tính toán thiết kế hệ thống sản xuất bia công suất 18 triệu lít năm

Thành phần – Tính chất • Màu sắc và độ trong suốt của bia: Màu sắc của bia phụ thuộc vào màu và chất lượng của malt, thành phần của nước và quá trình kỹ thuật trong phân xưởng nấu.. Tron

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT

BIA CÔNG SUẤT 18 TRIỆU LÍT/NĂM

Người hướng dẫn: TS Hồ Trần Anh Ngọc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Bùi Minh Thức Phan Thành Hưng Mã sinh viên: 1911504310160

1911504310119 Lớp: 19N1

Đà Nẵng, 1/2024 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT

BIA CÔNG SUẤT 18 TRIỆU LÍT/NĂM

Người hướng dẫn: Ts GVC Hồ Trần Anh Ngọc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Bùi Minh Thức Phan Thành Hưng Mã sinh viên: 1911504310160

1911504310119 Lớp: 19N1

Đà Nẵng, 1/2024

TÓM TẮT

Tên đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất bia công suất 18 triệu lít/năm”

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Bùi Minh Thức – Phan Thành Hưng Mã SV:1911504310160 - 1911504310119

Lớp: 19N1 Nội dung đồ án:

- Tổng quan về công nghệ sản xuất bia - Lựa chọn công nghệ sản xuất Bia; - Dây chuyền sản xuất Bia;

- Tính cân bằng của vật liệu; - Tính toán một số thiết bị chính; - Tính toán thiết kế hệ thống lạnh

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ và yêu cầu xác định được công việc mà mình sẽ làm trong tương lai khi tốt nghiệp ra trường

Với đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất bia công suất 18 triệu lít/năm”

với sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn, đề tài này đã đem lại cho em những kiến thức bổ ích và kinh nghiệm cho công việc tương lai sau này

Trong suốt quá trình làm đồ án với sự nỗ lực của thầy Hồ Trần Anh Ngọc cùng các thầy cô khác trong khoa đến nay đồ án của em đã được hoàn thành Mặc dù em đã cố gắng tìm tòi và học hỏi nhưng do kinh nghiệm, kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót trong quá trình làm đồ án Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn để em hoàn thiện hơn về kiến thức chuyên môn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Trần Anh Ngọc rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài Và em cũng cảm ơn quý thầy ( cô ) đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này

Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô khoa Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục truyền đạt kiến đến các thế hệ mai sau

Nếu sai, em xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Sinh viên thực hiện 1 Sinh viên thực hiện 2

