Thiết kế nhà máy sản xuất bia vàng với năng suất 5 triệu lítnăm

Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Bia loại nước giải khát có từ lâu đời nhiều người ưa chuộng Đây sản phẩm khởi nguồn từ năm trước công nguyên Người ta cho Osiris (vị thần nông nghiệp Ai Cập) người hướng dẫn người làm bia từ lúa mạch Bia sản phẩm điển hình cơng nghệ lên men Ban đầu, cách 5000 năm (TCN), người ta làm bia cách lên men loại ngũ cốc Quá trình làm bia phát triển theo thời gian Đến kỉ thứ VIII, hoa houblon sử dụng làm bia Ngành sản xuất bia thực phát triển với đời cơng trình “Nghiên cứu Bia” Louis Pasteur, ông đưa tảng qui trình sản xuất hợp lí, phương pháp trùng Pasteur ông sử dụng ngày sản xuất bia Đến ngày nay, công nghệ sản xuất bia phát triển đến đỉnh cao, nhiều thương hiệu bia tiếng giới Heniken, Tiger, Halida… giới ưa dùng Vì vậy, lượng bia sản xuất hàng năm khơng ngừng tăng lên Được sản xuất từ loại nguyên liệu malt đại mạch, hoa houblon, nước men tạo cho bia hương vị đặc trưng mà loại đồ uống khác khơng có Bia có hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 cao giúp thể giải khát cách triệt để Uống bia với lượng thích hợp khơng có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà giảm mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc Đối với Việt Nam nói riêng, ngành cơng nghiệp bia đà phát triển không ngừng tạo cho vị Nhiều loại bia đời chiếm lĩnh thị trường nước bia Sài Gòn, bia Lager, bia HuDa, bia Hà Nội, Mục tiêu nhắm đến ngành công nghiệp bia sản xuất loại bia có chất lượng cao, ổn định, đáp ứng thị hiếu nhu cầu người tiêu dùng, tăng sức cạnh tranh với sản phẩm khác Để tìm hiểu sâu nắm bắt chi tiết dây chuyền công nghệ sản xuất bia, em chọn đề tài luận văn tốt nghiệp: “Thiết kế nhà máy sản xuất bia vàng với suất triệu lít/năm” SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Định nghĩa bia vàng Bia loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngồi việc cung cấp lượng calori lớn, bia chứa hệ enzyme phong phú, đặc biệt nhóm enzyme kích thích tiêu hố amylaza Ngun liệu dùng để sản xuất bia malt đại mạch, hoa houblon, nước sử dụng nguyên liệu thay gạo, ngơ, đường saccaraza với quy trình đặc biệt, bia có tính chất cảm quan hấp dẫn người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 cao giúp người giải khát cách triệt để ta uống Lượng bia sản xuất ngày tăng sản phẩm ngày đa dạng hoá mẫu mã nhằm đáp ứng yêu cầu dinh dưỡng cảm quan người tiêu dùng Hiện thị trường có nhiều loại bia, tùy theo loại nguyên liệu sản xuất mà ta có bia vàng bia đen Trong đó, bia vàng loại phổ biến sản xuất nhiều Bia vàng có vị đắng dịu mùi thơm đặc trưng định nguyên liệu malt vàng hoa houblon Hình 1.1 Một số sản phẩm bia 1.1.1 Thành phần hóa học bia Thành phần hóa học bia phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu, nồng độ dịch lên men ban đầu mức độ lên men 1.1.1.1 Các chất bay [1, trang 74] SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xn Đơng Ngồi rượu Etylic CO2, bia cịn chứa lượng khơng nhiều chất bay khác rượu bậc cao, andehyt, axit hữu cơ, este số chất khác Hàm lượng rượu etylic định đến chất lượng bia Hàm lượng rượu etylic từ 1,8–7,0% so với thể tích hàm lượng CO2 khoảng 0,3 – 0,5% khí CO2 tính theo trọng lượng Khí CO2 thành phần quan trọng bia, đảm bảo chất lượng vị tươi mát cho bia Rượu bậc cao chất có mùi, vị tham gia tạo este ảnh hưởng đến mùi vị bia Hàm lượng khoảng 40–80mg/lit Axetaldehyt andehyt chủ yếu có bia chứa khoảng 5mg/lit đề thi thử đại học Trong bia cịn có chứa diaxetyl số hợp chất chứa lưu huỳnh SO2 khoảng 2-16 mg/lit, H2S khoảng 0,04 mg/lit, mecaptan bay khoảng 0,07 mg/lit 