Đồ Án Thiết Kế Nhà Máy Sản Xuất Bia Công Suất 50 Triệu Lít Năm.pdf

h  §å ¸n tèt nghiÖp ViÖn KH  CN NhiÖt L¹nh Môc lôc Lêi nãi ®Çu 4 Ch¬ng I 5 Giíi thiÖu tæng quan vÒ c«ng ty cæ phÇn bia NghÖ An vµ sù cÇn thiÕt ph¶i më réng nhµ m¸y bia, n©ng c«ng suÊt 50 triÖu lÝt/n[.]

Đồ án tốt nghiệp Viện KH CN Nhiệt Lạnh Mục lục Lời nói đầu Ch¬ng I: .5 Giíi thiƯu tỉng quan vỊ c«ng ty cỉ phần bia Nghệ An cần thiết phải mở rộng nhà máy bia, nâng công suất 50 triệu lít/năm .5 I.1.Giíi thiƯu tỉng quan công ty cổ phần bia Nghệ An I.2.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu lít/năm I.2.1.Hiện trạng công nghiệp bia giới I.2.2.Tình hình sản xuất tiêu thụ bia Viêt Nam I.2.3.Định hớng phát triển công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2005 .8 I.2.4.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu lít/năm Ch¬ng II : Giới thiệu quy trình công nghệ, tính toán lùa chän thiÕt bÞ 10 II.1.Quy trình công nghệ sản xuất bia 10 II.1.2.Quy trình sản xuất 10 II.2 Tính toán lựa chọn thiÕt bÞ 11 II.2.1 TÝnh nguyªn liƯu chÝnh cho 1000 lÝt bia 11 II.2.1.1.TÝnh lỵng malt gạo 11 1.Tính lợng chất hoà tan malt, gạo 11 2.Lợng malt cần dïng cho 1000 lÝt bia 13 3.Lợng gạo cần dùng cho 1000 lít bia .13 II.2.1.2.Lợng hoa houblon 13 II.2.1.3.Tính lợng nớc tiêu dùng cho 1000 lít bia 13 II.2.1.4.Tính toán lợng men .14 II.2.1.5 Tính lợng Cacbonnic (CO2 ) cần nạp cho bia trớc xuÊt xëng .14 II.2.2.TÝnh thiÕt kÕ nhµ nÊu 16 II.2.2.1.C«ng suÊt nhµ nÊu 16 II.2.2.2.TÝnh chän thiÕt bÞ cho xëng nÊu 16 1.TÝnh chän thïng chøa malt lãt 16 2.TÝnh chän nåi hå ho¸ .17 TÝnh chän nåi ®êng ho¸ 19 4.TÝnh chän nåi läc b· 20 5.TÝnh chän nåi nÊu hoa 21 6.Tính chọn thùng lắng xoáy 22 7.TÝnh chän hÖ thèng CIP 22 8.Chọn thiết bị làm nguội dịch đờng 23 9.Thiết bị làm lạnh nớc (thiết bị trao đổi nhiệt ) 23 12 Thiết bị sục khí vào nớc nha lạnh 24 13.Thiết bị định lợng men vào dịch nha 24 14.Thiết bị lên men 24 15.Tank thµnh phÈm 26 chơng III: Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho nhà máy bia công suất 5o triệu lít/năm 27 A.Cân nhiệt cân lạnh 27 A.1 C©n b»ng nhiƯt .27 A.1.1.TÝnh nhiƯt cho c¸c thiÕt bị nhà nấu 27 A.1.1.1 Quá trình nấu 27 Quá trình nấu nåi hå ho¸ 27 Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43 Đồ án tốt nghiệp Viện KH CN Nhiệt L¹nh .28 Hình 6: Đồ thi nhiƯt cđa nåi hå ho¸ 28 2.Quá trình nấu nồi đờng hóa 28 3.Quá trình nÊu nåi hoa 29 A.1.1.2.TÝnh nhiƯt cÇn cung cÊp cho hƯ thèng nåi nÊu .30 A.1.1.2.1.NhiƯt cÇn cung cÊp cho nåi hå ho¸ 30 1.Nhiệt cần cung cấp để nâng dịch cháo từ 750C lên 1000C 30 2.Nhiệt lợng truyền môi trờng 31 Nhiệt tính cho bề mặt vách phẳng 36 A.1.1.2.2.Nhiệt cần cung cấp cho nồi đờng hoá 38 1.NhiƯt cÇn cung cÊp để nâng dịch