lượng CO2 3.2.8. Tính nguyên liệu phụ trợ CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 4.1. Xử lý nguyên liệu 4.1.1. Silo nhập liệu 4.1.2. Thiết bị vận chuyển nguyên liệu nhập vào silo 4.1.3. Thiết bị vận chuyển nguyên liệu đến nơi sản xuất 4.1.4. Hệ thống sàng và tách sạn 4.1.5. Hệ thống cân và nghiền nguyên liệu 4.2. Phân xưởng nấu 4.2.1. Thiết bị hồ hoá 4.2.2. Thiết bị đường hoá 4.2.3. Thiết bị lọc bã 4.2.4. Thiết bị nấu hoa   CHƯƠNG I: LẬP LUẬN KINH TẾ XÃ HỘI 1.1. Tổng quan về bia đen 1.1.1 Bia đen là gì? – Lịch sử phát triển bia đen Bia đen, đúng như tên gọi của nó, là thức uống có cồn được lên men từ hỗn hợp các loại nguyên liệu: lúa mạch, hoa houblon và nước. Đặc biệt hơn, nó có màu sẫm tối, thường là nâu hoặc đen. Về lịch sử phát triển của bia đen, loại bia này chính thức phổ biến vào thế kỉ thứ 18, khi sản xuất bia ngày càng được công nghiệp hóa với quy mô lớn. Hai loại bia đen phổ biến nhất khi đó và vẫn còn được ưa chuộng đến tận bây giờ là Stout và Porter. Porter được ra đời trước vào đầu năm 1721 tại Luân Đôn (Anh Quốc) và nhanh chóng trở nên phổ biến bởi hương vị đậm đà cũng như có giá thành rẻ hơn các loại bia khác1. Trong vài thập kỉ, quy mô của các nhà máy sản xuất Porter đã phát triển vượt bậc chưa từng thấy khi một lượng lớn bia được xuất khẩu sang Ireland1. Người làm được điều này chính là Arthur Guinness, cha đẻ của hãng bia đen Guinness lừng danh thế giới. Hình 1: Sản phẩm bia đen Porter của Guinness Bia Stout thực ra chính là biến thể từ Porter. Do sự phát triển của bia Porter, có rất nhiều thương hiệu bia được ra đời, trong đó, có Stout Porter, sau này được gọi tắt là Stout, để chỉ các loại bia đen có hương vị mạnh mẽ, đậm đà hơn. Không chỉ tại Anh Quốc mà các nước Châu Âu khác cũng rất ưa chuộng bia đen, trong số đó không thể không kể đến Đức, nơi được mệnh danh là “vương quốc bia”. Schwarzbier, một loại bia đen lâu đời của Đức (từ năm 1543) cũng rất nổi tiếng và được xuất khẩu đi nhiều quốc gia trên thế giới2. Khác với các loại bia đen có nguồn gốc từ Anh, Schwarzbier cùng một số loại bia khác tại Đức chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp lên men lạnh. 1.1.2. Thị trường bia đen trên thế giới

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hán Minh Anh MSSV: 20174400 Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia chai Lager đen suất 20 triệu lít/năm sử dụng nguyên liệu gồm 90% malt 10% malt đen Các số liệu ban đầu: - Nguyên liệu: 90% malt 10% malt đen Độ đường ban đầu :12ºBx Nồng độ cồn sản phẩm: 5º MỤC LỤC CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Tổng quan bia đen 1.1.1 Bia đen – Lịch sử phát triển bia đen 1.1.2 Thị trường bia đen giới 1.1.3 Thị trường bia đen Việt Nam 1.1.4 Các phương pháp sản xuất