1.1.1.2 Các chất không bay [1, trang 74] Phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men ban đầu mức độ lên men, bia thành phẩm chứa 2,5-5% chất khơng bay Trong saccarit chiếm 80-85%, chất Nito 6-9%, Glyxerin 5-7%, chất khoáng 3-4%, chất đắng tanin chất màu 2-3%, axit hữu không bay 0,7-1% lượng nhỏ vitamin 1.1.2 Các số cảm quan [1, trang 75] Các tiêu cảm quan bia vị, mùi, màu, độ trong, tạo bọt độ bền bọt bia Bia phải có mùi tinh khiết hoa houblon malt, khơng có mùi lạ mùi chua Độ axit trung bình bia khoảng 4, pH dao động 4,1- 4,8 Vị bia thành phần khác bia tạo nên, bia phải có vị đặc trưng CO góp phần tạo vị cho bia, yêu cầu CO2 bia phải dạng liên kết tách khỏi bia chậm Bia phải có bọt mịn, đặc bền Bia phải bão hịa đầy đủ CO2 rót bia vào cốc bọt khí CO2 tách khỏi bia chậm tạo thành lớp bọt bền bề mặt bia Bia phải có màu vàng nâu vàng sáng óng ánh, bia phải thật 1.2 Nguyên liệu sản xuất bia 1.2.1 Malt đại mạch Malt hạt hòa thảo nảy mầm điều kiện nhiệt độ độ ẩm nhân tạo xác định Nó sản phẩm giàu chất dinh dưỡng: đường đơn, axit amin, chất khoáng, nhóm vitamin có hệ enzyme phong phú – chủ yếu proteaza amylaza SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án cơng nghệ II Hình 1.2 Malt 1.2.1.1 Vai trị GVHD: TS Bùi Xn Đơng Hình 1.3 Đại mạch Malt đại mạch vừa tác nhân đường hóa, vừa nguyên liệu đặc trưng dùng để sản xuất bia Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị tính chất cơng nghệ hẳn so với bia sản xuất từ malt hạt hòa thảo khác 1.2.1.2 Cấu tạo Hạt malt gồm phân chính: Vỏ hạt, phơi nội nhủ  Vỏ hạt (Hull): Vỏ hạt chia thành ba phận chính: vỏ trấu, vỏ lụa vỏ alơron Phần thường chiếm từ ÷ 15% trọng lượng hạt  Phôi: Là quan sống, hô hấp hạt Phơi thường chiếm từ 2,5 ÷ 5% trọng lượng hạt Trong phơi có từ 37 ÷ 50% chất khơ thành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, ÷ 6% đường saccharose, ÷ 7,5% pentose, ÷ 6,5% chất tro số thành phần khác Riêng tinh bột  Nội nhũ (Endosperm): Chiếm từ 45 ÷ 68% trọng lượng hạt Phần hạt đại mạch giữ vai trò định chất lượng đại mạch sản xuất bia Thành phần nội nhũ hạt tinh bột hình trịn, có kích thước lớn (từ 20 ÷ 30μ) bé (từ ÷ 10μ) Rất hạt có kích thước trung bình Nếu hàm lượng protein đại mạch cao nhiều hạt tinh bột kích thước nhỏ SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS Bùi Xn Đơng Hình 1.4 Cấu tạo hạt đại mạch 1.2.1.3 Thành phần hóa học [1, trang 32] Thành phần hóa học trung bình malt bia tính theo phần trăm chất khơ là: tinh bột 58 %, đường khử %, saccaroza %, pentozan hịa tan %, pentozan khơng hịa tan hexozan %, xenluloza %, chất chứa Nito 10 %, chất béo %, chất khống 2,5 % Ngồi số chất inozit, chất màu, tanin chất đắng Trong malt chứa enzym thủy phân cần thiết cho sản xuất bia như: α-amylaza, β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza, amylofotfataza… 1.2.1.4 Yêu cầu malt dùng sản xuất bia [1, trang 32] Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng malt, có vị ngọt, có màu vàng sáng Khơng có mùi vị lạ, khơng mốc khơng khói u cầu kích thước hạt malt phải Kích thước hạt malt đạt yêu cầu hạt malt sàn 2,8 mm 2,5 mm chiếm 94 %, hạt sàn 2,2 mm không 0,5% Khối lượng riêng malt khoảng 520-600g/l Độ ẩm malt không 6% Độ chiết malt: 75-82% Thời gian đường hoá: 20-35 phút, hoạt lực amylaza đạt 100-300 đơn vị, hàm lượng tinh bột cao tốt hàm lượng protein phải nằm khoảng 9-12%, cao bia đục, khó bảo quản, cịn thấp bia bọt, vị đậm đà 1.2.2 Hoa Houblon 1.2.2.1 Vai trò SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Hoa houblon nguyên liệu thiếu sản xuất bia chưa loại nguyên liệu thay Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả tạo giữ bọt, làm tăng độ bền keo ổn định thành phần sinh học sản phẩm Thành phần hóa học hoa gồm nhiều chất khác nhau, chất có giá trị cho bia nhựa houblon, chất tanin tinh dầu Hình 1.5 Hoa Houblon 1.2.2.2 Thành phần hố học [1, trang 33] Thành phần hoá học hoa houblon gồm nhiều chất khác chất có giá trị công nghệ sản xuất bia nhựa houblon, tanin tinh dầu Ngồi hoa cịn chứa số chất khác như: protein, mỡ, sáp, hợp chất phiprotein, xenluloza,…  Nhựa hoa houblon thành phần quan trọng hoa houblon, bao gồm nhựa cứng nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α-nhựa mềm β-nhựa mềm, nhựa mềm gồm dạng axít đắng α, β, γ, δ-axít đắng Vị đắng bia chủ yếu α-axít đắng tạo nên, cịn dẫn xuất β-axít đắng tạo nên vị đắng hài hoà, dễ chịu  Các chất tanin hoa houblon polyphenol, dễ hoà tan nước, dễ bị oxy hố nên bảo vệ nhựa houblon Trong trình nấu bia, hầu hết tanin hoa houblon liên kết với protein malt, hàm lượng polyphenol bia chủ yếu malt khoảng 1020% polyphenol hoa houblon  Tinh dầu hoa houblon hỗn hợp phức tạp hydrat cacbon nhiều hợp chất chứa oxy dạng tecpen Tinh dầu houblon khơng hồ tan nước dễ bay theo nước Trong trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu bị bay khoảng 2% tồn bia tạo hương thơm cho bia Trong trình bảo quản, tinh dầu dần SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông bay bị ơxy hố Do khơng dùng hoa cũ để sản xuất bia sản phẩm chuyển hố tinh dầu đưa vào bia làm giảm chất lượng bia 1.1.2.3 Phƣơng pháp bảo quản nâng cao hiệu sử dụng hoa[1,trang35] Để giữ chất lượng cho hoa nên bảo quản hoa điều kiện sau:  Ngăn chăn xâm nhập khơng khí vào hoa cách bảo quản thùng kín, mơi trường chân khơng mơi trường khí trơ  Xơng SO2 để hạn chế oxy hố phát triển vi sinh vật  Bảo quản nhiệt độ thấp, gần 0oC nhiệt độ thấp có tác dụng kìm hãm q trình hố học, hạn chế phát triển vi sinh vật  Cách ẩm tốt Nếu bảo quản điều kiện hoa bảo quản năm mà chất lượng không thay đổi Hiệu sử dụng chất đắng phụ thuộc vào nhiều yếu tố đun sôi hoa với dịch đường, quan trọng thời gian cường độ đun sôi, lượng chất hoa sử dụng pH dịch đường Nếu tiến hành houblon hoá điều kiện tối ưu lượng chất đắng sử dụng giai đoạn khoảng 8085%, 1520% lại bã hoa 1.2.3 Nƣớc 1.2.3.1 Vai trò Hàm lượng nước bia thành phẩm chiếm trung bình khoảng 90% Trong nhà máy bia, nước dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị, vệ sinh xí nghiệp,… Do lượng nước dùng nhà máy lớn Nước có ảnh hưởng lớn đến tiến trình cơng nghệ chất lượng sản phẩm Vì vậy, nước dùng để nấu bia khơng địi hỏi phải có đầy đủ tiêu chuẩn nước uống mà cịn có u cầu riêng đáp ứng cho cơng nghệ sản xuất bia 1.2.3.2 Thành phần hố học [1, trang 37] Nước thực chất dung dịch loãng loại muối dạng ion SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xn Đơng  Nhóm cation chiếm nhiều là: Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+  Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43- Các muối canxi magie nguyên nhân gây độ cứng nước 1.2.3.3 Yêu cầu nƣớc dùng sản xuất bia [1, trang 36] Nước dùng để nấu bia trước hết phải suốt, khơng màu, có mùi dễ chịu khơng mùi không chứa vi sinh vật gây bệnh  Độ cứng trung bình nước: 56 miligam đương lượng/lit  pH= 6,87,3  Độ oxi hố khơng vượt q 12 mg/lit  Hàm lượng khô không vượt 600 mg/lit Hình 1.6 S.cerevisiae  Các tiêu sinh học: - Chuẩn độ coli không nhỏ 300ml - Chỉ số coli không lớn 1.2.4 Nấm men Để thực trình lên men dịch đường houblon hố, điều kiện tiên phải có lượng định sinh khối nấm men bia khiết Nấm men sử dụng sản xuất bia gồm loại:  Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi)  Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm) Yêu