đờng từ 650C lên 750C 38 2.Nhiệt truyền môi trờng 39 NhiƯt tÝnh cho bỊ mỈt vách phẳng 40 A.1.1.2.3.Nhiệt cần cung cÊp cho nåi hoa 42 1.Nhiệt cần cung cấp để nâng dịch đờng từ 750C lên 1000C 43 2.Nhiệt lợng truyền môi trờng 43 Nhiệt tính cho đáy nồi nấu 44 A.1.2.TÝnh nhiÖt cho hÖ thèng CIP 46 1.NhiƯt lỵng cần cung cấp để nâng nhiệt độ nớc từ 200C nên 800C 46 2.Nhiệt lợng toả môi trờng 46 A.1.3.NhiÖt lợng cần cung cấp để gia nhiệt cho nớc nóng dùng để nấu bia 48 1.Nhiệt lợng cần cung cấp ®Ĩ n©ng nhiƯt ®é cđa níc 48 Nhiệt lợng toả môi trờng 49 A.1.4.Nhiệt lợng cần cho chiÕt chai 50 A.2.Tính cân lạnh 50 A.2.1.TÝnh nhiƯt lỵng QI 50 A.2.1.1.Tỉn thÊt nhiƯt víi tank 116 m3 .50 A.2.1.2.Tỉn thÊt l¹nh ë tank thµnh phÈm .53 A.2.1.3.NhiƯt tỉn thÊt qua v¸ch c¸ch nhiƯt thïng níc 0C 54 A.2.1.4.Tỉn thÊt nhiƯt qua thµnh thïng glycol 55 A.2.1.5.Tæn thÊt lạnh qua bình bay bình tách lỏng .57 A.2.1.6.Tỉn thÊt nhiƯt qua phßng läc 57 A.2.1.7.Tỉn thÊt nhiƯt ë phòng bảo quản hoa 58 A.2.1.8.Tổn thất nhiệt phòng gây rửa men .58 A.2.2.TÝnh nhiƯt lỵng QII 59 A.2.2.1.Lỵng nhiệt cần làm lạnh nhanh .59 A.2.2.2.Lợng nhiệt để sản xuất nớc lạnh cho c«ng nghƯ 59 A.2.2.3.NhiƯt sinh trình lên men .59 A.2.2.4.Lợng nhiệt trình hạ nhiệt độ công nghƯ 60 A.2.2.5.NhiƯt tỉn thÊt kh©u g©y röa men 60 A.2.3.TÝnh dòng nhiệt vận hành .60 B.Tính toán thiết kế hệ thống lạnh .61 B.1.TÝnh toán chu trình 61 B.2.ThiÕt kÕ thiÕt bÞ ngng tô 63 B.3.Thiết bị bay .69 B.4.TÝnh chän thiÕt bÞ phơ 74 B.4.1.Bình chứa cao áp 74 B.4.2 Bình tách dầu 75 B.4.3.Bình chứa dầu 75 B.5.Quy trình vận hành, xử lý cố hệ thống lạnh 75 B.5.1 Quy trình vận hành hệ thống lạnh NH3 75 Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43 Đồ án tốt nghiệp Viện KH CN Nhiệt Lạnh B.5.2.Sửa chữa, xử lý cố hệ thống lạnh (MYCOM) 80 Chơng iv: Phân tích tính tính đại tiết kiệm lợng đồ án thiết kế 82 IV.1.Phân tích tính tính đại 82 IV.2.Tiết kiện lợng đồ án 84 KÕt luËn 86 Tài Liệu Tham Khảo 87 NguyÔn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43 Đồ án tèt nghiƯp ViƯn KH  CN NhiƯt L¹nh Lêi nãi đầu Ngày bia đóng vai trò quan trọng đời sống ngời Nó loại giải khát có độ cồn thấp, có chất dinh dỡng cao, có mùi vị thơm, ngon bổ dỡng Khi ta uống lợng bia thích hợp, có lợi cho sức khoẻ, ăn cơm ngon dễ tiêu hoá mà giảm đợc mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc Khi đời sống xà hội phát triển nhu cầu tiêu thụ bia ngời ngày nhiều, chí nớc giải khát thiếu đợc ngời dân phơng tây Đối với nớc ta nớc đà phát triển, với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, nhu cầu tiêu thụ bia đóng vai trò quan trọng Trong nớc ta lợng bia nhà máy sản xuất thấp Vì để đáp ứng đợc nhu cầu tiêu thụ, ta phải xây dựng thêm nhà máy sản