bia đen 1.2 Lựa chọn sản phẩm nhà máy 1.3 Lựa chọn địa điểm xây dựng suất nhà máy 1.3.1 Yêu cầu lựa chọn địa điểm xây dựng 1.3.2 Vị trí địa lý giao thông 1.3.3 Cơ sở hạ tầng 1.3.4 Nguồn nhân lực 1.3.4 Nguồn cung cấp nguyên liệu CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 2.1 Lựa chọn nguyên liệu 2.1.1 Malt đại mạch 2.1.3 Hoa houblon 2.1.4 Nước 2.1.5 Nấm men 2.1.6 Các nguyên liệu phụ trợ 2.2 Lựa chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ 2.2.1 Xử lý Malt 2.2.2 Nghiền Malt 2.2.3 Đường hoá 2.2.4 Lọc dịch đường 2.2.5 Nấu hoa 2.2.6 Lắng 2.2.7 Làm lạnh dịch đường 2.2.8 Lên men bia 2.2.9 Lọc bia 2.2.10 Bão hoà CO2 2.2.11 Hoàn thiện sản phẩm 2.3.12 Quy trình CIP 2.2.13 Hệ thống xử lý nước thải CHƯƠNG 3: LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 3.1 Lập kế hoạch sản xuất 3.2 Tính cân sản phẩm 3.2.1 Tính lượng bia dịch đường qua giai đoạn 3.2.2 Tính lượng malt 3.2.3 Tính lượng bã malt 3.2.4 Tính lượng hoa houblon 3.2.5 Tính lượng men giống 3.2.6 Tính nồng độ cồn 3.2.7 Tính lượng CO2 3.2.8 Tính nguyên liệu phụ trợ CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 4.1 Xử lý nguyên liệu 4.1.1 Silo nhập liệu 4.1.2 Thiết bị vận chuyển nguyên liệu nhập vào silo 4.1.3 Thiết bị vận chuyển nguyên liệu đến nơi sản xuất 4.1.4 Hệ thống sàng tách sạn 4.1.5 Hệ thống cân nghiền nguyên liệu 4.2 Phân xưởng nấu 4.2.1 Thiết bị hồ hoá 4.2.2 Thiết bị đường hoá 4.2.3 Thiết bị lọc bã 4.2.4 Thiết bị nấu hoa CHƯƠNG I: LẬP LUẬN KINH TẾ XÃ HỘI 1.1 Tổng quan bia đen 1.1.1 Bia đen gì? – Lịch sử phát triển bia đen Bia đen, tên gọi nó, thức uống có cồn lên men từ hỗn hợp loại nguyên liệu: lúa mạch, hoa houblon nước Đặc biệt hơn, có màu sẫm tối, thường nâu đen Về lịch sử phát triển bia đen, loại bia thức phổ biến vào kỉ thứ 18, sản xuất bia ngày cơng nghiệp hóa với quy mô lớn Hai loại bia đen phổ biến cịn ưa chuộng đến tận Stout Porter Porter đời trước vào đầu năm 1721 Luân Đôn (Anh Quốc) nhanh chóng trở nên phổ biến hương vị đậm đà có giá thành rẻ loại bia khác[1] Trong vài thập kỉ, quy mô nhà máy sản xuất Porter phát triển vượt bậc chưa thấy lượng lớn bia xuất sang Ireland[1] Người làm điều Arthur Guinness, cha đẻ hãng bia đen Guinness lừng danh giới Hình 1: Sản phẩm bia đen Porter Guinness Bia Stout thực biến thể từ Porter Do phát triển bia Porter, có nhiều thương hiệu bia đời, đó, có "Stout Porter", sau gọi tắt Stout, để loại bia đen có hương vị mạnh mẽ, đậm đà Không Anh Quốc mà nước Châu Âu khác ưa chuộng bia đen, số khơng thể khơng kể đến Đức, nơi mệnh danh “vương quốc bia” Schwarzbier, loại bia đen lâu đời Đức (từ năm 1543) tiếng xuất nhiều quốc gia giới[2] Khác với loại bia đen có nguồn gốc từ Anh, Schwarzbier số loại bia khác Đức chủ yếu sản xuất phương pháp lên men lạnh 