Đề tài thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái cây bằng phương pháp lên men hiện đại với năng suất 75 triệu lítnăm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA HĨA ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BIA PHỐI VỊ TRÁI CÂY BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN HIỆN ĐẠI VỚI NĂNG SUẤT 75 TRIỆU LÍT/NĂM GVHD: T.S LÊ LÝ THÙY TRÂM SVTH: LÊ THỊ NGỌC HIẾU MSSV: 107170228 LỚP: 17SH Quảng Trị, ngày 27 tháng 07 năm 2021 Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái phương pháp lên men đại với suất 75 triệu lít/năm ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Họ tên sinh viên: Lê Thị Ngọc Hiếu Số thẻ sinh viên: 107170228 Lớp:17SH Khoa: Hóa Ngành: Công nghệ sinh học Tên đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái phương pháp lên men đại với suất 75 triệu lít/ năm Các số liệu liệu ban đầu: - Độ bia 110 - Tỉ lệ nguyên liệu: Malt vàng: gạo: đường = 6:3,5:0,5 - Thành phẩm bia lon Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Mục lục Mở đầu Chương Tổng quan tài liệu Chương Chọn thuyết minh dây chuyền cơng nghệ Chương Tính cân vật chất Chương Tính chọn thiết bị Kết luận Tài liệu tham khảo Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): Bản vẽ 1: Mặt phân xưởng lên men thành phẩm (A1) Bản vẽ 2: Mặt cắt phân xưởng lên men thành phẩm (A1) Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 22/01/2021 Ngày hoàn thành đồ án: 18/04/2021 Đà Nẵng, ngày 22 tháng năm 2021 Người hướng dẫn TS Lê Lý Thùy Trâm SVTH : Lê Thị Ngọc Hiếu SVTH : TS Lê Lý Thùy Trâm Trang i Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái phương pháp lên men đại với suất 75 triệu lít/năm LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đồ án Công nghệ 2, em nhận nhiều giúp đỡ từ cơ, thầy, gia đình bạn bè Qua đây, Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Cô T.S Lê Lý Thùy Trâm, giảng viên môn Công nghệ sinh học, trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng hướng dẫn giúp đỡ em tận tình suốt quãng thời gian qua BGH, quý thầy cô giáo khoa Hóa – trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng tạo môi trường học tập cho em Bạn bè gia đình ln ln bên, ủng hộ giúp đỡ, tạo điều kiện tốt để em hoàn thành đồ án Công nghệ Em xin chân thành cảm ơn! Quảng Trị, ngày 27/07/2021 Sinh viên Lê Thị Ngọc Hiếu SVTH : Lê Thị Ngọc Hiếu SVTH : TS Lê Lý Thùy Trâm Trang ii Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái phương pháp lên men đại với suất 75 triệu lít/năm MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix MỞ ĐẦU xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan bia 1.1.1 Phân loại bia: 1.1.2 Lợi ích mà bia mang lại: 1.2 Nguyên liệu sản xuất bia 1.2.1 Malt Đại mạch 1.2.2 Hoa Houblon 1.2.3 Nước 10 1.2.4 Trái 11 1.2.5 Nguyên liệu thay 12 1.2.6 Nấm men bia 13 1.2.7 Các nguyên liệu phụ khác 15 1.3 Các q trình sinh lý, sinh hóa sản xuất bia 15 1.3.5 Các trình xảy nấu 15 1.3.6 Các trình xảy lên men 15 1.4 Bia phối vị trái 16 1.5 Tình hình sử dụng bia phối vị trái Việt Nam giới 17 CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 18 2.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất bia phối vị trái 18 2.