cầu kỹ thuật giống nấm men để sản xuất bia: [2, trang 405] SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông  Nấm men bia phải nhân giống từ chủng khiết chủng nấm men phù hợp có chất lượng tốt tái sử dụng đến đời thứ thứ  Giống nấm men phải thích ứng với điều kiện như: nhiệt độ, pH, thành phần môi trường  Mật độ gieo cấy nấm men ban đầu nhiều hàm lượng diaxetyl thấp, chất lượng bia tốt, mật độ gieo cấy ban đầu vượt qua ngưỡng 70.106 tế bào/cm3 hiệu mang lại không rõ nét 1.2.5 Nguyên liệu thay (Gạo) Người ta sử dụng nguyên liệu thay sản xuất bia nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm Nguyên liệu thay sử dụng nguyên liệu giàu tinh bột giàu đường Đối với nhà máy, nguyên liệu thay sử dụng gạo Về khả thay malt đại mạch gạo loại cốc dùng nhiều cả, mà chất lượng bia không thua so với sử dụng tồn malt đại mạch Trong thành phần chất khơ gạo tinh bột chiếm 75 %, protein 8%, chất béo – 1,5%, xenluloza 0,5 – 0,8%, chất khống – 1,2% Trong q trình nấu ta thu nhiều chất hồ tan Gạo có chứa nhiều tinh bột, protein vừa phải, chất béo xenlulo giới hạn thấp Do gạo nguyên liệu thay lý tưởng [2, trang 25] Yêu cầu gạo sử dụng sản xuất bia phải sạch, không tạp chất, không mối mọt lượng amylopectin thấp Nước ta nước nơng nghiệp nên gạo thu mua nước Gạo bảo quản xilo chứa, thời gian bảo quản tháng 1.2.6 Các loại nguyên liệu phụ khác Dùng phụ gia q trình sản xuất bia, hóa chất sử dụng công đoạn tẩy rửa, loại bột trợ lọc, chất ổn định đặc biệt enzym sử dụng công đoạn sản xuất dịch đường lên men lên men 1.3 Các phƣơng pháp lên men sản xuất bia  Lên men truyền thống SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Đây phương pháp lên men có từ lâu đời, trình lên men lên men phụ thực hai thiết bị riêng biệt, đặt phòng lạnh Thời gian lên men phụ thuộc vào nồng độ chất hòa tan ban đầu dịch đường chế độ nhiệt thời gian lên men Q trình lên men thực áp suất thường, cịn q trình lên men phụ thực áp suất dư 0,3-0,7 atm Tỷ lệ nấm men giống sử dụng khoảng 0,4-0,6 l/100l dịch đường Thiết bị lên men chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác thường có dạng thân trụ, đáy chỏm cầu  Lên men đại Đặc trưng phương pháp trình lên men lên men phụ thực thiết bị Thiết bị lên men không đặt phịng lạnh Gồm có phương pháp lên men pha, lên men liên tục lên men bán liên tục  Phương pháp lên men truyền thống có nhiều ưu điểm bật sử dụng thiết bị đơn giản, dây chuyền khơng khép kín, dễ kiểm sốt gặp cố, không lên men liên tục nên thiết bị rửa thường xuyên Do vậy, em chọn phương pháp lên men truyền thống nhằm tạo sản phẩm bia có chất lượng cao SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xn Đơng Thể tích đáy: VD  VD   24 (D  d )  3 d h3 3,14 3,14  0,30  0,20  (1,53  0,303 )   0,45 (m3) 24 Thể tích phần trụ: VT = Vt – VD = 0,75 – 0,45 = 0,3 (m3) Chiều cao phần hình trụ thùng: h1 = 4VT  0,3   0,17 (m) D 3,14  1,5 Vậy chiều cao toàn thùng: H = h1 + h2 + h3 = 0,17 + 0,6 + 0,10 = 0,87 (m) Số lượng: thiết bị 4.1.12 Thiết bị lắng Whirlpool Thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng thể tích dịch đường sau houblon hoá mẻ Theo bảng 3.3, thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng là: 2351,64 lít = 2,35 m3 Chọn hệ số chứa đầy thiết bị:  = 0,80 Chú thích: h1 α H h2 ho 1- Ống thoát 2- Cửa quan sát 3- Ống dẫn dịch đường vào 4- Ống báo mức dịch đường 5- Cửa vệ sinh 6- Van xả cặn 7- Ống tháo dịch đường 8- Ống nước vệ sinh D Hình 4.5 Thiết bị lắng Whirlpool 2,35 hiếtbịbịlà:lắng Thể tích thiết VT =Wh  2,94 m3 0,80 lpoo SVTH: lTrần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Chọn: h2 = 1,3D Ta có: VT = D2 1,3D    