1.1.2 Thị trường bia đen giới Thị trường bia đen toàn cầu có tốc độ tăng trưởng kép (CAGR) 4.1% giai đoạn dự báo từ năm 2020-2025[3] Động lực thúc đẩy cho tăng trưởng nhu cầu đồ uống có cồn ngày lớn, với tốc độ thị hóa nhanh chóng thu nhập bình quân tăng nước phát triển Về mặt địa lý, Châu Âu chiếm thị phần lớn thị trường bia đen tồn cầu có nguồn gốc từ Đức phổ biến sang nước xung quanh[3] Song song với đó, thị trường bia đen Châu Á - Thái Bình Dương nhận thấy tăng trưởng vượt bậc để đáp ứng số lượng lớn nhu cầu tiêu thụ đồ uống có cồn quốc gia khu vực này[3] Điển hình Trung Quốc Ấn Độ với số lượng lớn nhà máy sản xuất bia đầu tư nghiên cứu việc sáng tạo, phát triển sản phẩm thúc đẩy thị trường bia đen quốc gia Hình 2: Bản đồ phân bố thị trường bia đen theo khu vực giới[3] 1.1.3 Thị trường bia đen Việt Nam Dù cho Việt Nam gặp khó khăn tác động đại dịch COVID-19, nhiên, lượng tiêu thụ đồ uống có cồn nước ta tiếp tục tăng Theo kết khảo sát mức sống dân cư năm 2020 vừa Tổng cục Thống kê công bố, lượng tiêu thụ rượu bia tăng năm 2020, từ 0,9 lít/người/tháng năm 2018 lên 1,3 lít/người/tháng năm 2020[4] Điều cho thấy thị trường bia nói chung Việt Nam khả quan đáng để đầu tư năm tới Nói riêng bia đen, khơng phổ biến bia vàng truyền thống, song dần chiếm ưa chuộng từ người tiêu dùng Bằng chứng nhà hàng lớn phục vụ bia tươi Việt Nam Hoa Viên, Lion, GoldMalt thiếu bia đen thực đơn Thậm chí, ngày Hoa Viên bán từ 800 - 900 lít bia, đó, tỷ lệ sản xuất bia đen 4/6, tức 40% bia đen 60% bia vàng (còn tỷ lệ bia đen Lion 45%)[5] Ngồi nhà hàng bia thủ cơng, doanh nghiệp lớn trọng phân khúc bia đen Các “ông lớn” ngành bia Heineken, AB InBev cho mắt thương hiệu bia đen riêng Tại Việt Nam, phần nhiều bia đen từ nước nhập vào để tiêu thụ, song, có tập đồn, cơng ty đứng sản xuất bia đen nội địa Điển hình tập đồn Hương Sen với nhãn hiệu bia đen Đại Việt quen thuộc với người tiêu dùng nước Từ phân tích trên, đánh giá thị trường bia đen Việt Nam có nhiều điểm mạnh để khai thác, đầu tư như: thị trường nội địa cạnh tranh; nhu cầu người dùng ngày tăng; thị hiếu người dùng ưa thích sản phẩm mới, hương vị 1.1.4 Các phương pháp sản xuất bia đen Tương tự bia vàng, bia đen nói chung chia thành hai dịng Ale Lager Sở dĩ chia khác điển hình phương pháp lên men hai dòng bia + Về dòng bia Ale, loại bia sản xuất phương pháp lên men nhiệt độ cao so với bia Lager (15-26ºC) Trong trình lên men, tạo nhiều este, hương liệu thứ cấp sản phẩm tạo mùi khác, kết bia tạo có mùi vị táo, lê, dứa,… Do thời gian lên men ngắn tạo nhiều hương vị khác nên nhà hàng bia thủ công ưa chuộng dòng bia + Về dòng bia Lager, loại bia sản xuất phương pháp lên men chìm với nhiệt độ tương đối thấp, thường lên men – 12ºC (lên men chính) – 4ºC (lên men