xuất bia Khi xây dựng sản xuất bia việc lựa chọn công nghệ sản xuất, thiết kế thiết bị, dây truyền sản xuất phải tính toán lợng nhiệt thiết kế hệ thống lạnh, nhằm cung cấp đủ lợng nhiệt cho toàn nhà máy Đối với em sinh viên thuộc viện KH&CN Nhiệt Lạnh, sau trình học tập dới dẫn dắt thầy cô ngành, đà có cho khối kiến thức tơng đối đầy đủ, nên việc giao thiết kế nhà máy bia phù hợp Qua em xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo TS Đinh Văn Thuận, kỹ s Phạm Tuấn Anh, thầy cô giáo Viện, bạn bè đồng nghiệp đà tận tình bảo, hớng dẫn để đồ án em hoàn thành đạt yêu cầu Với hạn chế thân, nên đồ án chắn không tránh khỏi thiếu sót Em mong đợc bảo, góp ý thêm thầy cô bạn Hà Nội ngày tháng năm 2003 Sinh Viên: Nguyễn Văn Hiếu Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43 Đồ án tốt nghiệp Viện KH CN Nhiệt Lạnh Lời Cam Đoan 1.Bản đồ án tốt nghiệp tự lập tính toán, thiết kế nghiên cứu dới hớng dẫn thầy giáo: TS Đinh Văn Thuận 2.Để hoàn thành đồ án này, sử dụng tài liệu tham khảo đà đợc ghi tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu khác mà không đợc liệt kê phần tài liệu tham khảo Ký tên Sinh Viên: Nguyễn Văn Hiếu Chơng I: Giới thiệu tổng quan công ty cổ phần bia Nghệ An cần thiết phải mở rộng nhà máy bia, nâng công suất 50 triệu lít/năm I.1.Giới thiệu tổng quan công ty cổ phần bia Nghệ An Nhà máy bia Nghệ An n»m thµnh Vinh NghƯ An thc miỊn trung Việt Nam cầu nối hai miền Nam Bắc, vị trí địa lý nhà máy bia thuận tiện cho phát triển nhà máy bia, đầu mối giao thông thn tiƯn cho viƯc cung cÊp bia cho c¸c tØnh miền Trung, miền Nam, miền Bắc Nhà máy bia nằm khu vực miền trung với điều kiện thời tiết khắc nhiệt nhu cầu giải khát yếu tố cần thiết bia Với bia loại giải khát phổ biến đợc nhiều ngời dân a chuộng Miền trung nơi có nguồn lực lao động lớn, ngời miền trung có chăm chỉ, cần cù Chính mà việc tăng công suất nhà máy bia Nghệ An lên 50 triệu lít/năm điều quan trọng Nhà máy bia Nghệ An trớc với số vốn đầu t nhỏ, nhà máy đà đầu t xây lắp với công suất ban đầu triệu lít/ năm sản xuất với dây truyền công nghệ Đan Mạch sau công xuất nhà máy liên tục đợc tăng lên triệu lít/năm 12 triệu lít/năm, 18 triệu lít/năm, với Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43 Đồ án tốt nghiệp Viện KH CN Nhiệt Lạnh nhu cầu tiêu thụ bia lớn ban lÃnh đạo nhà máy định nâng công suất lên 50 triệu lít/năm, với vị trí địa lý thuận lợi nhà máy lại nằm dải đất rộng thành phố Vinh Nhà máy mở rộng cách mua thêm mảnh đất gần nhà máy bia Để mở rộng nhà máy bia với quy mô sản suất lớn hơn, chất lợng Nhà máy trang thiết bị máy móc hệ thống cũ sử dụng đợc tăng thêm suất nhà máy lên, ta cần bổ xung thêm trang thiết bị máy móc đại hơn, chất lợng Để đảm