h2   2,94 4 Suy ra: - Đường kính thiết bị: D  2,94   1,42 (m) 1,3  3,14 - Chiều cao thân thiết bị: h2 = 1,3D = 1,3  1,42= 1,85 (m) - Đường kính ống hơi: d  D 1  1,42   0,22 (m) 40 40 - Chiều cao nắp: Chọn góc nghiêng nắp thùng là: α = 15o h1 = Dd 1,42  0,22 tg15 o =  tg15o  0,16 (m) 2 Vậy tổng chiều cao thùng lắng: HT = h1 + h2 = 0,16 + 1,85 = 2,01 (m) - Chọn chiều cao vị trí đặt ống dẫn dịch đường vào (kể từ đáy thiết bị): ho = h2 1,85   0,46 (m) 4 - Chọn ống dẫn dịch đường vào có đường kính: do= 35 mm, bề dày ống mm Tacó: d o  V (m) 0,785  w [4, trang 369] Trong đó: w: tốc độ trung bình chất lỏng ống từ 10 14 m/s Chọn: w = 12 m/s V: lưu lượng thể tích, m3/s Suy ra: V = d o  0,785  w  0,035  0,785  12  0,01 (m3) = 36 (m3/h) Thời gian dịch vào: T = 2,35  0,07 (h) = 3,92 (phút) 36 Số lượng thiết bị: thiết bị 4.1.13 Thiết bị làm lạnh Lượng dịch đường đem làm lạnh mẻ lượng dịch đường sau lắng trong mẻ, theo bảng 3.3: Vd = 2227,71 lít  2,23 m3 Theo yêu cầu công nghệ mục (2.2.6), thời gian làm lạnh không Chọn: 50 phút SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Vậy suất cần làm việc thiết bị là: N tb  2,23  60  2,68 (m /h) 50 Chọn thiết bị làm lạnh mỏng nhãn hiệu BO1-Y5 với thông số kĩ thuật sau: [10, trang 158] - Năng suất : 5000 lít/h = m3/h - Nhiệt độ ban đầu glycol : -150C - Nhiệt độ làm lạnh sản phẩm : 8oC - Số lượng : 85 - Kích thước : (800  225  1,2) mm - Bề mặt làm việc : 12,1 m2 - Vận tốc sản phẩm : 0,4 m/s - Vận tốc chất tải lạnh : 0,4 m/s - Kích thước thiết bị : (1870  700  1400) mm - Khối lượng Số lượng thiết bị: n  : 430 kg N tb 2,68   0,54 Vậy chọn: thiết bị N Thời gian làm lạnh: T  2,23  60  26,76 (phút) 1 4.1.14 Chọn bơm cho phân xƣởng nấu Bơm phân xưởng nấu bao gồm:  Bơm dịch cháo từ nồi nấu gạo sang nồi nấu malt  Bơm dịch đường hóa lọc  Bơm dịch đường lắng  Bơm dịch đường làm lạnh Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-40 với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 40 m3/h [10, trang 372] - Áp suất làm việc : 0,2 MPa - Tốc độ quay : 2910 vịng/phút - Cơng suất động : 5,5 kW - Chiều cao bơm lên : m - Kích thước : (1385  510  907) mm - Khối lượng : 210 kg SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Số lượng: bơm 4.2 Phân xƣởng lên men 4.2.1 Thiết bị lên men Chú thích: 1- Cửa vệ sinh 2- Áp kế 3- Cuống van an toàn 4- Van nạp xả bia 5- Thân thiết bị Hình 4.6 Thiết bị lên men Thiết bị lên men chế tạo thép khơng gỉ, thân hình trụ, đáy nắp hình chỏm cầu Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc Thể tích phần hình trụ: Vtr = D h1 (m3)    3D  h2 4h2  3D  = Thể tích phần chỏm cầu:Vcc = h2  h2  (m3)   24  Chọn tỉ lệ: Suy ra: Và: h1 D  1,5 Và: h2  D Vtr  Vcc  D h1  D 21,5D  0,375D   3D   D  D 3D  7D    h2  h2     6   324 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông 7D 67,75D  Từ đó: Vtb  0,375D   324 162 (4) Thể tích thiết bị lên men gồm thể tích dịch cần lên men thể tích men giống Theo bảng 3.3: + Lượng dịch lên men mẻ : 2123,30 lít  2,12 m3 + Lượng men giống dùng cho mẻ : 12,75 lít  0,013 m3 Tổng lượng dịch lên men mẻ là: 2,12 + 0,013 = 2,133 (m3) Chọn thể tích thiết bị lên men 30 m3 Từ (4) ta có: Vtb  67,75D  30 162 Suy ra: - Đường kính thiết bị: D  162Vtb 162  30 3  2,8 (m) 67,75 67,75  3,14 - Chiều cao thân hình trụ: h1  1,5D  1,5  2,8  4,2 (m) Và: h2  D 2,8   0,46 (m) 6 Vậy chiều cao toàn thiết bị: H = h1 + 2h2 = 4,2 + 2×0,46 = 5,12 (m) Số lượng thiết bị lên men: n NT 60  V Trong đó: n: số lượng thiết bị yêu cầu N: suất của dây chuyền công đoạn T: thời gian tổng cộng chu kỳ làm việc máy, (phút) V: thể tích làm việc thiết bị, tính đơn vị với N n NT 2,13   24  