thiết kế nhà máy sản xuất bia trái cây năng suất 75 triệu tấnnăm

Bia là một loại đồ uống có độ cồn thấp giàu chất dinh dưỡng có hương thơm đặc trưng,vị đắng dịu lớp bọt trắng mịn với hàm lượng CO2 (45gl) ngoài việc cung cấp một lượng calori khá lớn trong bia còn chứa hệ enzyme khá phong phú,đặc biệt là nhóm enzyme kích thích tiêu hóa amylaza giúp con người giải khát một cách triệt để khi uống .Vì vậy bia là loại đồ uống hiện rất được ưa chuộng ở nước ta cũng như trên thế giới. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa hublon... Bia có khả năng kích thích tiêu hoá, giúp cơ thể khoẻ mạnh khi dùng với liều lượng thích hợp và đặc biệt còn có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống nhờ đặc tính bão hoà CO2.

CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Sơ đồ quy trình công nghệ

Thuyết minh dây chuyền công nghệ

2.2.1.1 Xử lý nguyên liệu a Sàng nguyên liệu

Mục đích : làm sạch sơ bộ và làm sạch nguyên liệu trước khi mang nguyên liệu đi nghiền.

Cách tiến hành : nguyên liệu cần làm sạch qua ống nhập liệu rồi tới sàng sơ bộ, các phần tử lớn hơn lỗ sàng được sàng lọc và đưa ra ngoài thông qua máng trượt và được đưa ra ngoài Nguyên liệu được làm sạch sẽ đi xuống sàng chính ở phía dưới và lấy ra. Phần nguyên liệu nhỏ hơn lỗ sàng chính sẽ lọt xuống sàng ở phía dưới sàng chính qua máng trượt và được lấy ra Sản phẩm sau khi được làm sạch sẽ được chuyển đến hệ thống sấy (sàng đứng) đặt tại đầu ra của máy Tại đây nguyên liệu sạch được hút hết bụi.

Thiết bị: Sử dụng thiết bị máy quạt sàn với hệ thống rây và quạt Rây tách các tạp chất có kích thước quá lớn hay quá nhỏ, quạt để thổi bay các tạp chất nhẹ. b Nghiền nguyên liệu: gồm quá trình nghiền malt và nghiền gạo.

Làm dập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước làm cho sự xâm nhập của nước vào thành phần của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và quá trình thủy phân khác nhanh hơn và triệt để hơn.

Nghiền malt: Gồm có 2 cặp trục, khoảng cách của cặp trục thứ hai nhỏ hơn so với cặp trục thứ nhất Malt được đổ vào phễu và được nghiền sơ bộ ở cặp rulô thứ nhất. Sau khi nghiền sơ bộ, bột malt được đưa xuống cặp rulô thứ hai để tiếp tục nghiền mịn hơn do khoảng ở giữa 2 trục của cặp rulô thứ hai nhỏ hơn ở cặp rulô thứ nhất.

Trong quá trình nghiền phải thường xuyên kiểm tra chất lượng của bột nghiền, nếu xuất hiện hạt nguyên hoặc vỏ bị vỡ nát thì phải dừng máy và điều chỉnh khe nghiền cho thích hợp.

Nghiền gạo: gạo được đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu 1) Búa được treo cách đều nhau, lắp trên đĩa treo số (4) gắn trên trục quay (5) có vận tốc 60 – 100 vòng/phút, do vậy mà hạt bị đập nhỏ ra Gạo sau khi được nghiền đạt kích thước yêu cầu sẽ lọt qua lưới 3 ra ngoài và được đưa vào phễu chứa nhờ gàu tải.[ CITATION Ngu07 \l 1066 ]

Thiết bị nghiền malt: máy nghiền hai đôi trục

Hình 2 1 Máy nghiền hai đôi trục

Thiết bị nghiền gạo: máy nghiền búa.

Dùng nhiệt dộ cao để nấu chín tinh bột gạo và nhờ sự hoạt động của Enzim thủy phân trong 10% Malt lót để phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong gạo, phá vỡ màng tế bào của tinh bột và làm đứt các liên kết giữa chúng để tạo ra các cấu tử thấp phân tử dễ hòa tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường Các loại gạo khác nhau có độ bền của màng tế bào không giống nhau do đó đối với mỗi mẻ nguyên liệu phải có chế độ hồ hóa thích hợp.

Bột gạo sau khi nghiền đem phối trộn với nước 50 o C theo đúng tỷ lệ trên, cộng với 10% lượng malt lót để cung cấp hệ enzyme amylase cho quá trình thủy phân tinh bột rồi bơm qua nồi nấu gạo Bổ sung axit lactic để điều chỉnh pH = 5.2 – 5.3 và bổ sung thêm CaCl2 Bật cánh khuấy trộn trong 15 phút Tiếp đó tăng dần nhiệt độ của khối nấu lên 72 o C mất 20 phút và giữ ở nhiệt độ này trong 10 ph để hồ hóa tinh bột. Trong quá trình giữ nhiệt này ta bổ sung enzyme Termamyl với tỉ lệ 0.05 - 0.1% so với tổng lượng gạo để cắt tinh bột thành các mạch ngắn giúp cho quá trình thủy phân tinh bột gạo xảy ra nhanh hơn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa sau này Sau

Hồ hóa Đường hóa đó nâng nhiệt độ khối nấu đến nhiệt độ sôi mất 25 phút và giữ sôi trong 10 phút Trong suốt quá trình nấu phải được khuấy trộn liên tục nhằm tránh khê sít ở đáy nồi.

Thiết bị : Nồi hồ hóa có thân hình trụ làm bằng Inoc. b Đường hóa

Tạo các vùng nhiệt độ thích hợp cho hệ thống Enzim hoạt động để phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong Malt và gạo thành các sản phẩm thấp phân tử để cùng với các cấu tử thấp phân tử đã có sẵn trong nguyên liệu hòa tan bền vững vào dịch đường.