PHAN THÀNH HƯNG NGUYỄN BÙI MINH THỨC

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 7

2.1 Đường hóa nguyên liệu 7

2.2 Phương pháp đun sôi 3 phần 7

2.3 Phương pháp đun sôi hai phần 8

2.4 Phương pháp đun sôi một phần 8

2.5 Lên Men 9

CHƯƠNG 3:SƠ ĐỒ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 10

3.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất bia 10

3.2 Thuyết minh dây chuyền 10

CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU 14

4.1 Tính lượng malt và gạo 14

4.1.1 Tính lượng chất hoà tan của malt, gạo 14

4.1.2 Lượng malt cần dùng cho 1000 lít bia 15

4.1.3 Lượng gạo cần dùng cho 1000 lít bia hơi 15

4.2 Lượng hoa houblon 15

4.3 Tính lượng nước tiêu dùng cho 1000 lít bia 16

4.4 Tính toán về lượng men 16

4.5 Tính lượng Cacbonnic (CO2 ) cần nạp cho bia trước khi xuất xưởng 17

CHƯƠNG 5:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 19

5.1 Tính thiết kế nhà nấu 19

5.1.1 Công suất nhà nấu 19

5.2 Tính chọn thiết bị cho xưởng nấu 19

5.2.8 Chọn thiết bị làm nguội dịch đường 26

5.2.9 Thiết bị làm lạnh nước (thiết bị trao đổi nhiệt) 27

5.2.10 Tank chứa nước lạnh 200C 27

5.2.11 Tank chứa nước nóng 27

5.2.12 Thiết bị sục khí vào nước nha lạnh 27

5.2.13 Thiết bị định lượng men vào dịch nha 27

6.1 Quá trình nấu 31

A Quá trình nấu trong nồi hồ hóa 31

B.Quá trình nấu trong nồi đường hóa 32

C.Quá trình nấu bia trong nồi hoa 32

6.2 Cân bằng nhiệt và cân bằng lạnh 33

6.3.2 Thiết kế thiết bị ngưng tụ 66

6.3.3 Thiết bị bay hơi 73

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Hình 1 Nồi hồ hóa……… ……… 22

Hình 2 Nồi đường hóa………24

Hình 3 Nồi nấu hoa………25

Hình 4 Tank lên men……… 29

Hình 5 Đồ thị nhiệt của nồi hồ hóa………31

Hình 6 Đồ thị nhiệt của nồi đường hóa……… …32

Hình 7 Đồ thị nhiệt của nồi hoa……….33

Hình 8 Vách trụ của nồi hồ hóa……….35

Hình 14 Sự trao đổi nhiệt của dàn ngưng tụ ……… ……… 67

Hình 15 Thiết bị bay hơi ……… 70

Hình 16 Sự trao đổi nhiệt trong dàn bay hơi……… 74

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU:

t - Nhiệt độ Qhh - Nhiệt lượng cần cung cấp trong một giờ Q1 - Nhiệt lượng cần cung cấp

Q2 - Nhiệt truyền ra ngoài C - Nhiệt dung riêng F - Diện tích trao đổi nhiệt tw - Nhiệt độ trung bình của bề mật vật rắn tf - Nhiệt độ trung bình của môi trường  - Hệ số dẫn nhiệt

 - Hệ số toả nhiệt  - Độ nhớt động học  - Hệ số dãn nở thể tích H – Chiều cao

D – Đường kính  - Hệ số giãn nở thể tích  - Chiều dày lớp cách nhiệt

MỞ ĐẦU

Bia là một loại nước uống mát bổ, có độ cồn thấp, có bọt mịn xốp, có hương vị đặc trưng Hương vị và màu sắc cảm quan của bia là do các hợp chất chiết từ malt đại mạch, hoa houplon, cồn, CO2 và các sản phẩm lên men khác tạo nên Đặc biệt, CO2 bão hoà trong bia có tác dụng làm giảm nhanh hơn cơn khát của người uống

Ngày nay bia là một trong những loại nước giải khát phổ biến nhất trên khắp thế giới và sản lượng của nó không ngừng tăng lên gắn liền với tên tuổi của những hãng bia lớn như Heineken (Hà Lan), Heninger (Đức), Carlberg( Đan Mạch), Foster (úc), Tiger (Singapore),… với tổng sản lượng hàng tỉ lít bia mỗi năm, đã tạo công ăn việc làm cho nhiều lao động và thu về những lợi nhuận khổng lồ

Nước ta là một nước nằm trong xứ nóng, vì vậy nhu cầu về nước giải khát chiếm một vị trí khá quan trọng nhất là trong những ngày hè oi bức nếu không cung cấp đủ nước giải khát cho nhân dân thì ta không tạo điều kiện để nâng cao năng suất lao động Do vậy Đảng và chính phủ đã quan tâm rất nhiều đến sự phát triển của ngành nước uống Cho đến nay, ngoài các nhà máy bia lớn như nhà máy bia Hà Nội, nhà máy bia Sài Gòn, với tổng công suất hàng trăm triệu lít/ năm, đã xuất hiện rất nhiều nhà máy và các xưởng sản xuất bia ở hầu khắp các tỉnh và thành phố trong cả nước Các nhà máy này cùng với các cơ sở sản xuất bia đã tạo ra việc làm cho nhiều lao động và phần nào đáp ứng nhu cầu thị hiếu của nhân dân Tuy nhiên, với mức dân số khoảng 80 triệu người, nhu cầu tìm kiếm công ăn việc làm và nhu cầu giải trí, giải khát của người dân không ngừng tăng lên, đặc biệt với nguồn lợi nhuận to lớn mà ngành công nghiệp bia có thể mang lại Hứa hẹn trong thời gian tới sẽ có nhiều các nhà máy bia được xây dựng, góp phần giải quyết công ăn việc làm cho nhiều lao động, đáp ứng nhu cầu nước giải khát cho nhân dân, và ngành sản xuất bia của nước ta sẽ tiến nhanh và đuổi kịp các nước tiên tiến trên thế giới