bảo yêu cầu sản suất phù hợp với công nhân cho an toàn dễ sử dụng vận hành Trang thiết bị nhà máy bia NghƯ An hiƯn cßn sư dơng tèt, nh hệ thống tank lên men, nhà máy có 22 tank nằm nhà gần hệ thống nÊu cị vµ hƯ thèng nhµ chiÕt bia ngoµi có 12 tank lên men có dung tích 36 m3 đợc lắp đặt Đối với hệ thống nhà cung cấp cho nhà máy gồm có lò Đức với công suất lò tấn/h tấn/h Còn hệ thống lạnh có máy nén NH3, bình bay bình chứa glycol Hệ thống nåi nÊu cị, víi mét nåi malt, mét nåi ch¸o, nồi lọc, nồi lắng, nồi hoa hai nồi nớc sôi với quy mô nhỏ Do để nâng công suất nhà máy nên 50 triệu lít/năm ta cần phải bổ xung thêm số thiết bị mới, nh thêm tank lên men, nâng công suất lạnh, công suất lò I.2.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu lít/năm I.2.1.Hiện trạng công nghiệp bia giới Sản xuất tiêu thụ bia giới Sản xuất tiêu thụ bia Châu Châu khu vực tiêu dùng bia tăng nhanh, nhà nghiên cứu thị trờng nhận định Châu ngày giữ vị trí dẫn đầu thị trờng bia giới Trong sản xuất bia Châu Âu suy giảm từ năm 1989-1993 tăng bình quân 4,4% năm, Châu á, trớc kia, nhiều nớc có mức tiêu thụ bia đầu ngời thấp, đến bình quân 6,5% năm Thái Lan có mức tăng bình quân cao 26,5% năm, tiếp đến Philippin 22,2% năm, Malaysia 21,7% năm, Indonesia 17,7% năm Năm 1939 sản lợng bia Nhật 30 triệu lít năm mức tiêu thụ bình quân đầu ngời tơng đơng Việt Nam nay, năm 1960 sản lợng bia vợt 100 triệu lít năm, đến năm 1998 mức tiêu thụ bình quân đầu ngời 55,6 lít/ngời/ năm Công nghiệp bia Trung Quốc, từ năm 1980 tới 1993 sản lợng bia tăng từ 69,8 triệu lít nên 1,230 triệu lít, tức tăng 17 lần Thời kì từ năm 1981 đến 1987, Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43 Đồ án tốt nghiệp Viện KH CN Nhiệt Lạnh mức tăng trởng 30% năm, từ năm 1988 tốc độ tăng trởng bình quân năm 20% I.2.2.Tình hình sản xuất tiêu thụ bia Viêt Nam Bia đợc đa vào Việt Nam từ năm 1890 với xuất nhà máy bia Sài Gòn nhà máy bia Hà Nội, nh bia Việt Nam đà có lịch sử trăm năm Bia loại sản phẩm có tỉ suất lợi nhuận cao, tạo nguồn thu ngân sách đáng kể thông qua thuế tiêu thụ đặc biệt thuế thu nhập doanh nghiệp Hiện nhu cầu thị trờng, thời gian ngắn ngành sản xuất bia đà có phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu t mở rộng nhà máy bia đà có từ trớc xây dựng nhà máy bia thuộc Trung Ương địa phơng quản lý, nhà máy bia liên doanh với nớc Ngành bia ngành có mức thuế TTĐB cao nên hàng năm nộp vào ngân sách nhà nớc đáng kể Hiện trạng lực sản xuất Theo thống kê nay, nớc có khoảng 320 nhà máy bia sở sản xuất bia với tổng lực sản suất đạt 800 triệu lít năm Bia địa phơng 311 sở, chiếm 97,18% số sở nhng sản lợng chiếm 31,41% sản lợng bia nớc (đạt 241 triệu lít) đạt 60,73% công suất thiết kế Bên cạnh