Trước khi kết thúc quá trình hồ hóa 20 phút người ta bắt đầu vận hành nồi Đường hóa Đầu tiên kiểm tra vận hành an toàn thiết bị, vệ sinh lại thiết bị sau đó cấp nước vào nồi theo tính toán của phòng công nghệ Nước cấp vào nồi đường hóa được lấy từ tank chứa nước 32°C, sau đó bật cánh khuấy, malt bột trong các xilo chứa bột được vít tải đưa vào nồi đường hóa phối trộn cùng nước theo lượng đã tính toán tùy thuộc vào từng mẻ nấu Tỷ lệ phối trộn của Malt và nước là 1:4 hỗn hợp malt nước được hệ thống cánh khuấy trộn đều và được duy trì ở nhiệt độ 30°C trong nồi đường hóa 15 phút ( quá trình ngâm malt nhằm mục đích giải phóng các enzym khỏi trạng thái nghỉ chuyển sang trạng thái hoạt động nâng cao hiệu suất đường hóa) Quá trình đường hóa được diễn ra theo 3 giai đoạn.

 Giai đoạn 1: Giai đoạn đạm hóa.

Kết thúc quá trình ngâm malt sau 15 phút hỗn hợp malt + nước trong nồi đường hóa đang ở nhiệt độ 30°C tốc độ cánh khuấy trong nồi đạt 90%, người ta tiến hành phóng 40% cháo ở nồi hồ hóa sang nồi đường hóa làm nhiệt độ trong nồi đường hóa tăng từ 30°C lên 52°C và duy trì nhiệt độ này trong nồi đường hóa 30 phút Trong quá trình đạm hóa enzym pectinaza và proteaza hoạt động mạnh thủy phân protit đơn giản và phức tạp thành albumin, pepton, polypeptit và sau đó thành các axit amin Các sản phẩm này giúp cho Bia có khả năng giữ bọt tốt, tạo hương vị đậm đà Đặc biệt các axit

PageXLV amin là nguồn cung cấp thức ăn chứa Nito cho nấm men hoạt động trong quá trình lên men Khoảng nhiệt độ thích hợp cho các Enzim hoạt động thủy phân tạo nhiều đạm hòa tan bền vững và các axit amin là 48 – 52°C.

 Giai đoạn 2: Giai đoạn đường hóa

Sau khi kết thúc 30 phút của quá trình đạm hóa ta bơm nốt lượng cháo trong nồi hồ hóa sang nồi đường hóa làm cho nhiệt độ của nồi đường hóa tăng từ 52°C lên 65°C bắt đầu quá trình đường hóa Quá trình đường hóa kéo dài 30 phút Trong khoảng nhiệt độ này enzym β-amylaza hoạt động mạnh phân cắt hợp chất amyloza và amylopectin thành đường Maltoza, dextrin và một ít glucoza Kết thúc quá trình đường hóa nâng nhiệt độ lên 75°C và duy trì nồi đường hóa ở nhiệt độ này trong vòng 40 phút để tiến hành giai đoạn dịch hóa.

 Giai đoạn 3: Giai đoạn dịch hóa

Giai đoạn dịch hóa nhằm giữ nhiệt độ yêu cầu cho Enzim α- amylaza hoạt động phân cắt cơ chất Enzim này phân cắt tinh bột theo 2 giai đoạn.

 Giai đoạn 1: Cắt tinh bột thành dextrin

 Giai đoạn 2: Cắt một phần dextrin thành glucoza

Sản phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân là glucoza và dextrin, nhờ quá trình này độ nhớt của tinh bột giảm nhanh chóng vì hầu hết tinh bột đã bị cắt thành dextrin, Amylaza phân cắt tinh bột qua 6 gốc đường.

Kết thúc quá trình đường hóa tinh bột được thủy phân thành Maltoza, dextrin…các hợp chất hòa tan có thể lên men được.

Thiết bị : Nồi đường hóa.

Bổ sung chanh dây vào bia

Chanh dây được bổ sung vào bia ở dạng Purre Dịch đường sau khi làm lạnh được bổ sung purê rồi tiến hành lên men chính trong bồn lên men.

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Kế hoạch sản xuất của nhà máy

Số giờ làm việc trong 1 ca: 8 giờ

Số ca làm việc trong 1 ngày: 3 ca / ngày

Số ngày làm việc trong 1 tháng: 25 ngày

Số ngày làm việc trong 1 năm: 300 ngày

Năng suất nhà máy là 70 triệu lít /năm

Lượng bia sản suất trong 1 ngày: 233333.33 lít

Thời gian nấu 1 mẻ : 3 giờ

Số mẻ nấu 1 ngày: 8 mẻ

Số mẻ nấu 1 năm : 24000 mẻ

3.2 Tính cân bằng vật chất cho 100 kg nguyên liệu (70% malt : 25% gạo:

Nguyên liệu Độ ẩm(% khối lượng) Độ trích ly(% chất khô)

Bảng 3 1 Yếu tố nguyên liệu : độ ẩm, độ trích li, khối lượng riêng

Xử lý gạo 1 Đường hóa (% lượng chất khô) 1

Lọc dịch đường (% thể tích ) 2

Bảng 3 2 : Tổn thất trong quá trình sản xuất

3.2.1 Quá trình xử lí nguyên liệu

 Lượng chất khô trong nguyên liệu (M1)

 Lượng chất khô còn lại sau khi nghiền (m4) m4 malt c.479×(1−0.01)b.84(kg) m 4 gạo !.208×(1−0.01)!(kg)

 Lượng chất khô có trong dịch đường sau nấu (m5)

Nấu & đường hoá Nước m 5 malt b.844×(1−0.01)×0.76G.284(kg) m5gao 996×(1−0.01)×0.85.668(kg)

 Tổng chất khô có trong dịch đường sau nấu:

Lượng enzim Termamyl sử dụng khoảng 0.05-0.1% so với gạo đưa vào nấu Chọn 0.1%.[ CITATION ĐỗV78 \l 1066 ]

Lượng enzyme cần dùng là: m enzyme =M 4 gạo × 0.1

 Nồi hồ hóa Ở nồi hồ hóa có dùng lượng malt lót bằng 20% lượng gạo Tổng lượng bột cho vào nồi cháo là:

Tỉ lệ phối trộn nước: bột = 4:1 Lượng nước cho vào nồi hồ hóa là:

Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hóa là:

Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu:

Tổng lượng nước có trong nồi hồ hóa là:

Trong quá trình hồ hóa, lượng nước bay hơi khoảng 5%.