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 1 Thành phần – Tính chất

• Màu sắc và độ trong suốt của bia: Màu sắc của bia phụ thuộc vào màu và chất lượng của malt, thành phần của nước và quá trình kỹ thuật trong phân xưởng nấu Màu sắc của bia phụ thuộc vào từng loại bia, đối

với bia vàng thì màu vàng rơm, sáng óng ánh và trong suốt Bia đạt được tiêu chuẩn trong suốt nếu nhìn thấy sự lấp lánh sáng qua cốc thuỷ tinh

• Độ bền của bọt

Bia khác với những loại nước uống khác là khả năng tạo bọt và giữ bọt được lâu Bọt gồm những phần tử CO2 liên kết với nhau trên bề mặt của bia Độ bền của bọt là khái niệm được thể hiện bằng đơn vị thời gian kể từ thời điểm xuất hiện bọt cho đến lúc bọt tan hoàn toàn

Bọt tốt hay không phụ thuộc vào sự bão hoà CO2 trong bia, tuy nhiên nó còn phụ thuộc vào lượng các chất tạo bọt đó là Abumoza, pepton, các chất đắng của hoa houblon Bia có khả năng tạo bọt tốt và giữ bọt lâu nếu khi ta rót bia vào cốc ở nhiệt độ 6-80C trên bề mặt có lớp bọt dày và dưới đáy cốc thường xuyên có những bóng nhỏ ly ti được tách ra và chạy lên bề mặt

• Độ bền của bia

Đây là yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng của bia Nếu bia kém bền vững sẽ nhanh chóng bị hỏng trong thời gian tàng chữ Độ bền vững của bia càng lớn nếu lên men càng hoàn toàn và khi lên men, tàng trữ ít tiếp xúc với O2 Lượng hoa houblon càng lớn thì giúp cho bia càng bền Bia kém bền vững nếu trong bia hàm lượng CO2 ít và trong bia vẫn còn O2 ở dạng hoà tan Ôxy hoà tan sẽ giúp cho một số vi sinh vật hiếu khí phát triển Bia để ở chỗ có nhiệt độ và tiếp xúc với ánh sáng mặt trời cũng giảm độ bền vững, Điều kiện tốt nhất để bảo vệ bia thành phẩm là chỗ tối và lạnh

2 Nguyên liệu 2.1 Nguyên liệu chính Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon, nấm men và

nước

2.2 Malt đại mạch

Malt đại mạch là một nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia Nó được hình thành từ các hạt đại mách nhờ quá trình nảy mầm Có hai loại malt vàng dùng để sản xuất loại bia vàng mà malt đen để sản xuất bia đen

Dùng malt khi thủy phân sẽ nhận được dịch đường có chất lượng cao, quá trình thủy phân diễn ra hoàng toàn và hàm lượng các chất hòa tan trong dịch đường là lớn nhất

Malt được nảy mầm từ hạt đại mạch, Malt dùng trong sản xuất loại bia vàng phải thỏa mãn những yêu cầu sau:

2.2.1 Cảm quan

- Màu sắc: Vàng tươi, vỏ óng ánh - Vị và mùi: Vị ngọt nhẹ, dịu, không có mùi ủng, mùi vị lạ, mùi chua, mốc - Độ sạch: Không có lẫn tạp chất, không có hạt bị vỡ và hạt bị bệnh

2.2.2 Tính chất vật lý

- Dung trọng: Từ 500-580 g/l - Trọng lượng tuyệt đối: 28-38 g/1000 hạt - Kích thước hạt: Chiều rồng > 2,5mm - Chiều dài mầm: Từ 2/3 -3/4 chiều dài hạt

2.2.3 Thành phần hóa học

Độ ẩm : 6-8% Chất hòa tan : 65%-82% Thành phần hóa học của malt tính theo phần trăm chất khô:

2.3 Hoa houblon

Hoa houblon là một nguyên liệu chính để sản xuất bia Hoa houblon có chứa các chất thơm, các chất có vị đắng đặc trưng Nhờ đó bia có vị đắng dễ chịu, có hương thơm, bọt bền, bia bền khi thời gian bảo quản kéo dài Hiện nay người ta thường sử dụng hoa dưới 2 dạng: Hoa viên và cao hoa