60   15,264  16 (thùng) 60  V 60  30 Chọn thùng dự trữ Vậy có 18 thùng lên men SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông 4.2.2 Thiết bị lên men phụ Chọn loại thiết bị lên men phụ tích chứa 25 m3 Gọi: l1 l2 D đường kính thiết bị l2 l1 chiều dài thân thiết bị l2 chiều dài chỏm cầu D l Chọn tỉ lệ:  1,4 Và: D l2  Hình 4.7 Thiết bị lên men phụ D Vtb  0,375D   7D 67,75D  Suy ra: 324 162 - Đường kính thiết bị: D  162  Vtb 162  25 3  2,67 (m) 67,75 67,75  3,14 - Chiều dài thân thiết bị: l1  1,4D  1,4  2,67  3,74 (m) - Chiều dài phần chỏm cầu: l  D 2,67   0,45 (m) 6 Vậy chiều dài toàn thiết bị: L = l1 +  l2 = 3,74 +  0,45 = 4,64 (m) Số lượng thiết bị lên men: n NT 2,1  30  24  60   60, 48 61 (thùng) 60  V 60  25 Chọn thùng dự trữ Vậy có 63 thùng lên men phụ 4.2.3 Thiết bị nuôi cấy nấm men h2 Là thùng dạng hình trụ đứng, có nắp chỏm cầu, đáy hình chóp, làm thép khơng gỉ, bên có phận lọc khí Trên thiết bị có ống dẫn dịch đường D h1 H vào dịch men D : đường kính phần thân trụ, m h1 : chiều cao phần thân hình trụ, m 60o d h3 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đơng h2 : chiều cao phần nắp hình chỏm cầu, m h3 : chiều cao phần đáy hình nón, m d : đường kính cửa tháo liệu, m Chọn: h1 = 4/3D, h2 = 0,3D, d = 0,1 m, α = 60o Hình 4.8 Thiết bị ni cấy nấm men Dd  tg 60 o Ta có: h3 = Thể tích phần thân trụ: Vtr  D h1  D 4 D Thể tích phần đáy: Vđ   D (m3)   D2  d  D  d     h3  D   10 3  tg 60 o   24   (m3) Thể tích phần nắp: Vn =   3D  1,008D   h2  h2  (m3)   24 Vậy thể tích thiết bị: 1,008D   Vtb = Vtr + Vđ + Vn = D + D   10 3  tg 60 o + 24 24 Vtb = Suy 10,74D  5,44  10 3 (m3) 24 đường kính thiết bị: D3 24Vtb  5,44  10 3 10,74 (m) (5) Theo bảng 3.3, lượng men giống đặc dùng ngày là: 114,76 lít = 0,11 m3 Q trình ni cấy nấm men trải qua giai đoạn: ni cấy phịng thí nghiệm đến 10 lít ni cấy sản xuất Q trình ni cấy sản xuất chia thành cấp: + Cấp 1: từ 10 lít đến 40 lít + Cấp 2: từ 40 lít đến 114,76 lít 4.2.3.1 Thiết bị ni cấy cấp Chọn thiết bị ni cấy chứa 40 lít SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Chọn hệ số chứa đầy thùng là:  = 0,50 Thể tích thiết bị là: Vtb = D3 Từ (5) suy ra: h1  40  80 lít = 0,08 (m3) 0,50 24  0,08  5,44 10 3  0,38 (m) 10,74 4 D   0,38  0,51 (m) 3 h2  0,3  D  0,3  0,38  0,11 (m) h3  0,38  0,1  tg 60 o  0,24 (m) Chiều cao toàn thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 0,51 + 0,11 + 0,24 = 0,86 (m) Số lượng thiết bị: thùng 4.2.3.2 Thiết bị nuôi cấy cấp Chọn thiết bị nuôi cấy chứa 114,76 lít Chọn hệ số chứa đầy thùng là:  = 0,50 Thể tích thiết bị là: V = Từ (5) suy ra: D  h1  114,76  229,52 (lít) = 0,23 (m3) 0,50 24  0,23  5,44  10 3  0,55 (m) 10,74 4 D   0,55  0,73 (m) 3 h2  0,3  D  0,3  0,55  0,17 (m) h3  0,55  0,1  tg 60 o  0,39 (m) Chiều cao toàn thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 0,73 + 0,17 + 0,39 = 1,29 (m) Số lượng thiết bị: thùng 4.2.4 Thiết bị lọc bia Theo bảng 3.3, lượng bia sau lên men phụ cần lọc ngày là: 18729,21 lít ≈ 18,73 (m3) SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II Chọn thiết bị lọc: GVHD: TS Bùi Xuân Đông B9  BC với thông số: [10, trang 109] 423  56  00  00 - Năng suất: m3/h - Diện tích bề mặt lọc: 19,5 m2 - Số lượng lọc: 60 - Kích thước bản: (365  575) mm - Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm2 - Công suất động điện: 4,8 kW - Kích thước thiết bị : (2500  1080  1470) mm - Khối lượng: 1470 kg Số lượng thiết bị: n = 18729,21  0,086 → chọn thiết bị  10  24 Thời gian lọc ngày là: t  18,73  2,08 (h) 4.2.5 Thùng phối trộn chất trợ lọc Thùng phối trộn dạng hình trụ, chứa 200 lít Chọn hệ số chứa đầy thiết bị:  = 0,85 