phụ) Đây loại bia nhiều doang nghiệp lớn đưa vào sản xuất phương pháp giúp dễ dàng kiểm sốt q trình lên men hơn, tạo sản phẩm với chất lượng đồng Bảng 1.1 So sánh bia Ale bia Lager[6] Phương pháp lên Bia Ale Bia Lager Lên men Lên men chìm men Nhiệt độ lên men Nhiệt độ thường từ 15 – 26ºC Thời gian lên men cao, Nhiệt độ thấp hơn, thường lên men – 12ºC (lên men chính) – 4ºC (lên men phụ) Nhanh Lâu Lượng hoa bia Nhiều giúp Ít trình lên men nhiệt độ cao lên men nhiệt độ thấp bảo quản tốt Cảm quan Hương vị đậm đà, Hương vị nhẹ với màu sắc đục hơn, độ nhàng, với màu sắc cồn cao hơn, có vị đắng hơn, độ cồn thấp hơn, đắng 1.2 Lựa chọn sản phẩm nhà máy: Sau nghiên cứu tình sở thích người tiêu dùng thị trường nhà máy định sản xuất sản phẩm bia đen dạng chai thủy tinh (do thời gian bảo quản lâu bia giá thành sản xuất rẻ so với bia lon) Về phương pháp sản xuất, nhà máy lựa chọn sản xuất bia đen Lager với quy mô sản xuất lớn, phương pháp giúp dễ dàng kiểm sốt q trình lên men hơn, dễ đồng hóa quy trình chất lượng sản phẩm Sản phẩm nhà máy sản xuất phải đạt tiêu chất lượng sau: Bảng 1.2 Chỉ tiêu cảm quan sản phẩm ST T Tên tiêu 11 Màu sắc Yêu cầu Sản phầm nhà TCVN 6057: [7] máy 2013 17-20 SRM Đặc trưng cho loại sản phẩm 22 Mùi Có vị đắng mùi Đặc trưng bia thơm đặc trưng hoa sản xuất từ hoa houblon houblon, khơng có mùi vị lạ malt đại mạch, khơng có mùi vị lạ Bọt Bọt mịn, có độ bền Khi rót cốc có bọt định mịn, đặc trưng cho loại sản phẩm Trạn Dạng lỏng, bia trong, có độ sánh bảo quản chai vị 33 44 g thái Dạng lỏng, Bảng 1.3 Chỉ tiêu hoá học sản phẩm Yêu cầu ST Tên tiêu Sản phẩm TCVN nhà máy 6057: 2013[7] T 11 Hàm lượng chất hoà tan ban đầu, % khối lượng 20oC 12oBx ≥10,5 22 Hàm lượng etanol, % thể tích 20oC ≥4 33 Hàm dioxit, g/l ≥5 44 Độ axit, số mililit dung dịch natri hydroxit (NaOH) M để trung hịa 100 ml bia đuổi hết khí cacbonic (CO2) ≤1,6 ≤1,6 55 lượng cacbon Độ đắng, BU 18 Tự công bố 66 Hàm lượng diaxetyl, ≤0,2 ≤0,2 mg/l, Bảng 1.4 Chỉ tiêu vi sinh vật sản phẩm Yêu cầu ST Tên tiêu Sản phẩm QCVN – T nhà máy 11 Tổng số VSV hiếu khí, CFU/ ml 3:2010[8] 1000 1000 22 E.coli, CFU/ ml 0 33 Cl.perfringens, CFU/ml 0 44 Coliforms, CFU/ml 0 55 Strep.feacal, CFU/ml 0 100 100 66 Tổng số nấm men nấm mốc, CFU/ml sản phẩm 1.3 Lựa chọn địa diểm xây dựng suất nhà máy 1.3.1 Yêu cầu lựa chọn địa điểm xây dựng: Nhà máy hoạt động với quy mô tương đối lớn, trực tiếp sản xuất tạo sản phẩm, chịu trách nhiệm an toàn, chất lượng sản phẩm Do đó, địa bàn xây dựng nhà máy cần đảm bảo yêu cầu sau: + Nhà máy cần có sở hạ tầng vững chắc, phù hợp với kế hoạch quy hoạch chung tỉnh/ thành phố địa phương xây dựng nhà máy + Nhà máy phải đặt vùng cung ứng nguyên liệu phù hợp thị trường tiêu thụ sản phẩm + Hệ thống giao thông điện