Hoa dùng cho sản xuất bia cần thoả mãn những yêu cầu sau: - Màu sắc: Xanh non (Hoa viên), Xanh thẫm (Cao hoa)

- Mùi thơm đặc trưng không hắc - Vị đắng đặc trưng

Thành phần hóa học của hoa houblon cho sản xuất bia tính theo % chất khô:

Tanin :3% Các chất trích ly không chứa Nitơ: 27.5%

2.4 Nước

Trong bia thành phẩm hàm lượng nước chiếm tới 80-86% do đó nước là một nguyên liệu không thể thiếu Nước giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của bia thành phẩm vì vậy chất lượng nước đòi hỏi phải cao hơn so với nước thường dùng

để uống

Nước sử dụng trong sản xuất bia cần đạt những yêu cầu sau:

Độ cứng (CaCO3) mg/l 500 Độ đục 5 Độ màu Pt-Co 40 Fe mg/l 0.3 SS mg/l 5 NxOy- mg/l 10

Trực khuẩn Coli < 3 tế bào/1lít

2.5 Nấm men

Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc chủng Saccharomyces Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng của chúng là

25 - 30 0C nhưng một số loài vẫn có thể phát triển tốt ở 2- 3 0C Chúng ngừng hoạt động ở nhiệt độ > 40 0C và chết dần nhưng chịu lạnh rất tốt (<-180 0C )

Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì nó là nhân tố để thực hiện

quá trình chuyển hoá đường thành cồn và tạo ra hương vị đặc trưng cho từng loại bia

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 2.1 Đường hóa nguyên liệu

Mục đích của quá trình đường hoá là nhằm chuyển hoá về dạng hoà tan tất cả các chất có phân tử lượng cao nằm dưới dạng không hoà tan trong bột malt và gạo, chúng sẽ cùng với những chất hoà tan có trong tinh bột tạo thành chất chiết (chất hoà tan chung) của dịch đường

Nấu dịch đường có nhiều phương pháp, nhưng ta có thể chia thành hai phương pháp chính sau: Phương pháp ngâm và phương pháp đun sôi từng phần Đặc trưng của phương pháp thứ nhất là toàn bộ khối lượng hồ malt sẽ đường hoá cùng một lúc ở nhiệt độ ban đầu hay nhiệt độ cuối 750C, không đun sôi Đặc trưng của phương pháp thứ hai là malt sau khi được trộn lẫn với nước sẽ chia thành từng phần, các phần này sẽ đường hoá và đun sôi liên tiếp nhau, sau đó lại hoà lẫn với hồ malt ban đầu

Trong thực tế việc lựa chọn phương pháp nấu dịch đường tuỳ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, chất lượng bia nhà máy định sản xuất, thiết bị sử dụng và năng suất Phương pháp ngâm được dùng nhiều khi sản xuất bia bằng phương pháp lên men nổi Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi ở các nước Anh, Pháp, Bỉ,… vì rằng quá trình kỹ thuật rất đơn giản nên nó tạo điều kiện cho việc cơ giới hoá hay tự động hoá các quá trình sản xuất Tuy nhiên nó có nhược điểm là việc thuỷ phân tinh bột khó khăn và kéo dài do tinh bột chưa được hồ hoá Để khắc phục nhược điểm này ta dùng phương pháp đun sôi từng phần Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến ở nước ta hiện nay phụ thuộc vào số phần của hồ malt chia ra để đường hoá và đun sôi mà người ta chia ra: Đun sôi 3 phần, đun sôi 2 phần hay đun sôi 1 phần

2.2 Phương pháp đun sôi 3 phần

Bột malt và nước được trộn theo tỉ lệ nhất định rồi cho vào nồi hồ hoá Nhiệt độ của nước cần phải điều chỉnh sao cho sau khi trộn ta được một hộ hợp có nhiệt độ 35-370C Sau khi trộn đều toàn bộ lượng malt và nước như vậy ta để yên một thời gian ngắn để cho thành phần rắn lắng xuống dưới Sau đó bơm 1/3 lượng hồ malt sang nồi đường hoá, phần hồ malt này gọi là phần thứ nhất Ta bắt đầu nâng nhiệt từ từ lên 50-520C, giữ ở nhiệt độ này 5-10 phút Sau đó tăng dần nhiệt độ lên 720C, ở nhiệt độ này sẽ kết thúc sự đường hoá của malt Thời gian mất khoảng 25 phút Sau đó bắt đầu tăng nhanh nhiệt độ và đun sôi cháo malt trong khoảng 20 phút Kết thúc quá trình nấu phần thứ nhất mất 2 giờ Bơm ngược trở lại nồi hồ hoá, cho cánh khuấy làm việc liên tục, đồng thời bơm