Khối lượng dịch cháo còn lại là:

Lượng malt cho vào nồi đường hóa là:

Tỉ lệ phối trộn nước: malt = 4:1 Lượng nước phối trộn với malt là:

Lượng nước có sẵn trong malt là: 62.73×0.07=4.39(kg)

Khi chuyển toàn bộ dịch cháo sang nồi đường hóa thì tổng khối lượng dịch bột trong nồi đường hóa là:

Tổng lượng nước trong nồi đường hóa là:

Trong quá trình đường hóa lượng nước bay hơi khoảng 4%.

Lượng nước còn lại sau đường hóa là:

Khối lượng dịch sau đường hóa là:

 Lượng chất khô còn lại sau lọc (m6) m 6 d.952×(1−0.02)c.65(kg)

 Lượng bã sau quá trình lọc

Lượng malt đem nấu là 70 kg, trong đó:

Lượng chất khô không hòa tan 24%. Độ ẩm 7%.

Tổn thất khi sàng 2%, cân 0.5%, nghiền 1%.

Lượng chất khô trong bã malt là:

Bã có hàm ẩm 76%, khối lượng bã malt ướt là:

Lượng gạo đem nấu là 25 kg, trong đó:

Lượng chất khô không hòa tan 15%.

Tổn thất khi sàng 2%, cân 0.5%, nghiền 1%.

Lượng chất khô trong bã malt là:

Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã malt ướt là:

Tổng lượng bã khô là: 15.08+3.15 23 kg

Tổng lượng bã ướt là: 75.4+15.75 15 kg

Lượng nước trong bã là: 91.19−18.23r.92kg

 Nồng độ chất khô của dịch đường sau lắng và làm lạnh là 13%.[ CITATION ĐỗV78 \ l 1066 ] Qúa trình houblon hóa có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịch đường tăng khoảng 1 – 1.5 % (chọn 1%).[ CITATION ĐỗV78 \l 1066 ] Còn quá trình lắng trong và làm lạnh làm nồng độ của dịch đường tăng từ 0.4 – 1.2 % (chọn 0.4%).

 Do đó, nồng độ của dịch đường trước khi houblon hóa là:

 Tổng lượng chất khô có trong malt vào gạo sau lọc là m6 = 63.653 kg.

ZnSO4 Hoa viên Houblon hoá m 7

 Khối lượng dịch đường 11.6% từ 100 kg nguyên liệu ban đầu là: m 7 a c.653

 Khối lượng riêng của dịch đường 11.6% ở 20 0 C là ρ=¿1046.64 kg/m 3 [ CITATION ĐỗV78 \l 1066 ] Do đó, thể tích của dịch đường trước đun sôi (quy về 20 0 C) là:

 Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng nước trong dịch đường nên ta tính thể tích dịch đường theo thể tích nước.

 Thể tích riêng của nước ở 20 0 C là 1000.77×10 −6 m 3 /kg và ở 100 0 C là 1043.43×10 3 m −6 /kg.[ CITATION ĐỗV78 \l 1066 ] Vậy thể tích dịch đường khi đun sôi là:

 Lượng chất khô còn lại sau đun sôi là:

Lượng hoa houblon cần dùng

Thể tích của dịch đường trước đun sôi đã tính là: 524.28 lít Lượng hoa thường sử dụng là 3 g/lít dịch đường.

Vậy lượng hoa cần dùng: 524.28 × 3 = 1572.83 g = 1.57 kg

Trong đó, 50% lượng hoa dùng dưới dạng cao hoa, với 5 kilogam hoa nguyên cánh tương ứng 1 kilogam cao hoa Như vậy lượng cao hoa cần dùng là:

Và 50% lượng hoa dùng dưới dạng hoa viên 45, với 2 kilogam hoa nguyên cánh tương ứng 1 kilogam hoa viên 45 Như vậy lượng hoa viên 45 cần dùng là:

 Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa

Chọn nồng độ của dịch đường sau houblon hóa tăng 1 %, vậy nồng độ dịch đường sau lắng trong là 12.6% m7c = M 7 C b ×100 % = 63.02 11.6+1 × 100 = 500.16 (kg)

Khối lượng riêng của dịch đường 12.6% ở 20 o C là: r = 1050.84 (kg/m³)

Thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 100 o C:

 Lượng chất khô còn lại sau lắng xoáy là: m 8 =m 7 b ×(1−0.01)b.39(kg)

 Lượng cặn loại ra sau quá trình lắng xoáy

Thông thường cứ 100 lít dịch đường đun sôi thì lượng cặn lắng là 5 gam chất khô Vậy lượng cặn lắng trong dịch đường đun sôi thu được là : mcặn = 100 V 7 × 5 = 475.96 100 × 5 = 23.8 (g)

Chọn độ ẩm của cặn là 80% Vậy lượng cặn ướt là : mcặn ướt = 23.8 100− × 100 80 8.99(g).

 Thể tích dịch đường sau lắng xoáy

Nồng độ dịch đường sau lắng trong đường là 13 %.[ CITATION TSP91 \l 1066 ] mdđ8 = m 8 ×100

Khối lượng riêng của dịch đường 13% ở 20 0 C là ρ=¿1052.52 kg/m 3

[ CITATION ĐỗV78 \l 1066 ] Do đó, thể tích của dịch đường 13% (ở 20 0 C) là:

 Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng nước trong dịch đường nên ta tính thể tích dịch đường theo thể tích nước.