nước thuận tiện cho việc sản xuất, kinh doanh, vận chuyển nguyên vật liệu sản phẩm + Khí hậu thời tiết phù hợp, thuận lợi, xảy thiên tai + Nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu sản xuất + Đảm bảo yêu cầu vệ sinh môi trường nước thải nhà máy Dựa vào yêu cầu dự thầu kinh phí xây dựng nhà máy, nhà máy xây dựng Khu Công Nghiệp (KCN) Sài Đồng B, quận Long Biên, thành phố Hà Nội Đây KCN lớn với nhiều đặc điểm thuận lợi vị trí địa lý, giao thơng có sở hạ tầng cơng trình phụ trợ đầy đủ 1.3.2 Vị trí địa lý giao thơng Bảng 4.7: Thơng số kỹ thuật thùng CIP Thơng số Đường kính Đường kính ngồi Chiều cao trụ Chiều cao nắp Chiều cao đáy Chiều cao thiết bị Dung tích tồn phần Kích thước 1800 mm 1810 mm 2700 mm 180 mm 180 mm 4300 mm 7,35 m3 4.3 Tính tốn thiết bị phân xưởng lên men: 4.3.1 Thiết bị lên men:  Tính tốn kích thước thiết bị + Mỗi ngày nhà máy nấu mẻ nên thể tích dịch chứa thiết bị lên men là: 43,16 x = 86, 32 (m3) + Chọn thiết bị lên men chế tạo thép khơng gỉ có thân trụ, đáy cơn, bên ngồi có khoang lạnh Ngồi ra, cịn trang bị hệ thống sục khí, van, nhiệt kế, kính quan sát, có lớp bảo ơn, cửa cấp/tháo dịch men, cửa vệ sinh, đường ống CIP, cửa lấy mẫu + Các thông số kỹ thuật thiết bị lên men bao gồm:       D: đường kính (m) h1: chiều cao đáy (m) h2: chiều cao thân trụ chứa dịch đường (m) h3: chiều cao thân trụ không chứa dịch đường (m) h4: chiều cao phần nắp (m) �: góc đáy = 60o Hình 4.7: Thiết bị lên men + Khi đưa dịch vào tank lên men, dịch lấp đầy phần đáy phần thân trụ thiết bị nên ta có: Vd = Vtrụ + Vcôn = 86, 32 (m3) lại có: Vtrống = 20-30% Vd Chọn Vtrống = 25% Vd = 0,25 x 86,32 = 21, 58 (m3) + Người ta chọn h2 : D = – (tùy theo thể tích dịch lên men Vd) Vd 100 m3 h2 /D = 1,7 – Vì Vd = 86,32 m3 >50 m3 nên chọn h2 /D = 1,5 => h2= 1,5D; Phần nắp hình chỏm cầu có tỉ lệ h4/D = 0,1 – 0,2, chọn h4 = 0,15D => + Thể tích thiết bị lên men chứa dịch tính theo cơng thức: => (m3) => D = 3,95 (m) + Chọn D = m => h1= 3,5 m; h2 = m; h4 = 0,6 m + Lại tích trống tính cơng thức: + Vậy thể tích thực tank lên men là: == 112 (m3) + Thiết bị lên men có lớp bảo ơn dày 100mm chiều dày thiết bị 10mm nên đường kính ngồi thiết bị là: Dng = + (0,1 + 0,01) x 2= 4,22 (m) + Chiều cao thiết bị là: H = h1+ h2 + h3+ h4 = 3,5 + + 1,72 + 0,6 = 11,82 m  Tính số tank lên men + Số lượng tank lên men tính theo cơng thức: Trong đó: V: thể tích dịch lên men ngày Vt : thể tích dịch lên men cho vào tank : số tank dự trữ T : tổng số ngày cho chu kì lên men - Lên men ngày - Lên men phụ mât ngày - ngày để sửa chữa vệ sinh => T = 6+8+1 = 15 (ngày) + Vậy số lượng tank lên men nhà máy cần là: = 16 (tank) Bảng 4.8: Thông số kỹ thuật thiết bị lên men Thơng số Đường kính Đường kính ngồi Chiều cao thân trụ (h2+h3) Chiều