từ từ để hạ nhanh nhiệt độ cháo malt xuống 520C, Ta để yên hỗn hợp này trong một thời gian ngắn, sau đó tiếp tục bơm 1/3 khối lượng hỗn hợp này sang nồi đường hoá Phần hồ malt này gọi là phần thứ hai Ta giữ đúng các yêu cầu như phần thứ nhất Sau khi trộn đều phần thứ hai với toàn bộ khối lượng hồ malt, nhiệt độ hỗn hợp tăng lên 62-650C Cả quá trình thứ hai mất 1 giờ 30 phút Tiếp tục bơm 1/3 lượng hỗn hợp sang nồi đường hoá nhiệt độ tăng lên đến 75-770C nhằm đường hoá lần cuối cùng, sau đó ta lại đun sôi 10-15 phút và lại bơn trở về nồi hồ hoá Cả quá trình nấu phần thứ ba mất 1 giờ Lúc này nhiệt độ toàn bộ cháo malt đã hạ xuống 75-770C Toàn bộ cháo malt đã đường hoá được bơm sang bộ phận lọc Toàn bộ thời gian nấu theo phương pháp này mất khoảng 5 giờ 30 phút Phương pháp này được sử dụng nhiều khi sản xuất bia đen hay loại bia có nguyên liệu phân huỷ kém

2.3 Phương pháp đun sôi hai phần

Hoà lẫn bột malt với nước ở nhiệt độ 50-520C và để yên trong khoảng 20 phút cho các phần rắn lắng xuống Sau đó 2/5 hồ malt được bơm sang nồi đường hoá và bắt đầu đun nóng để nâng nhiệt độ lên 70-720C Quá trình đường hoá xong sau 15-25 phút, ta tiếp tục đun nóng đến nhiệt độ sôi, cháo malt đun sôi 15-30 phút Sau đó bơm ngược trở lại nồi hồ hoá, ta điều chỉnh nhiệt độ của hỗn hợp khoảng 650C, giữ ở nhiệt độ này 15-20 phút Lần thứ hai Khoảng 1/3 hỗn hợp được bơm sang nồi đường hoá, nâng nhiệt độ đến 720C Sau khi đường hoá xong ta lại đun sôi 15-20 phút Sau đó ta bơm ngược về nồi hồ hoá trộn lẫn với phần còn lại, Nhiệt độ hỗn hợp lên đến 75-770C

Toàn bộ thời gian của phương pháp nấu này mất 4-4,30 giờ 2.4 Phương pháp đun sôi một phần

Bột malt và nước được hoà lẫn ở nhiệt độ 50-520C sau 30 phút, toàn bộ khối hồ malt được bơm sang nồi đường hoá, đun nóng và nâng nhiệt độ lên từ từ đến 650C để cho hồ malt đường hoá Sau khi đường hoá xong ta đẻ yên một lúc cho các phần rắn của bột malt lắng xuống, phần nước ở trên ta gọi là dịch malt, ta gọi phần nước này và bơm sang nồi hồ hoá, trong dịch malt có chứa nhiều men amilaza hoạt động, phần đặc còn lại ta đun sôi khoảng 30-40 phút sau đó ta lại bơm sang nồi hồ hoá để trộn lẫn với dịch malt, nhiệt độ của hỗn hợp hạ xuống 75-770C Toàn bộ thời gian nấu của phương pháp này là 3 giờ 30 phút

So với hai phương pháp trên nó có ưu điểm là thời gian nấu được rút ngắn và quy trình nấu đơn giản hơn Phương pháp nấu một phần thường được ứng dụng khi

chế biến dịch đường có hàm lượng chất hoà tan thấp Do công nghệ sản xuất bia của ta sử dụng 30 phần trăm nguyên liệu thay thế là gạo do đó sử dụng phương pháp nấu đun sôi một phần là thích hợp nhất