 Thể tích riêng của nước ở 20 0 C là 1000.77×10 −6 m 3 /kg và ở 90 0 C là 1035.90×10 3 m −6 /kg.[ CITATION ĐỗV78 \l 1066 ] Vậy thể tích dịch đường sau lắng (ở

 Lượng chất khô sau làm lạnh là: m 9 =m 8 ×(1−0.005)b.08(kg)

 Lượng dịch sau làm lạnh là: m 9 a =m 9 ×100

 Thể tích của dịch sau làm lạnh ở 20 độ là:

 Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men (9 0 C) thì có sự giảm thể tích của dịch lên men, và ta coi sự giảm này là sự giảm thể tích của nước theo nhiệt độ.

 Thể tích riêng của nước ở 20 0 C là 1000.77×10 −6 m 3 /kg và ở 9 0 C là 1000.19×10 3 m −6 /kg.[ CITATION ĐỗV78 \l 1066 ]

 Vậy thể tích dịch đường sau làm lạnh (ở 9 0 C) là:

Lượng O2 thường được cấp với nồng độ 6mg/l Thể tích dịch bia sau quá trình lắng xoáy là 471,99 lít

Vậy lượng O2 cần để cấp là : 447.99 × 6 = 2283.94 mg = 2.83g

 Lượng chanh dây cần dùng:

Trong 100kg nguyên liệu ban đầu thì có 5kg puree chanh dây.

Khối lượng của dịch lên men từ 100 kg nguyên liệu ban đầu: m 10 G7.54+5H2.54kg

Khối lượng dịch đường sau quá trình lên men:

 Thể tích của dịch lên men:

-Thể tích dịch đường ở 20℃ là:

Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men (8℃) thì có sự giảm thể tích của dịch) thì có sự giảm thể tích của dịch lên men và ta coi sự giảm này cũng là sự giảm thể tích của nước theo nhiệt độ.

Thể tích riêng của nước ở 20 là 1000℃ là 1000 77 x 10-6 (m3/kg) và ở 8℃ là 1000 là 1000.12 x 10 -6 (m 3 /kg).[ CITATION ĐỗV78 \l 1066 ]

Vậy thể tích của dịch lên men là:

 Lượng men cần sử dụng

Lượng men giống đưa vào khi lên men chính là 10% lượng dịch so với lượng dịch đưa vào khi lên men.[ CITATION TSP91 \l 1066 ]

Như đã tính ở trên, lượng dịch đưa vào lên men là 458.46 lít Vậy thể tích dịch men cần dùng là:

Khi sử dụng men tái sử dụng dưới dạng sữa men thì lượng men cần dùng là 1% so với lượng dịch cần lên men:[ CITATION TSP91 \l 1066 ]

 Lượng men sữa thu hồi

Thường cứ 100 lít dịch lên men thì thu được 1,5 lít sữa men có độ ẩm 80-85%, trong số đó chỉ có 0,8 lít dùng làm men giống, số còn lại được sử dụng vào mục đích khác. Lượng sữa men thu hồi được:[ CITATION TSP91 \l 1066 ]

Lượng men sữa thu hồi làm men giống

Lượng men sữa dùng cho mục đích khác là: 6.87−3.67=3.2lít

 Lượng CO2 sinh ra Độ lên men biểu kiến đối với bia khoảng 50÷55% Độ lên men thực luôn nhỏ hơn độ lên men biểu kiến Ta chọn độ lên men biểu kiến là 55%.[ CITATION Trầ05 \l 1066 ]

Lượng chất khô hòa tan đã lên men:

Phần lớn các chất lên men được trong dịch lên men là disacarit Nên quá trình lên men được biểu diễn bởi phương trình:

Vậy lượng CO2 sinh ra là: 4  34.14 342  44 = 17.57 kg

Hàm lượng CO2 trong bia chiếm 0,3 – 0,45% Chọn 0.4%

Vậy hàm lượng CO2 trong bia là: 458.16 100 ×0.4 =1.83 kg

Lượng CO2 thu được là: 17.57 – 1.83 = 15.74 kg

 Độ cồn của sản phẩm

Lượng rượu tạo thành là: 34.14 × 4 × 342 46 37 kg

Khối lượng riêng của rượu là ρ = 0.78 kg/l.[ CITATION ĐỗV78 \l 1066 ] Do đó thể tích của rượu tạo thành là:

Vậy độ rượu của bia: 458.46 23.55 × 100=5.1 o

Lượng bia sau quá trình lọc:

Lượng bia sau quá trình bão hoà CO2:

Cần bổ sung thêm một lượng CO2 để đạt được hàm lượng trong bia thành phẩm là 5g/l.

Lượng bia thành phẩm là: V 13=V 12 ×(1−0.03)E1.31×(1−0.03)C7.77lít

Suy ra lượng CO2 có trong bia thành phẩm là:

Lượng CO2 có trong bia còn lại sau quá trình lọc là:

Vậy lượng CO2 cần bổ sung là:

Thể tích CO2 cần bão hòa thêm là:

Lượng bia sau chiết rót:

Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày

Như đã tính ở trên, cứ 100kg nguyên liệu ban đầu cho ra 440.38 lít bia thành phẩm.