Thể tích thùng là: Vtrụ = D H 200   235 ,3 (lít) = 0,24 (m3) 0,85 Chọn đường kính thùng: D = 0,6 (m) Suy chiều cao thùng là: H = 4Vtru  0,24  = 0,85 (m) D 3,14  0,60 Số lượng: thùng 4.2.6 Thùng chứa ổn định bia sau lọc Thùng chứa có cấu tạo hình dạng giống thiết bị lên men phụ, đặt nằm ngang có phận sục CO2 Theo bảng 3.3, lượng bia cần ổn định ngày: 18541,74 lít ≈ 18,54 m3 Chọn thùng chứa có hệ số chứa đầy   0,85 Thể tích thùng: V  Từ (4.2.2), ta có: 18,54  10,91 (m3)  0,85 Vtb  63,7D  10,91 162 Suy ra: - Đường kính thiết bị: D = 2,07 (m) SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông - Chiều dài phần trụ: l1 = 1,5D = 1,5  2,07  3,11 (m) - Chiều dài phần nắp: l2 = D 2,07   0,35 (m) 6 - Chiều dài toàn thiết bị: L = l1 + 2l2 = 3,11 +  0,35 = 3,81 (m) 4.2.7 Chọn bơm cho phân xƣởng lên men Bơm phân xưởng lên men bao gồm:  Bơm bia lọc (1 bơm)  Bơm dịch nấm men (2 bơm)  Bơm nước vệ sinh (2 bơm) Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-10 có thơng số kỹ thuật: - Năng suất: 10 m3/h [10, trang 372] - Áp suất làm việc: 0,05÷0,5 MPa - Tốc độ quay: 1.440 v/phút - Công suất động cơ: 2,8 kW - Chiều cao bơm lên: 8,0 m - Kích thước: (1280  453  920) mm - Khối lượng: 110 kg Số lượng: bơm 4.3 Phân xƣởng chiết rót Theo bảng 3.3, lượng bia chiết rót ngày là: 18541,74lít Lượng chai cần dùng để chiết ngày là: 18541,74  41203,87 ≈ 41204 (chai) 0,45 Phân xưởng chiết rót làm việc ca/ngày, ca làm việc giờ, thời gian nghỉ đổi ca 30 phút Thời gian làm việc ngày phân xưởng chiết rót là: × –  0,5 = 22,5 (h) → Năng suất tối thiểu dây chuyền chiết rót là: N= 41204  1831,29  1832 (chai/h) 22,5 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đơng 4.3.1 Máy chiết rót Chọn máy chiết rót nhãn hiệu AЖ với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 2000 chai/h - Số lượng vịi rót : 24 vịi [10, trang 189] - Cơng suất động cơ: 0,6 kW - Kích thước thiết bị: (1000×1125×1850) mm - Khối lượng : 1250 kg - Số lượng : 1máy 4.3.2 Máy rửa chai Chọn máy rửa chai có nhãn hiệu АMM-9, với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 2000 chai/h [10, trang 174] - Số đầu mang chai : 138 - Công suất động cơ: 30 kW - Kích thước thiết bị: (7460  3840  2650) mm - Khối lượng : 13500 kg - Số lượng : máy 4.3.3 Máy rửa két Theo bảng mục 4.3, lượng chai 1832 (chai) Số chai két 20 chai Vậy lượng két cần dùng là: 1832  91,6  92 (két/h) 20 Chọn máy rửa két nhãn hiệu Б2-AAR:[10, trang 256] - Năng suất :1700 két/h - Kích thước thiết bị: (4400 ×1083×1175) mm - Khối lượng : 645kg - Số lượng : 1máy 4.3.4 Máy đóng nắp Chọn máy đóng nắp nhãn hiệu шА* với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 2000 chai/h - Số mâm đóng : 10 [10, trang 204] SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông - Công suất động cơ: 1,1 kW - Kích thước thiết bị: (1020  860  2454) mm - Khối lượng : 850 kg - Số lượng : thiết bị 4.3.5 Máy dán nhãn Chọn máy dán nhãn có nhãn hiệu BB với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 2000 chai/h [10, trang 204] - Công suất động : 1,7 kW - Kích thước thiết bị : (3280  1100  1268) mm - Khối lượng : 1065 kg - Số lượng : thiết bị 4.3.6 Máy trùng Chọn máy trùng loại: ATLANTICO - Năng suất [10, trang 204] : 2000 chai/h - Công suất động cơ: 22 kW - Kích thước : (8.620 x 2.700 x 2.600) mm - Khối lượng : 9400 kg - Số lượng : thiết bị SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xn Đơng Bảng 5.1: Bảng tổng kết tính chọn thiết bị STT Tên thiết bị Kích thƣớc thiết bị (mm) Số lƣợng Xilô chứa malt D = 2770, H = 10770 2 Xilô chứa gạo D = 2670, H = 10390 Buke chứa malt D = 710, H = 1660 Buke chứa gạo Máy làm Máy nghiền malt Máy