2.5 Lên Men

Đây là công đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường hoa houblon hoá thành bia dưới tác dụng của nấm men Quá trình lên men là một quá trình sinh hoá diễn ra rất phức tạp, trong đó tế bào nấm men ôxy hoá một lượng lớn cơ chất (chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp) có trong dịch đường để tạo thành rượu êtylic, CO2 và một số sản phẩm khác Các chất này cùng với thành phần còn lại trong dịch hèm là các cấu tử hợp thành bia non Chúng tạo ra cho bia có màu sắc, hương vị đặc trưng

Quá trình lên men trải qua hai giai đoạn: Giai đoạn lên men chính và giai đoạn lên men phụ Hiện tại trên thế giới đang tồn tại song song hai giải pháp công nghệ sản xuất bia: Cổ điển và hiện đại

Theo công nghệ lên men cổ điển thì quá trình lên men chính và lên men phụ được tiến hành ở hai thiết bị khác nhau Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là thời gian lên men quá dài (Nhanh nhất là 28 ngày)

Theo công nghệ lên men hiện đại , cả hai quá trình lên men chính và lên men phụ được tiến hành trong cùng một tank hình trụ, đáy côn, làm bằng kim loại, có áo lạnh bên ngoài, góc ở đáy là 700 Quá trình lên men được tiến hành như sau: Hai ngày đầu toàn bộ khối dịch len men giữ ở 140C, từ ngày thứ ba đến ngày thứ năm thì phần trên của tank lên men giữ ở 13-140C nhưng phần dưới hạ xuống 10-120C (Bằng cách sử dụng các áo khoác làm lạnh khác nhau) Duy trì ở nhiệt độ này cho đến khi hàm lượng chất hoà tan giảm từ 11% xuống 2,2-2,6% thì kết thúc lên men chính Lúc này người ta hạ nhiệt độ phần đáy xuống 20C, để 2 ngày cho nấm men lắng xuống đáy Sau đó làm lạnh ở thân thùng, hạ đồng đều toàn bộ khối dịch xuống nhiệt độ 0-20C Quá trình lên men phụ coi như được bắt đầu và kéo dài 5-7 ngày Sau khi kết thúc lên men phụ, cặn nấm men được tách ra bảo quản ở 0-40C Quá trình lên men kết thúc

Công nghệ sản xuất bia hiện đại có nhiều ưu điểm hơn so với công nghệ cổ điển: Thời gian lên men rút ngắn xuống ít nhất hai lần, vốn đầu tư thiết bị giảm 30%, cải thiện điều kiện lao động, tránh hao hụt trong khâu chuyển bia từ nhà lên men chính sang nhà lên men phụ Do những ưu điểm trên, ta chọn lên men bia theo công nghệ hiện đại

CHƯƠNG 3:SƠ ĐỒ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 3.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất bia

3.2 Thuyết minh dây chuyền

Gạo sau khi làm sạch được cân định lượng cho một mẻ nấu sau đó được gàu tải gạo (5) chuyển vào nghiền trong máy nghiền gạo (6) rồi qua gầu tải (5) vào phễu chứa gạo đã nghiền và được chuyển vào nồi hồ hoá (8) Ở đây bột gạo được lót 10% bột malt, trộn với nước theo tỉ lệ nhất định được hỗn hợp có nhiệt độ khoảng 500C, vận hành cơ cấu khuấy đảo đều nâng nhiệt độ nồi cháo lên 860C (nhiệt độ trương nở của tinh bột) trong suốt quá trình nấu cháo cần khuấy liên tục để tránh cấp nhiệt cục bộ và cháo bị cháy Khi đạt 860C thì giữ ở nhiệt độ đó 30 phút Sau đó hạ xuống 720C bằng cách cho thêm dịch malt vào nồi, giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút, khi đó các enzim trong malt phân cắt mạch của các phân tử tinh bột làm khối cháo loãng ra Tiếp tục nâng nhiệt độ từ từ lên 1000C và giữ ở nhiệt độ này khoảng 60 phút Kết thúc quá trình hồ hoá tinh bột