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất 19 2.2.1 Nguyên liệu đầu vào 19 2.2.2 Xử lý nguyên liệu 19 2.2.3 Nghiền 19 2.2.4 Nấu nguyên liệu 20 2.2.6 Lọc dịch đường 22 2.2.7 Houblon hóa 23 2.2.8 Lắng 24 SVTH : Lê Thị Ngọc Hiếu SVTH : TS Lê Lý Thùy Trâm Trang iii Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái phương pháp lên men đại với suất 75 triệu lít/năm 2.2.9 Làm lạnh nhanh 24 2.2.10 Lên men 24 2.2.11 Lọc bia 27 2.2.12 Bão hòa CO2 28 2.2.13 Chiết bia vào lon 28 2.2.14 Thanh trùng 28 CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU 30 3.1 Số liệu ban đầu 30 3.2 Kế hoạch sản xuất nhà máy 31 3.3 Tính nguyên liệu vật chất cho 100kg nguyên liệu vật chất 31 3.3.1 Lượng chất khô nguyên liệu hạt 31 3.3.2 Lượng nguyên liệu lại sau làm 31 3.3.3 Lượng nguyên liệu lại sau nghiền 32 3.3.4 Lượng chất khô hạt chuyển vào dịch đường nấu (tính theo độ chiết hạt) 32 3.3.5 Lượng chất khơ cịn lại sau trình nấu 32 3.3.6 Lượng chất khơ cịn lại sau lọc 32 3.3.7 Thể tích dịch đường đun sôi 32 3.3.8 Lượng puree bổ sung vào q trình houblon hóa 33 3.3.9 Lượng hoa houblon cần dùng 33 3.3.10 Lượng chất khô cịn lại sau houblon hóa 34 3.3.11 Lượng dịch đường lại sau houblon hóa 34 3.3.12 Lượng chất khơ cịn lại sau lắng 34 3.3.13 Khối lượng dịch đường sau lắng 34 3.3.14 Lượng chất khơ cịn lại sau q trình làm lạnh 34 3.3.15 Khối lượng dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu 35 3.3.16 Lượng bia sau lên men 35 3.3.17 Lượng bia lại sau lọc 35 3.3.18 Lượng bia lại sau ổn định 35 3.3.19 Lượng bia sau trùng chiết lon 35 3.3.20 Lượng bã nguyên liệu 35 3.3.21 Lượng men giống đặc cần dùng 35 3.3.22 Lượng CO2 thu 36 3.3.23 Lượng sữa men thu hồi 36 3.3.24 Lượng enzym cần dùng 36 SVTH : Lê Thị Ngọc Hiếu SVTH : TS Lê Lý Thùy Trâm Trang iv Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái phương pháp lên men đại với suất 75 triệu lít/năm 3.4 Tính cân sản phẩm cho ngày 37 3.4.1 Lượng nguyên liệu ban đầu 37 3.4.2 Lượng nguyên liệu sau làm 37 3.4.3 Lượng nguyên liệu sau nghiền 37 3.4.4 Lượng dịch đường đun sôi 37 3.4.5 Lượng dịch đường sau houblon hóa 100⁰C 37 3.4.6 Lượng dịch đường sau lắng 38 3.4.7 Lượng dịch lên men 38 3.4.8 Lượng bia non sau lên men 38 3.4.9 Lượng bia sau lọc 38 3.4.10 Lượng bia sau ổn định 38 3.4.11 Lượng bia thành phẩm 38 3.4.12 Lượng hoa houblon cần dùng 38 3.4.13 Lượng bã nguyên liệu 38 3.4.14 Lượng puree mận cần dùng 38 3.4.15 Lượng men giống 38 3.4.16 Lượng sữa men thu hồi 38 3.4.17 Lượng CO2 thu hồi 38 3.4.18 Lượng enzyme Termamyl 38 3.4.19 Lượng vỏ lon 39 3.4.20 Lượng nắp lon 39 3.4.21 Lượng thùng carton 39 CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 41 4.1 Phân xưởng nấu 41 4.1.1 Silo 41 4.1.2 Thiết bị làm 43 4.1.3 Bunke (chứa nguyên liệu sau làm sạch) 44 4.1.4 Thiết bị nghiền nguyên liệu 46 4.1.5 Bunke (chứa nguyên liệu sau nghiền) 48 4.1.6 Thiết bị nấu 50 4.1.6 Thiết bị lọc khung 55 4.1.7 Nồi trung gian 56 4.1.8 Nồi nấu nước nóng 57 4.1.9 Thùng chứa bã sau trình lọc 58 SVTH : Lê Thị Ngọc Hiếu SVTH : TS Lê Lý Thùy Trâm Trang v Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái phương pháp lên men đại với suất 75 triệu lít/năm 4.1.10 Thùng chứa purre mận 60 4.1.11 Thiết bị lắng Whirlpool 60 4.1.10 Thiết bị làm lạnh 62 4.2 Phân xưởng lên men 64 4.2.1 Thùng chứa men giống 64 4.2.2 Thiết bị lên men 65 4.2.3 Hệ thống thu hồi CO2 67 4.2.4 Thiết bị lọc bia 68 4.2.5 Thùng bão hòa CO2 68 4.2.6 Thiết bị nhân giống 69 4.3 Phân xưởng chiết rót 72 4.3.1 Thiết bị nâng pallet lon 72 4.3.2 Thiết bị kiểm tra lon rỗng 72 4.3.3 Thiết bị rửa lon 73 4.3.4 Thiết bị chiết rót 73 4.3.5 Máy đóng nắp 74 4.3.6 Máy kiểm tra lon sau chiết 74 4.3.7 Thiết bị trùng 75 4.3.8 Thiết bị kiểm tra sau trùng 75 4.3.9 Thiết bị in phun hạn sử dụng 75 4.3.10 Máy đóng thùng 76 4.4 Cơ cấu vận chuyển 76 4.4.1 Gầu tải 76 4.4.3 Bơm 77 4.5 Tổng kết thiết bị 79 KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 85 SVTH : Lê Thị Ngọc Hiếu SVTH : TS Lê