cao nắp (h4) Chiều cao đáy (h1) Chiều cao thiết bị Dung tích tồn phần Số tank Kích thước 4000 mm 4220 mm 7720 mm 600 mm 3500 mm 11820 mm 112 m3 16 tank 4.3.2 Tính thiết bị nhân giống + Ta chọn thiết bị nhân men cấp tích hữu ích 8% thể tích dịch lên men thùng lên men thiết bị nhân men cấp tích hữu ích 20% thể tích thiết bị nhân men cấp + Sử dụng thiết bị hình trụ làm thép khơng gỉ, đáy nắp hình chỏm cầu, có trang bị hệ thống sục khí, van, nhiệt kế, kính quan sát Chiều cao phần đáy h1 (m), h1= 0,1D Chiều cao phần trụ chứa dịch đường h2, (m), h2 = D Chiều cao phần trụ không chứa dịch đường h3 (m), Vtrống = 25%Vd Chiều cao phần nắp h4 (m), h4 = 0,1D D: đường kính thiết bị, (m) Hình 4.8: Thiết bị nhân giống + Thể tích hữu ích thiết bị tính theo cơng thức:  Thiết bị nhân giống cấp + Vì thùng nhân giống cấp tích hữu ích 8% thể tích dịch lên men thùng lên men bằng: = 6,91 (m3) + Lại có => => D = 2,03 (m) + Chọn D = 2,1m => h1=0,21 (m); h2= 2,1m; h4= 0,21m + Thể tích trống thiết bị: Vtrống = 25%Vd = 25% x 6,91 = 1,73 (m3) tính theo cơng thức: + Vậy thể tích thực tank lên men là: + Thiết bị có lớp bảo ôn dày 100mm chiều dày thiết bị 10mm nên đường kính ngồi thiết bị là: Dng = 2,1 + (0,1 + 0,01) x 2= 2,32 (m) + Chiều cao thiết bị là: H = h1+ h2 + h3+ h4 = 0,21 + 2,1 + 0,5 + 0,21 = 3,02 m Bảng 4.8: Thông số kỹ thuật thiết bị nhân giống cấp Thơng số Đường kính Đường kính ngồi Chiều cao thân trụ (h2+h3) Chiều cao nắp (h4) Chiều cao đáy (h1) Chiều cao thiết bị Dung tích tồn phần Kích thước 2100 mm 2320 mm 2600 mm 210 mm 210 mm 3020 mm 9,77 m3  Thiết bị nhân giống cấp 2: + Thiết bị nhân giống cấp tích hữu ích 20% thể tích thiết bị nhân men cấp bằng: = 1,38 (m3) + Lại có => => D = 0,77 (m) + Chọn D = 0,8m => h1=0,08 (m); h2= 0, 8m; h4= 0,08m + Thể tích trống thiết bị: Vtrống = 25%Vd = 25% x 1,38 = 0,35 (m3) tính theo cơng thức: + Vậy thể tích thực tank lên men là: + Thiết bị có lớp bảo ơn dày 100mm chiều dày thiết bị 10mm nên đường kính ngồi thiết bị là: Dng = 0,8 + (0,1 + 0,01) x 2= 1,02 (m) + Chiều cao thiết bị là: H = h1+ h2 + h3+ h4 = 0,08 + 0,8 + 0,7 + 0,08 = 1,66 m Bảng 4.8: Thông số kỹ thuật thiết bị nhân giống cấp Thơng số Đường kính Đường kính ngồi Chiều cao thân trụ (h2+h3) Chiều cao nắp (h4) Chiều cao đáy (h1) Chiều cao thiết bị Dung tích tồn phần Kích thước 800 mm 1020 mm 1500 mm 80 mm 80 mm 1660 mm 0,55 m3 4.3.3 Thiết bị chứa men sữa: + Ta có lượng men sữa thu hồi ngày là: 864 L = 0,864 m3 +Ta chọn thiết bị nhân men cấp tích hữu ích 8% thể tích dịch lên men thùng lên men thiết bị nhân men cấp tích hữu ích 20% thể tích thiết bị nhân men cấp + Sử dụng hình trụ làm thép khơng gỉ, đáy nắp hình chỏm cầu, có trang bị hệ thống sục khí, van, nhiệt kế, kính quan sát Chiều cao phần đáy h1 (m), h1= 0,1D Chiều cao phần trụ chứa dịch đường h2, (m), h2 = D Chiều cao phần trụ không chứa dịch đường h3 (m), Vtrống = 25%Vd Chiều cao phần nắp h4 (m), h4 = 0,1D D: đường kính thiết bị, (m) Hình 4.9: Thiết bị chứa men sữa + Thể tích hữu ích thiết bị tính theo cơng thức: => = 0,864 (m3) => D = 1,02 (m) + Chọn D = 1,1m => h1=0,11 (m); h2= 1,1m; h4= 0,11m + Thể tích trống thiết bị: Vtrống = 25%Vd = 25% x 0,864 = 0,216 (m3) tính theo cơng thức: + Vậy thể tích thực tank lên men là: + Thiết bị có lớp bảo ơn dày 100mm chiều dày thiết bị 10mm nên đường kính thiết bị là: Dng = 1,1 + (0,1 + 0,01) x 2= 1,32 (m) + Chiều cao thiết bị là: H = h1+ h2 + h3+ h4 = 0,11 + 1,1 + 0,23 + 0,11 = 1,55 m Bảng 4.9: Thông số kỹ thuật thùng chứa men sữa Thơng số Đường kính Đường kính ngồi Kích thước 1100 mm 1320 mm Chiều cao thân trụ (h2+h3) Chiều cao nắp (h4) Chiều cao đáy (h1) Chiều cao thiết bị Dung tích tồn phần 1330 mm 110 mm 110 mm 1550 mm 1,3 m3 4.3.4 Thiết bị hoạt hóa men sữa + Lượng men sữa cần bổ sung cho trình lên men 1% tổng lượng dịch tank lên men nên mẻ cần lượng men sữa hoạt hóa là: = 0,44 (m3) + Do với lít men sữa, ta cần sử dụng lít dịch để hoạt hóa nên thiết bị hoạt hóa cần tích hữu ích gấp lần thể tích men sữa sử dụng => Thể tích hữu ích thiết bị là: 0,44 x = 1,32 (m3) + Hệ số sử dụng thiết bị 0,75 thể tích thực thiết bị bằng: Vd = = 1,76 (m3) + Chọn thùng thép không rỉ, thân trụ, đáy nắp hình chỏm cầu: H: chiều cao phần trụ (m), H=D D: đường kính thùng (m) h1: chiều cao phần đáy (m), h1 =0,1D h2: chiều cao phần nắp (m), h2 =0,1D + Thể tích thiết bị tính theo công thức: => = 1,76 (m3) => D = 1,27 (m) + Chọn D = 1,3m => h1=0,13m; h2= 0,13m + Chiều cao thiết bị là: Ht = H+ h1+ h2 = 1,3 + 0,13 + 0,13 = 1,56 m + Thiết bị có lớp bảo ơn dày 50mm chiều dày thiết bị 10mm nên đường kính thiết bị là: Dng = 1,3 + (0,05 + 0,01) x 2= 1,42 (m) + Thể tích thực thiết bị là: = 1,9 (m3) Bảng 4.10: Thông số kỹ thuật thiết bị hoạt hóa men sữa Thơng số Đường kính Đường kính ngồi Chiều cao thân trụ Chiều cao nắp Chiều cao đáy Chiều cao thiết bị Dung tích tồn phần Kích thước 1300 mm 1420 mm 1300 mm 130 mm 130 mm 1560 mm 1,9 m3 4.3.5 Thiết bị lọc bia: + Thể tích bia cần lọc ngày là: 82 872 L = 82,72 (m3) + Mỗi ngày thiết bị làm việc 5h, hệ số sử dụng thiết bị 0,85 nên suất thiết bị lọc là: + Chọn thiết bị lọc cho nhà máy 4.3.6 Thiết bị chứa bia thành phẩm + Thể tích bia sau bão hịa CO2 mẻ 40 960 L = 40,96 (m3) + Hệ số sử dụng thiết bị 0,85 nên thể tích thực thiết bị là: Vt = + Chọn tank chứa bia thành phẩm có dạng thân trụ có đường kính D, chiều cao H = 1,5D; đáy nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1=0,1D; h2 =0,1D Hình 4.10: Thiết bị chứa bia thành phẩm + Thể tích tank chứa tính theo cơng thức: => = 48,2 (m3) => D = 5,7 (m) + Chọn D = 5,7 m=> H=5,7m; h1=h2= 0,57m + Thiết bị có lớp bảo ôn dày 100mm chiều dày thiết bị 10mm nên đường kính ngồi thiết bị là: Dng = 5,7 + (0,1 + 0,01) x 2= 5,92 (m) + Chiều cao thiết bị là: Ht = H + h1 + h2= 5,7 + 0,57 + 0,57 = 6,84 (m) Bảng 4.11: Thông số kỹ thuật thiết bị chứa bia thành phẩm Thơng số Đường kính Đường kính ngồi Chiều cao thân trụ Chiều cao nắp Chiều cao đáy Chiều cao thiết bị Dung tích tồn phần 4.3.7 Hệ thống CIP phân xưởng lên men + Hệ thống CIP phân xưởng lên men gồm: Kích thước 5700 mm 5920 mm 5700 mm 570 mm 570 mm 6840 mm 48,2 m3     thùng NaOH 2% thùng Trimeta HC 2% thùng oxonia 0,5% thùng nước + Lượng CIP thùng chiếm 8% thể tích thiết bị lên men, hệ số sử dụng thiết bị 0,8 thể tích thực thùng là: (m3) + Chọn thiết bị thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H = 1,5D, đáy nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1=0,1D h2=0,1D + Thể tích thùng tính theo cơng thức: => Ta có: 11,2 = nên D = 2,07 (m) + Chọn D = 2,1 => H = 3,15m, h1 = h2 = 0,21 m + Chiều cao thiết bị là: Ht = H + h1 + h2 = 3,15 + 0,21 + 0,21 = 3,57 (m) + Chiều dày thành thùng mm nên đường kính ngồi là: Dng = 2,1 + 0,005 x 2= 1,8 (m) + Thể tích thực thiết bị là: Vth= = 1,26 x 2,13 = 11,67 (m3) Bảng 4.12: Thông số kỹ thuật thùng CIP Thông số Đường kính Đường kính ngồi Chiều cao trụ Chiều cao nắp Chiều cao đáy Chiều cao thiết bị Dung tích tồn phần Kích thước 2100 mm 2110 mm 3150 mm 210 mm 210 mm 3570 mm 11,67 m3 4.4 Tính tốn phân xưởng hồn thiện sản phẩm 4.4.1 Hệ thống rửa chai, chiết bia, đóng nắp tự động + Lượng bia tối đa cần đóng chai ngày là: 80 000 (L) + Nhà máy sử dụng chai thủy tinh có dung tích 500 mL, hệ số điền đầy chai 0,8 số chai cần để chiết 80 000 lít bia là: (chai) + Mỗi ngày hệ thống làm việc 24 giờ, hệ số sử dụng máy 0,8 suất máy là: (chai/h) => Chọn dây chuyền chiết chai suất 15 000 chai/h https://en.wikipedia.org/wiki/Porter_(beer) https://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzbier https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/black-beer-market https://nld.com.vn/kinh-te/tieu-thu-ruou-bia-o-viet-nam-tang-bat-chap-dich-covid-1920210524100502769.htm https://nld.com.vn/tinh-yeu-hon-nhan/sanh-dieu-voi-bia-den-129383.htm http://www.aceshighliquor.com/beers-101 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6057: 2013 Bia hộp Tiêu chuẩn QCVN – 3: 2010/ BYT đồ uống có cồn Dennis E Briggs, Chris A Boulton, Peter A Brookes and Roger Stevens (2004), Brewing: Science and practice, 10 GS.TS Nguyễn Thị Hiền (chủ biên), PGS.TS Lê Thanh Mai, ThS Lê Thị Lan Chi, ThS Nguyễn Tiến Thành, ThS Lê Viết Thắng (2007), Khoa học công nghệ Malt Bia, NXB Khoa học kỹ thuật, Công ty In Thương Mại Bộ công thương