nghiền gạo Cân nguyên liệu Gàu tải Vít tải Nồi nấu gạo Nồi nấu malt Nồi houblon hóa Nồi nấu nước nóng Thiết bị lọc khung Thùng chứa bã nguyên liệu Thiết bị lắng Whirlpool Thiết bị làm lạnh mỏng Bơm phân xưởng nấu Bơm phân xưởng lên men Thiết bị lên men Thiết bị lên men phụ Thiết bị nuôi cấy cấp Thiết bị nuôi cấy cấp Thiết bị lọc bia Thùng phối trộn chất trợ lọc Thùng ổn định bia Máy chiết rót Máy rửa chai Máy rửa két Máy đóng nắp Máy dán nhãn Máy trùng D = 530, H = 1280 1 1 1 1 18 63 2 1 1 1 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 2.200  1.220  2150 1700  1500  1600 1100  1000  1100 1760  1075  193 D =1380 , H = 1600 D = 1580, H = 1830 D = 1750, H = 2020 D = 1590, H = 1850 2500  1080  1470 D = 1500, H = 870 D = 1420, H = 2010 1870  700  1400 1385  510  907 1280  453  920 D=2800, H = 5120 D=2670, L = 4640 D = 380, H = 860 D = 550, H = 1290 2500  1080  1470 D = 600, H = 850 D = 2070, L = 3810 1000  1125  1850 7460 3840  2650 4400  1083  1175 1020  860  2454 3280  1100  1268 8620  2700  2600 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 64 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông KẾT LUẬN Việc thiết kế nhà máy bia cần thiết để đáp ứng đủ nhu cầu giải khát người dân, đảm bảo cung cấp đủ cho thị trường tiêu dùng bia Qua đồ án này, em có thêm nhiều kiến thức phương thức xây dựng nhà máy sản xuất bia, hiểu kĩ qui trình sản xuất bia, thiết bị sản xuất, biết cách thiết kế, bố trí cơng trình nhà máy cho hợp lí,… Đồ án bao gồm nội dung chính: + Nguyên liệu (đặc điểm, tính chất, thành phần, thu hoạch, nguồn cung cấp) + Dây chuyền sản xuất nhà máy (công nghệ sản xuất, thông số kỹ thuật) + Thiết bị (tính cân vật chất, tính chọn thiết bị) Do hạn chế điều kiện thời gian kiến thức nên tránh khỏi sai sót đồ án Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy để làm em hoàn thiện Đà Nẵng, ngày 04 tháng 12 năm 2012 Sinh viên thực Trần Thị Liên SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Bích Ngọc (1991) Cơng nghệ lên men, NXB Đà Nẵng PGS, TS Hoàng Đình Hồ (2000) Cơng nghệ sản xuất malt bia, NXB KH&KT Gs, Ts Nguyễn Bin tập thể tác giả (1999) Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập II – NXB KH&KT Đỗ Văn Đài tập thể tác giả (1992) Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập I, NXB KH&KT Trần Văn Phú, Lê Nguyên Đương (1991) Kỹ thuật sấy nông sản, NXB KH&KT PGS, TS Trần Minh Vượng (1999) Máy phục vụ chăn nuôi, NXB Giáo Dục Nguyễn Như Thung tập thể tác giả (1987) Máy thiết bị chế biến thức ăn chăn nuôi, NXB KH&KT PGS, TSKH Lê Văn Hồng Các q trình thiết bị cơng nghệ sinh học công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật Đoàn Dụ, Mai Văn Lề, Bùi Đức Hưng (1983) Công nghệ máy chế biến lương thực, NXB KH&KT 10 Ц.P.3aйчиk (1977) OБOPYДOBAHИE ПPEДПPИЯTИЙ BИHOДE- ΛЬЧECKOЙ ПPOMЬIШΛEHHOCTИ, MOCKBA 11 http://www.jumo.de/en_DE/industry/food/applications/brewery/brewingprocess.html 12 http://www.vocw.edu.vn/content/m10178/latest/, 21/05/2010 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... Malt 55 240,18 2161,64 6009 35, 92 (kg) Gạo 45 196 ,51 1768,61 491673 ,58 Nguyên liệu sau làm Malt 54 ,46 237,82 2140,41 59 5033,98 (kg) Gạo 44 ,55 194 ,55 1 750 ,93 486 758 ,54 Nguyên liệu sau Malt 54 ,19... 100  0 ,5 100  0 ,5  52 ,55   52 ,29 (kg) 100 100 100  0 ,5 100  0 ,5  39, 65   39, 45 (kg) 100 100 M 3malt  100 52 ,29  100  54 ,19 (kg)  100  3 ,5 100  3 ,5 M 3gao  100  39, 45  100 ... nhiều loại bia, tùy theo loại nguyên liệu sản xuất mà ta có bia vàng bia đen Trong đó, bia vàng loại phổ biến sản xuất nhiều Bia vàng có vị đắng dịu mùi thơm đặc trưng định nguyên liệu malt vàng hoa