Lý Thùy Trâm Trang vi Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái phương pháp lên men đại với suất 75 triệu lít/năm DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Hình ảnh bia [3] Hình 2: Phân loại bia theo màu sắc [23] Hình 3: Sản phẩm bia khơng cồn thị trường Việt Nam [25] .3 Hình 4: Bia có nồng độ cồn từ – 8% thị trường [26] Hình 5: Sản phẩm có độ cồn cao (16%) [27] Hình 6: Malt vàng malt đen [28] Hình 7: Bơng đại mạch [5] Hình 8: Cấu tạo hạt đại mạch [7] Hình 9: Hoa Houblon [8] Hình 10: Hoa cánh [9] Hình 11: Hoa houblon dạng hoa viên [9] Hình 12: loại trái sử dụng để lên men [14] 11 Hình 13: Nấm men Saccharomyces cerevisiae [11] 13 Hình 14: Nấm men chìm Saccharomyces Carlbergensis [10] .14 Hình 15: Bia trái Bỉ [13] 17 Hình 1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia trái 18 Hình 2: Giản đồ nhiệt độ nấu bia 22 Hình 1: silo chứa 41 Hình 2: Máy làm dạng rung [49] 44 Hình 3: Bunke chứa 44 Hình 4: Máy nghiền trục MMR-300 [50] 47 Hình 5: Máy nghiền búa [31] 47 Hình 6: Máy nghiền búa 40B [32] 48 Hình 7: Nồi nấu [33] 50 Hình 8: Thiết bị nấu 51 Hình 9: Cánh khuấy mỏ neo [31] 53 SVTH : Lê Thị Ngọc Hiếu SVTH : TS Lê Lý Thùy Trâm Trang vii Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái phương pháp lên men đại với suất 75 triệu lít/năm Hình 10: Thiết bị lọc ép khung bảng [17] 55 Hình 11: Thùng chứa bã 59 Hình 12: Thiết bị lắng xoáy Whirlpool [35] 61 Hình 13: Cấu tạo trao đổi nhiệt [36] 62 Hình 14: Hướng chảy hai dịng lưu chất nóng lạnh thiết bị trao đổi nhiệt [36] 63 Hình 15: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng Taibong PHE [37] .63 Hình 16: Thiết bị lên men 65 Hình 17: Hệ thống thu hồi CO2 [38] 67 Hình 18: Hệ thống thu hồi CO2 với công suất 500 (kg/h) [38] 67 Hình 19: thiết bị lọc màng BMF – 18 compact – 250HL/h [39] 68 Hình 20: Thiết bị nhân giống 69 Hình 21: Thiết bị kiểm tra lon rỗng Krones Cantronic [42] 73 Hình 22: Máy đóng nắp lon YLG – 300 [44] 74 Hình 23: Thiết bị trùng Krones K570 [45] 75 Hình 24: Gầu tải [31] 76 Hình 25: Bơm ly tâm [48] 77 SVTH : Lê Thị Ngọc Hiếu SVTH : TS Lê Lý Thùy Trâm Trang viii Thiết kế phân xưởng sản xuất bia phối vị trái phương pháp lên men đại với suất 75 triệu lít/năm DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Ưu nhược điểm hai công nghệ lên men này: Bảng 2: Thành phần hoa houblon [2] Bảng 3: Các nguyên liệu thay [1] 12 Bảng 4: So sánh hai loại nấm men lên men chìm lên men [1] 14 Bảng 1: mức hao hụt qua công đoạn 30 Bảng 2: Số ngày nghỉ năm 2021 31 Bảng 3: Bảng tổng kết tính cân vật chất 40 Bảng 1: Thông số kỹ thuật silo chứa malt 42 Bảng 2: Thông số kỹ thuật silo chứa gạo 43 Bảng 3: Thông số kỹ thuật thiết bị làm dạng rung kiểu PCV30P: 43 Bảng 4: Thông số kỹ thuật bunke chứa malt vàng sau làm 45 Bảng 5:Thông số kỹ thuật bunke chứa gạo sau làm 46 Bảng 6: Thông số kỹ thuật thiết bị nghiền malt [50]: 46 Bảng 7: Thông số kỹ thuật máy nghiền gạo [32] 48 Bảng 8: Thông số kỹ thuật bun ke chứa malt vàng sau nghiền 49 Bảng 9: Thông số kỹ thuật bunke chứa gạo sau nghiền 49 Bảng 10: Thông số kỹ thuật nồi nấu gạo 52 Bảng 11: Thông số kỹ thuật nồi nấu malt 54 Bảng 12: Thông số kỹ thuật nồi houblon hóa 55 Bảng 13: Thông số kỹ thuật thiết bị lọp ép khung [34] 56 Bảng 14: Thông số kỹ thuật nồi trung gian 57 Bảng 15: Thông số kỹ thuật nồi nấu nước nóng 58 Bảng 16: Thơng số kỹ thuật thùng chứa bã sau trình lọc 59 Bảng 17: Thông số kỹ thuật thùng chứa puree mận 60 Bảng 18: Thông số kỹ thuật thiết bị trao đổi nhiệt dạng Taibong PHE TX3-GD [37] 64 SVTH : Lê Thị Ngọc Hiếu SVTH : TS Lê Lý Thùy Trâm Trang ix