Như vậy, với năng suất 70 triệu lít/năm thì lượng bia nhà máy sản xuất trong một ngày là:

Lượng nguyên liệu cần cho một ngày là:

Lượng nguyên liệu ban đầu:

Lượng nguyên liệu sau sàng:

Lượng nguyên liệu sau cân:

Lượng nguyên liệu sau nghiền:

Lượng chất khô còn lại sau nấu: 64.95 × 52984.54 100 4413.46 kg

Lượng enzyme thêm vào: 0.021 × 52984.54 100 13kg

Lượng chất khô còn lại sau lọc: 63.65 × 52984.54 100 3724.66 kg

Lượng bã nguyên liệu: 91.15 × 52984.54 100 = 48295.41 kg

Quá trình hoa houblon hóa:

Lượng dịch đường đun sôi: 546.63 × 52984.54 100 (9629.39 kg

Lượng dịch đường sau houblon hóa: 475.94 × 52984.54 100 %2174.62 kg

Lượng dịch đường sau lắng: 471.96 × 52984.54 100 %0065.84 kg

Lượng dịch đường sau lọc: 453.45 × 52984.54 100 = 240258.4 kg

Lượng dịch lên men: 458.46 × 52984.54 100 $2912.92lít

Lượng dịch sau lên men: 458.16 × 52984.54 100 $2753.97 lít

Thể tích men giống thêm vào: 45.846 × 52984.54 100 $291.29 lít

Thể tích men thu hồi: 4.5846 × 52984.54 100 $29.13 lít

Lượng CO2 thu hồi:15.74 × 52984.54 100 = 8339.77lít

Lượng dịch sau lọc:456.28 × 52984.54 100 $1757.86 lít

Quá trình bão hòa CO2:

Lượng dịch sau bão hòa CO2: 454 × 52984.54 100 $0549.81 lít

Lượng bia thành phẩm: 440.38 × 52984.54 100 #3333.33 lít

T Nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm, phế liệu

1 mẻ Tính cho 1 ngày Tính cho

PageLXXV chanh dây 5.00 662.31 2649.23 794769 nguyên liệu sau sàng malt 63.8 8451.04 33804.14 10141242 gạo 21.32 2824.08 11296.3 3388890 nguyên liệu sau cân malt 63.48 8408.65 33634.59 10090377 gạo 21.21 2809.51 11238.02 3371406

2 Nguyên liệu sau nghiền (kg)

3 Lượng chất khô sau nấu 64.95 8603.37 34413.46 10324038

4 Lượng chất khô sau lọc 63.65 8431.17 33724.66 10117398

5 Thể tích dịch đường đun sôi

6 Thể tích dịch đường sau houblon hoá ở 100 0 C (lít) 475.9

7 Thể tích dịch sau lắng trong

8 Thể tích dịch lên men (lít) 458.4

9 Thể tích bia sau lên men (lít) 458.1

10 Thể tích bia sau lọc (lít) 453.5

11 Thể tích bia sau bão hòa CO2

12 Thể tích bia thành phẩm (lít) 437.7

13 Lượng bã nguyên liệu (kg) 91.15 12073.8

17 Lượng CO2 thu hồi (kg) 15.74 2084.94 8339.77 2501931

18 Thể tích men giống (lít) 45.84

19 Thể tích men thu hồi (lít) 6.87 607.28 2429.13 728739

Bảng 3 3 Bảng tổng kết cân bằng vật chất

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

Tính thiết bị cho phân xưởng nấu

Xilo dùng để bảo quản nguyên liệu,dự trữ sản xuất Để thuận tiện cho việc gia công và lắp đặt, chọn xilo chứa các loại nguyên liệu có cùng hình dạng.

 Tính kích thước chung cho xilo

Hình 4 1 Xilo chứa Malt và gạo

Xilô có dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng α = 60 o , được chế tạo bằng thép Chọn hệ số chứa đầy: φ = 0,9

Thể tích xilô: V = VT + VN = ρ× φ m

Trong đó: V : Thể tích xilô

VT : Thể tích phần hình trụ: VT = π ×D 2

VN : Thể tích phần hình nón: VN = 1 3 × π × h1 ×( D 2

4 + D 2 × d 2 ) m : khối lượng nguyên liệu cần xử lí, kg ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m 3 d : là đường kính ống tháo liệu

Dự tính malt vàng nhập về đủ để sản xuất trong 1 tháng Lượng malt cần dùng trong 1 ngày là: 37089.1 (kg)

Vậy lượng malt bảo quản trong xilô trong 1 tháng : 37089.130  1112673 (kg) Khối lượng riêng của malt : ρ = 600 (kg/m 3 ).

Chọn 4 xilo, hệ số sử dụng là 0.9 Nên mỗi xilo có thể tích: 600 1112673 × 0.9 × 4 = 516 m 3 , Thay vào (1) ta suy ra được D = 6 m

Vậy suy ra – Đường kính phần trụ : D = 6m

- Đường kính ống tháo liệu : d = 10 D = 0.6m

- Chiều cao phần hình trụ : h2 = 3D = 18m

- Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0.5m

Dự tính lượng gạo nhấp về đủ để sản xuất trong 10 ngày Lượng gạo cần dùng cho

Vậy khối lượng gạo bảo quản trong xilo 10 ngày là: 13246.14 × 10 = 132461.4 kg Khối lượng riêng của gạo : ρ = 680 (kg/m 3 )[ CITATION Hoà02 \l 1066 ]

Chọn 1 xilo, hệ số sử dụng là 0.9 Nên xilo có thể tích : 680× 132461.4 0.9 ×1 = 217m 3

Thay vào (1) ta suy ra được D = 4.5m

Vậy suy ra – Đường kính phần trụ D = 4.5m

- Đường kính ống tháo liệu : d = 0.45m

- Chiều cao phần hình trụ: h2 = 13.5m

- Chọn chiều cao ống tháo liệu: h = 0.5m

PageLXXIX xilo Malt Gạo

Chiều cao tổng 23.2m 17.5m Đường kính 6m 4.5m

Vật liệu Thép tấm CT3 Thép tấm CT3

Bảng 4 1 Thông số kĩ thuật của Xilo

Bunke có dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng α = 60 o , được chế tạo bằng thép, chọn hệ số chứa đầy: φ = 0,9

Thể tích bunke: V = VT + VN = ρ× φ m

Trong đó: + V : Thể tích bunke,m 3

+ VT : Thể tích phần hình trụ: VT = π ×D 2

+ VN : Thể tích phần hình nón: VN = 1 3 × π × h1 ×( D 2

4 + D 2 × d 2 ) + m : khối lượng nguyên liệu cần xử lí, kg

+ ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m-

+ d : là đường kính ống tháo liệu

Lượng malt cần dùng 1 mẻ là 4636.15kg

Vậy thể tích bunke chứa malt là V = ρ× m ∅ = 600 4636.15 × 0.9 = 8.6 (m 3 )