Malt sau khi làm sạch được cân định lượng cho một mẻ nấu sau đó đưa vào nghiền trong máy nghiền trục (3) rồi được chuyển đến cơ cấu phối trộn bằng gầu tải Ở đây malt và nước được phối trộn với nhau theo tỉ lệ nhất định được hỗn hợp có nhiệt độ khoảng 35-370C rồi đổ xuống nồi đường hoá (9), cho cánh khuấy làm việc, để yên từ 5-10 phút cho một phần bột malt lắng xuống đáy Lúc này dịch cháo bên nồi cháo cũng vừa chín Bơm chuyển dịch cháo sang nồi đường hoá (9) bằng bơm ly tâm đến khi nhiệt độ đạt 520C thì dừng bơm và giữ ở nhiệt độ này khoảng 10 phút Tiếp tục bơm toàn bộ lượng dịch cháo còn lại sang và điều chỉnh nhiệt độ của nồi đường hoá ở 650C , giữ ở nhiệt độ này 60 phút Sau đó nâng từ từ nhiệt độ lên 760Cvà giữ ở nhiệt độ này 15-20 phút Quá trình đường hoá kết thúc

Dịch malt sau khi đường hoá xong gồm 2 hợp phần rắn và lỏng Dịch malt được đưa sang máy lọc khung bản (10) để tách dịch đường ra khỏi lớp bã malt và các chất không tan khác

Quá trình lọc bã malt được tiến hành theo hai bước: • Lọc dịch malt để tách dịch đường ra khỏi dung dịch thủy phân • Dùng nước nóng rửa bã thu hồi những chất hoà tan còn bám ở bã malt, thu dịch

đường cuối

Kết thúc quá trình lọc dịch đường thu được có nhiệt độ khoảng 650C, độ pH < 6 được đưa bơm đun hoa (12) Bã malt được rút ra khỏi nồi dùng làm sản phẩm phụ Để đảm bảo năng suất 5 mẻ nấu/ngày ta bố trí thùng chứa mã malt (11) để chứa dịch đường sau lọc tránh trường hợp khi lọc mẻ sau đã xong nhưng nồi đun hoa vẫn chưa kết thúc mẻ nấu trước

Nồi nấu hoa có hai tác dụng chính: Thứ nhất là chiết rút các thành phần có trong hoa houblon vào dịch hèm như chất đắng, chất chát, tinh dầu thơm, polyphênol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa, tạo cho hoa có màu sắc, vị đắng, có hương thơm đặc trưng, làm ổn định thành phần của bia, tăng độ bền sinh học và khả năng giữ bọt cho bia Thứ hai là làm bay hơi nước để tăng nồng độ dịch hèm lên 110Bx theo yêu cầu công nghệ

Quá trình nấu hoa được thực hiện như sau: Dịch đường trong quá trình lọc và rửa bã được bơm liên tục vào nồi nấu hoa ở đây, chúng được cấp nhiệt để nâng dần nhiệt độ lên 760C và giữ ở nhiệt độ này khoảng 10 phút để đường hoá nốt phần tinh bột còn lại trong dịch đường Sau đó đun sôi khối dịch trong 5 phút rồi cho 1/2 lượng hoa dùng cho mẻ nấu vào Tiếp tục đun sôi khoảng 30-40 phút rồi cho 1/2 lượng hoa còn lại vào Tiếp tục đun sôi trong 30 phút thì kết thúc quá trình nấu hoa Dịch đường khi ra khỏi nồi nấu hoa phải đạt yêu cầu và pH ra khỏi nồi từ 5,3-5,6 Do đó trong quá trình nấu hoa ta cho một ít phụ gia H3PO4 để điều chỉnh độ pH

Sau khi nấu hoa houblon dịch đường được bơm sang thiết bị xoáy lốc (13) Mục đích của quá trình này là để tách bỏ bã hoa và các chất kết lắng ra khỏi dịch đường, đồng thời lợi dụng sự bay hơi của nước để giảm nhiệt độ dịch đường từ 100 oC xuống 90 oC

Quá trình lắng trong và làm nguội được tiến hành trong thùng lắng Whirlpool Đây là một thiết bị thân trụ đáy côn, cổ thùng được nối với ống thoát hơi cao từ 4-5m ở độ cao 1/4 thân thùng từ đáy lên là đường ống để bơm dịch vào thùng theo hướng tiếp tuyến với thân thùng Khi dịch cách thùng 0.4-0.5m đường ống đột ngột thắt lại, làm cho dịch đường phóng vào thùng với tốc độ rất cao tạo ra một xung lượng theo phương tiếp tuyến của cột chất lỏng bên trong thùng và làm cho cả cột đó xoáy tròn Nhờ lực hướng tâm lớn, cặn bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy Kết thúc quá trình dịch đường được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn bị nén chặt ở đáy thùng được dội nước và xả ra ngoài