đó, nhà máy bia liên doanh với nớc đạt 172 triệu lít /năm, chiếm 27,5% lợng bia nớc đạt 58,1% công suất thiết kế Hai công ty bia Sài Gòn Hà Nội thuộc tổng công ty Rợu-Bia -Nớc giải khát Việt Nam sản xuất đạt 230 triệu lít/năm (chiếm 30,4% sản lợng bia nớc) vợt công suất 105,13% hai đơn vị có hiệu kinh tế Từ năm 1995-1997 tăng trởng bình quân 22% năm Hiệu kinh kế Theo số liệu thu nhập đợc, nhà máy bia lớn nh: Bia Sài Gòn, Bia Hà Nội có hiệu kinh tề cao Bình quân đồng vốn tạo 0,72 đống lÃi, đồng tài sản cố định làm đợc 2,74 đồng doanh thu, nộp ngân sách đợc 1,56 đồng, hẳn sở sản suất có quy mô nhỏ (nh bia Thái Bình, Thanh Hoá, Đồng Nai) bình quân đồng tài sản cố định tạo đợc 1,31 đồng doanh thu nộp ngân sách 0,52 đồng (tơng ứng 47% so với sở bia Trung Ương) Công ty bia Sài Gòn Công ty bia Hà Nội tỷ lít bia nộp ngân sách từ 3,5 đến tỷ đồng Năm 1996: Công ty bia Sài Gòn nộp ngân sách: 881,22 tỷ đồng Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43 Đồ án tốt nghiệp Viện KH CN Nhiệt Lạnh Công ty bia Hà Nội nộp ngân sách 119,041 tỷ đồng Năm 2000: Tổng công ty Rợu Bia Nớc giải khát Việt Nam nộp 1425,7 tỷ đồng, vợt 10% so với năm 1999 I.2.3.Định hớng phát triển công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2005 Do mức sống ngày tăng, mức tiêu thụ bia ngày cao Không kể nớc Châu Mỹ, Châu Âu có mức tiêu thụ bia theo đầu ngời cao có thói quen uống bia từ lâu đời, nớc Châu tiêu thụ bình quân 17 lít cho ngời năm Theo nghiên cứu nớc ngoài, bia chiếm khoảng từ 50% đến 96% tổng mức tiêu thụ loại đồ uống có cồn thị trờng nớc Đông Nam Mức tiêu thụ bình quân theo đầu ngời vào năm 2005 đạt 17 lít cho ngời năm, sản lợng bia đạt khoảng 1500 lít, tức tăng gấp hai lần so với năm 1999, bình quân tăng 20% năm I.2.4.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu lít/năm Việc tăng suất, quy hoạch tổng thể, đầu t chiều sâu, đổi công nghệ sản xuất, đại hoá dây chuyền sản xuất bia Ngoài việc đáp ứng đợc nhu cầu cung cấp bia cho ngời tiêu thụ Nâng cao tính đại hoá dây truyền công nghệ, làm cho dây chuyền sản xuất ổn định, an toàn, ngời công nhân dễ dàng điều khiển đợc thiết bị phuc vụ cho công việc mình, đồng thời nâng cao hiệu suất công việc Làm giảm nhân lực lao động, tiết kiệm nguồn tài cho nhà máy Ngoài tiết kiệm đợc nguyên nhiên liệu nh: điện nớc, xăng dầu Việc tăng suất quy hoạch tổng thể đầu t chiều sâu, đổi công nghệ, đại hoá dây chuyền sản xuất làm cho quản lý cán nhà máy đợc dễ dàng xác Với nhiệm vụ phải thực phục hồi phát triển công ty sức cạnh tranh mạnh mẽ loại bia thị trờng lên kinh tế mở cửa, hội nhập khu vực xu phát triển mạnh ngành công nghiệp bia, nớc giải khát việc tiết kiệm lợng, quy hoạch tổng thể, nâng công suất, tính đại dây chuyền