Do đó ta suy ra + Đường kính bunke : D = 1.83m

+ Đường kính ống tháo liệu : d = 0.18m + Chiều cao ống tháo liệu : h = 0.3m + Chiều cao thân bunke : h2 = 2.75m + Chiều cao phần dáy chóp : h1 = 1.43m + Chiều cao toàn bộ bunke : H = h2 + h1 + h = 4.48m

+ Số lượng : 02: Một bunke chứa malt trước khi làm sạch và một bunke chứa malt sau nghiền

Lượng gạo cần chứa 1 mẻ là 1655.77 kg

Vậy thể tích bunke chứa gạo là V = ρ× m ∅ = 680× 1655.77 0.9 = 2.7 (m 3 )

Do đó ta suy ra + Đường kính bunke : D = 1.24m

+ Đường kính ống tháo liệu : d = 0.12m

+ Chiều cao ống tháo liệu : h = 0.3m

+ Chiều cao phần dáy chóp : h1 = 1m

+ Chiều cao toàn bộ bunke : H = h2 + h1 +h = 3.16m

+ Số lượng : 02 Chọn 2 : một bunke chứa gạo trước khi làm sạch và một bunke chứa gạo sau khi nghiền

Vật liệu Thép tấm CT3 Thép tấm CT3

Bảng 4 2 Thông số kĩ thuật của Bunke

Chọn cân điện tử nhãn hiệu Cân bàn 2000kg của hãng Cân Tiến Đạt – Việt Nam Khối lượng lớn nhất của một lần cân mà cân có thể cân được là 2000 kg Chọn kích thước cân (1m x 1m)[16]

Hình 4 3 Cấu tạo máy quạt sàng [4]

1- Phễu nạp liệu; 2- Ống dẫn tạp chất lớn; 3- Cyclon; 4- Ống dẫn tạp chất bé; 5-

Nguyên liệu sạch; 6- Quạt hút bụi; 7- Con quay điều chỉnh hạt

Nguyên liệu được đưa vào qua phễu số (1), dưới sự điều chỉnh của con quay (7) nguyên liệu được phân phối đều xuống sàng rung Sàng rung gồm có 2 ngăn Ở ngăn trên cùng sàng có kích thước lỗ lưới lớn nên khi nguyên liệu chịu tác động của sàng rung thì gạo (malt) và tạp chất bé sẽ lọt qua lỗ sàng xuống ngăn thứ 2, còn tạp chất lớn được giữ lại ở ngăn thứ nhất và được vận chuyển theo đường ống (2) ra ngoài Tại ngăn thứ 2 với kích thước lỗ sàng nhỏ hơn so với ngăn thứ nhất sẽ tiến hành phân loại tạp chất bé và gạo (malt) Gạo (malt) với kích thước lớn hơn được giữ lại ở ngăn thứ 2 và được vít tải chuyển đến bộ phận nghiền Các tạp chất có kích thước nhỏ sẽ rơi xuống ngăn cuối và được vận chuyển ra ngoài Để tách bụi và các tạp chất dạng lơ lửng người ta sử dụng quạt hút và hút ra ngoài qua cyclon Trên đường nguyên liệu xuống sàng, có hệ thống nam châm tách tạp chất kim loại.[14]

Tổng lượng nguyên liệu phải làm sạch trong 1 mẻ là:

Theo công nghệ, thời gian hoàn thành 1 mẻ nấu là 180 phút Chọn thời gian làm sạch tối đa là 120 phút Sử dụng 1 máy làm sạch chung cho 2 loại nguyên liệu malt và gạo.

Vậy năng suất tối thiểu của máy làm sạch: Ntb = 6.3× 120 60 = 3.15 (tấn/h)

Năng suất tối đa 4 - 6 tấn/h Kích thước 1975 x 1100 x 2075 mm

Bảng 4 3 Thông số kĩ thuật của máy làm sạch [10]

Hình 4 4 Cấu tạo máy nghiền trục[4]

1- Trục cấp liệu; 2- Malt vào; 3- Đôi trục nghiền thô; 4- Đôi trục nghiền lại vỏ; 5- Sàng rung; 6- Hệ thống truyền động; 7- Hỗn hợp sau khi nghiền thô ; 8,9-

Malt được đổ vào phễu và được nghiền sơ bộ ở cặp trục thứ nhất sau đó malt được đưa xuống cặp trục thứ hai để tiến hành nghiền mịn hơn Thành phần hỗn hợp sau khi nghiền lần 1 gồm: vỏ 30%, tấm thô 50%, bột mịn 20% Phần bột mịn lọt qua lỗ sàng đi ra ngoài Tách bột ra khỏi vỏ khi qua đôi trục nghiền. Sau khi nghiền hai lần, thành phần bột nghiền như sau: vỏ 20%, tấm 50%, bột mịn 30%.[ CITATION htt1 \l 1066 ]

Lượng malt tối đa của một mẻ là 4636.15 kg Để cung cấp kịp nguyên liệu cho quá trình nấu ta chọn thời gian nghiền tối đa là

Hệ số sử dụng máy là 0.8 Vậy năng suất máy là: 4636.15 0.8 ×2 = 2897.6 kg/h

Chọn máy nghiền 2 đôi trục nhãn hiệu ϕ 2PG 400 x 250

Kích thước trục nghiền (DxL) 400x250 mm

Năng suất tối đa 5 tấn/h

Công suất tối đa trên một cặp trục 11 kW

Bảng 4 4 Thông số kĩ thuật của máy nghiền Malt [10]

Hình 4 5 Cấu tạo máy nghiền búa [4]

1- Buloong; 2- Búa; 3- Đĩa treo; 4- Trục roto; 5- Sàng dạng hình trụ khuyết

Gạo được đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu Khi roto quay, gạo được nghiền nát nhờ vào lực va đập của búa nghiền vào thành trong của máy nghiền và

PageLXXXV do sự cọ xát giữa các hạt với nhau Búa được lắp trên đĩa treo số (3), các búa được treo cách đều nhau Gạo sau khi được nghiền đạt kích thước yêu cầu sẽ lọt qua lưới

(5) ra ngoài và được đưa lên xilo chứa nhờ gàu tải, những hạt bột gạo chưa đạt yêu cầu nằm trên lưới và tiếp tục được búa nghiền cho đến khi có kích thước đủ nhỏ lọt lưới ra ngoài Theo thời gian chiều dài trục có thể đảo ngược tự động để tránh bị mòn một bên [ CITATION Ngu07 \l 1066 ]

Nhà máy sử dụng phương pháp nghiền khô.

Lượng gạo tối đa của một mẻ là 1655.77 kg

Chọn thời gian nghiền là 120 phút.

Hệ số sử dụng máy là 0.8 Vậy năng suất máy là: 1655.77 0.8 × 2 = 1034.86 kg/h.

Chọn máy nghiền búa PC300x400 nhãn hiệu GMHK Mining.

Năng suất tối đa 3 tấn/h

Bảng 4 5 Thông số kĩ thuật của máy nghiền búa[10]

Nồi nấu nguyên liệu là nồi 2 vỏ làm bằng thép không gỉ, có thân dạng hình trụ, đáy hình chỏm cầu, bên trong có cánh khuấy nằm sát đáy với bề dày của lớp vỏ: 0,004m; khoảng cách giữa hai vỏ: 0,05m

Gọi D là đường kính thân thiết bị, d là đường kính ống hơi, h1 là chiều cao phần nắp, h2 là chiều cao phần giữa và h3 là chiều cao phần chóp, α là góc nghiêng của nắp

Thể tích nồi nấu bao gồm thể tích hình trụ và thể tích đáy bỏ qua phần nắp.

Thể tích phần hình trụ: VT = π ×D 2

Thể tích phần đáy: VD = 1

Thể tích nồi nấu: Vn = VT + VD = 3

384 (m 3 ) Đường kính ống thoát hơi:

Chọn Sth = 40 1 Sbh , nên ta có: π d 2

Chiều cao của nắp là: h1 = D−d 2 tag 30 (m)

Khối lượng gạo trong 1 mẻ là 1390.84 kg

Thể tích của gạo chiếm là : Vg = 1390.84/680 = 2.05m 3

Khối lượng malt lót trong 1 mẻ là 331.15 kg

Thể tích malt lót chiếm là : Vml = 331.15 600 = 0.55m 3

Tỉ lệ nước cho vào nồi hồ hóa là : nguyên liệu : nước = 1: 4

Thể tích của nước nấu là: Vn = ( 1390.84 + 331.15 ) × 4 = 6.89 m 3

Tổng thể tích nguyên liệu cần nấu cho 1 mẻ là : Vng = Vg + Vml + Vn = 9.5 m 3 Chọn hệ số chứa đầy của nồi là 0.7

Thể tích của nồi là : Vnoi = 9.5 0.7 = 13.56 m 3

Từ Vn , ta suy ra D = 2.7m

Chiều cao đáy nồi : h3 = 1 4 × D= 0.68m Đường kính ống thoát hơi: d = 0.43m

Chiều cao toàn bộ nối : H = h1 + h2 + h3 = 3.34m

Chọn cánh khuấy dạng mỏ neo : + Đường kính cánh khuấy: D ' = 3 4 D = 2 (m)

+ Tốc độ quay: 39 vòng / phút

Thiết bị Nồi hồ hóa Đường kính của nồi (D) 2700 mm Chiều cao hình trụ (h2) 2000 mm Chiều cao hình nón (h1) 660 mm

Chiều cao của đáy 680 mm Đường kính cánh khuấy 2000 mm

PageLXXXVIII Đường kính ống thoát hơi 430 mm

Bảng 4 6 Thông số nồi hồ hóa

Khối lượng malt nấu cho 1 mẻ là 4636.15 kg

Thể tích malt chiếm là: Vm = 4636.15 600 = 7.73 m 3

Thể tích nước nấu malt là : Vn = 4636.15 x 4 = 18.54 m 3

Tổng thể tích nguyên liệu chứa trong 1 mẻ đường hóa là :

Hệ số chưa đầy của thiết bị là 0.75 , nên thể tích của nồi là:

Chiều cao đáy nồi : h3 = 1 4 × D = 1.02m Đường kính ống thoát hơi : d = 0.65m

Chiều cao toàn bộ nồi: H = h1 +h2 + h3 = 5.08m

Chọn cánh khuấy dạng mỏ neo : + Đường kính cánh khuấy Dk = 3.06m

+ Công suất động cơ:10.5kw

+ Tốc độ quay :39 vòng/phút

Thiết bị Nồi nấu malt Đường kính của nồi (D) 4080 mm Chiều cao hình trụ (h2) 3060 mm Chiều cao hình nón (h1) 1000 mm

Chiều cao của đáy 1020mm Đường kính cánh khuấy 3060 mm Đường kính ống thoát hơi 650mm

Bảng 4 7 Thông số nồi đường hóa

Cấu tạo của nồi nấu nước giống như nồi nấu nguyên liệu, chỉ khác là không có cánh khuấy Nồi dùng để chứa nước cần dùng cho một mẻ nấu và nước rửa bã

- Thể tích nước nấu một mẻ: Vnước nấu = VN1 + VN2 = 6.89 + 18.54 = 25.43 (m 3 )

- Thể tích nước rửa bã: Vrửa bã = 1 3 Vnước nấu = 12.72 (m 3 )

Vậy thể tích nước cần dùng cho một mẻ nấu kể cả nước rửa bã là :

Chọn hệ số chứa đầy :   0,8

Vậy thể tích thực của nồi là: 38.15 0.8  47.68(m 3 )