công nghệ cần thiết Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43 Đồ án tốt nghiệp Viện KH CN Nhiệt Lạnh Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43 Đồ án tốt nghiệp Viện KH CN Nhiệt Lạnh Chơng II : Giới thiệu quy trình công nghệ, tính toán lựa chọn thiết bị II.1.Quy trình công nghệ sản xuất bia Bia đợc sản xuất theo quy trình ủ men cổ điển khoảng thời gian 12 ngày Với thời gian lên men ngày Thời gian lên men phụ ngày Tàng trữ bia ngày II.1.1.Quy trình công nghệ Chọn nguyên liệu chính: Malt mua nớc Châu Âu nh Bỉ, Đan Mạch, Pháp Đợc chứa bảo quản Cilo thời gian để bảo đảm ổn định mùi thơm Thực xay theo yêu cầu công nghệ loại bia dự kiến nấu, sau chuyển sang thùng hoà trộn Đồng thời với trình này, liệu (gạo) đợc cho vào nấu (dịch hoá) nồi gạo Thêm nớc ấm vào nồi hoà trộn, thực trình ngâm, tiếp tục nâng nhiệt lên 500C trì nhiệt độ khoảng thời gian Bơm dịch cháo gạo sang nồi hoà trộn để nâng nhiệt dịch cháo malt Sau lấy khoảng 1/3 khối dịch vừa hoà trộn chuyển sang nồi nấu, nâng nhiệt đến sôi trì khoảng thời gian Bơm toàn khối dịch nồi nấu sang nồi hoà trộn, để yên khoảng thời gian sau chun sang nåi läc TiÕn hµnh läc vµ rưa b·: toàn lợng dịch đợc chuyển sang nồi nấu hoa Bà đợc chuyển dùng cho chăn nuôi Thùc hiƯn houblon t¹i nåi houblon víi hoa houblon (d¹ng viên tinh chất) Dịch đà houblon hoá chuyển sang làm lạnh nhanh Dịch lạnh đợc nạp khí (nhằm cung cấp oxi cho trình nên men) men giống cho vào tank lên men Quá trình lên men xảy tank lên men Khi kết thúc trình lên men chính, rút nhiệt để thực trình lên men phụ Nhiều sản phẩm tự nhiên đợc tạo giai đoạn này, tạo hơng vị đặc trng cho bia Kết thúc trình lên men bia đà chín Khi bia đà chín chuyển sang lọc máy lọc thô dạng đĩa lọc tinh máy lọc khung bản, đảm bảo bia trong, có mùi vị, màu sắc đặc trng Bia sau lọc đợc chứa, bảo quản tank tàng trữ từ đến ngày để bia ổn định Khi bia đà ổn định đợc bơm qua máy chiết bia vào chai, lon đóng nắp, đa sang trùng, dán nhÃn, nhập kho để tiêu thụ II.1.2.Quy trình sản xuất Xem hình H1 Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt L¹nh 2-K43 10 ... công suất trung bình Để sản xuất bia đạt công suất 50 triệu lít/ năm ta thiết kế nhà máy với hai hệ nồi nấu, với hệ nồi nấu cũ có công suất ban đầu 18 triệu lít /năm Do ta phải thiết kế hệ nhà. .. công suất nhà máy nên 50 triệu lít/ năm ta cần phải bổ xung thêm số thiết bị mới, nh thêm tank lên men, nâng công suất lạnh, công suất lò I.2.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất. .. Giới thiệu tổng quan công ty cổ phần bia Nghệ An cần thiết phải mở rộng nhà máy bia, nâng công suất 50 triệu lít/ năm I.1.Giới thiệu tổng quan công ty cổ phần bia Nghệ An Nhà máy bia Nghệ An n»m thµnh