Chọn nồi nấu nước nóng giống nồi nấu malt, tính tương tự như nồi nấu ta có: + Đường kính nồi : D = 4.09 (m)

+ Đường kính ống thoát hơi : d = 0.65 (m)

+ Chiều cao toàn bộ nồi: H = h1 + h2 + h3 = 5.09 (m)

Thiết bị Nồi nấu nước nóng Đường kính của nồi (D) 4090 mm

Chiều cao hình trụ (h2) 3070 mm Chiều cao hình nón (h1) 1000 mm

Chiều cao của đáy 1020 mm Đường kính ống thoát hơi 650mm Chiều cao tổng 5090mm

Bảng 4 8 Thông số nồi nấu nước nóng

4.1.7 Thiết bị lọc khung bảng

Hình 4 6 Cấu tạo thiết bị lọc khung bản [4]

1-Dịch lọc đi ra; 2- Vách ngăn lọc; 3- Bộ phận khóa bằng thủ công; 4- Bánh lọc đi ra

Thiết bị làm việc gián đoạn: nhập liệu vào liên tục, nước lọc tháo ra liên tục nhưng bã được tháo ra chu kì Máy lọc được cấu tạo chủ yếu là khung và bản Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập huyền phù vào Bản tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn nước lọc hoặc là các lỗ lọc.

Khung và bản thường được chế tạo dạng hình vuông, được xếp liên tiếp nhau trên giá đỡ Giữa khung và bản là vách ngăn lọc Ép chặt khung và bản nhờ cơ cấu đai vít xoắn

Page XCI nhờ tay quay.Huyền phù theo ống dẫn đi vào trong thiết bị, phân ra theo số lượng khung tràn vào khoang ống Dưới áp suất nước lọc đi qua vách ngăn lọc theo các rãnh chảy xuống và nhờ van tháo ra ngoài Bã được giữ lại trên bề mặt vách ngăn lọc và được chứa trong khung Khi bã trong khung đầy thì dừng quá trình lọc để tiến hành rửa và tháo bã.Trong quá trình lọc, chất rắn trong huyền phù được giữ lại nhờ một lớp vật liệu lọc (giấy lọc hoặc màng bán thấm) Chiều cao lớp chất rắn này tăng theo thời gian và tạo thành một lớp bánh lọc có tác dụng như một lớp màng lọc mới làm tăng chất lượng của quá trình lọc [ CITATION Ngu07 \l 1066 ]

Theo kết quả tính toán, lượng dịch của một mẻ lọc: V = 34.6 (m 3 /mẻ)

Chọn thời gian lọc và rửa bã là 120 phút = 2 giờ

Giả sử hiệu suất thiết bị đạt 80%.

Vậy năng suất cần có của thiết bị lọc là: 2× 34.6 0,8 = 21.63 (m 3 /h)

Chọn thiết bị lọc khung bản MEURA 2001.

Diện tích bề mặt lọc 5.6 m 2 Kích thước thiết bị 5300×2200×2200

Bảng 4 9 Thông số ký thuật thiết bị lọc khung bản [11]

 Thùng chứa bã nguyên liệu

Chọn thùng chứa bã nguyên liệu có dạng hình trụ, đáy chóp nón.

Lượng bã thải ra sau khi lọc 2 mẻ là : 6036.93 ¿ 2 = 12073.86 (kg)

Chọn khối lượng riêng của bã ướt là : rb = 1000 kg/m 3

Thể tích bã nguyên liệu : Vb = m ρ b b = 12073.86 1000 = 12.07 (m 3 )

Chọn hệ số chứa đầy của thùng là:  = 0,85

Thể tích thực của thùng là: VT = V b ϕ 07 0.85 = 14.2 (m 3 ) Chọn h2 = 1.2 D, góc nghiêng đáy nón là 60 o

Thể tích của thùng là : V=8,93× π × D 3

Chọn: + Đường kính ống tháo liệu: d = 0.3 (m)

+ Chiều cao ống tháo liệu: h0 = 0.3 (m)

= 1.7 (m) + Chiều cao tổng của thùng: H = h2 + h1 + h0 = 4.76(m)

Thiết bị Thùng chứa bã Đường kính phần hình trụ (D) 2300 mm Đường kính ống tháo liệu (d) 300 mm Chiều cao ống tháo liệu (h) 300 mm Chiều cao phần trụ (h2) 2760 mm Chiều cao hình nón cụt (h1) 1700 mm

Bảng 4 10 Thông số thùng chứa bã

Thể tích dịch đường đun sôi là : V = 36.2 (m 3 /mẻ)

Hệ số sử dụng nồi là 75%

Vậy thể tích thực của nồi houblon hóa là: Vnồi = V nồi

Chọn một nồi houblon cho quá trình này.

Chiều cao đáy nồi : h3 = 1 4 × D = 1.03m Đường kính ống thoát hơi : d = 0.65m

Chiều cao toàn bộ nồi: H = h1 +h2 + h3 = 5.11m

Chọn cánh khuấy dạng mỏ neo : + Đường kính cánh khuấy Dk = 3.08m

+ Công suất động cơ:7 kw

+ Tốc độ quay :29 vòng/phút

Thiết bị Nồi houblon hóa Đường kính của nồi (D) 4110 mm Chiều cao hình trụ (h2) 3080 mm Chiều cao hình nón (h1) 1000 mm

Chiều cao của đáy 1030 mm Đường kính cánh khuấy 3080 mm Đường kính ống thoát hơi 650 mm

Bảng 4 11 Thông số nồi Houblon hóa

Nhà máy dùng thiết bị Whirlpool để lắng trong dịch đường.

Hình 4 7 Cấu tạo thiết bị lắng Whirlpool [4]

1- Ống thoát hơi; 2- Vỏ thùng; 3- Ống tháo dịch đường; 4- Ống tháo dịch đường; 5- Cửa thoát bã; 6- Dịch đường vào; 7- Đường nước vệ sinh; 8- Cửa làm vệ sinh.