Dịch đường tiếp tục được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh (14) để hạ nhiệt độ dịch từ 900C xuống nhiệt độ lên men chính 140C Quá trình này được tiến hành theo hai giai đoạn:

• Làm lạnh dịch từ 900C xuống 55-600C, dùng tác nhân lạnh là nước • Làm lạnh nhanh dịch từ 55-600C xuống nhiệt độ lên men chính 140C, dùng tác nhân

lạnh là glycol Ra khỏi thiết bị làm lạnh nhanh dịch đường có nhiệt độ 140C, độ pH= 5,5 được bổ xung ôxy hoà tan rồi được bơm sang thiết bị lên men theo đường đáy thiết bị cùng với lượng men giống dự kiến dùng cho một mẻ nấu được lấy từ thùng nhân giống và trữ men (15), (16) Quá trình lên men là một quá trình sinh hoá diễn ra rất phức tạp, trong đó tế bào nấm men ôxy hoá một lượng lớn cơ chất (chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp) có trong dịch đường để tạo thành cồn, CO2 và một số sản phẩm khác các chất này cùng với thành phần còn lại trong dịch hèm là các cấu tử hợp thành bia non Chúng tạo ra cho bia có màu sắc, hương vị đặc trưng

Quá trình lên men trải qua hai giai đoạn: Giai đoạn lên men chính và giai đoạn lên men phụ

Sau 5-7 ngày, lên men chính kết thúc đáy thùng được hạ xuống nhiệt độ 20C, rút hết men, đem rửa sạch ở thùng rửa men (17) rồi chuyển sang thùng nhân giống và trữ men (16) để sử dụng cho các mẻ sau Thông thường nếu men giống tốt thì có thể sử dụng được khoảng 10 đời Sau đó toàn bộ dịch trong thùng được hạ đồng đều xuống 0-20C, quá trình lên men phụ coi như được bắt đầu Sau 6-8 ngày, lên men phụ kết thúc, cặn men được tháo ra ngoài Bia non tạo thành được bơm chuyển sang máy lọc (20) để loại bỏ các chất lơ lửng ra khỏi bia Các chất này bao gồm: Các tế bào nấm men còn sót lại, các hạt phân tán cơ học, các dạng keo, các phức chất kết lắng của prôtêin, polyphenol,…

Thiết bị sử dụng để lọc bia là loại thiết bị khung bản sử dụng giấy lọc và chất trợ lọc Diatomit

Để đảm bảo chất lượng bia theo yêu cầu công nghệ thường sử dụng chất trợ lọc Diatomit theo 2 dạng: Thô và tinh Đầu tiên dạng thô được hoà vào nước sau đó bơm tuần hoàn trong thiết bị để tạo thành lớp phủ kín giấy lọc Tiếp theo trộn dạng tinh và

dạng thô theo tỉ lệ rồi bơm vào thiết bị để đồng nhất lớp lọc và ổn định chất lượng bia sau lọc

Bia được chuyển vào các khung của máy lọc Dưới áp suất tăng dần, bia trong được ép qua giấy lọc vào các bản và được dẫn ra khỏi máy lọc đưa sang thiết bị trữ bia tươi

Bia sau lọc được gọi là bia tươi có nồng độ cồn theo yêu cầu công nghệ khoảng 50 được trữ trong thiết bị chứa bia tươi ở nhiệt độ khoảng 00C Hàm lượng CO2 hoà tan trong bia tươi lúc này chưa đạt đến hàm lượng cần thiết vì vậy ta cần bổ sung CO2 vào bia Quá trình hấp thụ CO2 được thực hiện ngay trong thiết bị tàng trữ bia với áp lực khoảng 1.6-1.7 kg/cm2 cho đến khi hàm lượng CO2 trong bia đạt chỉ tiêu 2-4g/lít Thì bia được bơm sang phân xưởng đóng gói Một phần bia được chiết bock từ máy chiết bock (23) để cho ra sản phẩm bia hơi bán ra thị trường Một phần bia được bơm sang máy chiết chai Dây chuyền đóng chai hoạt động như sau: Vỏ chai được rửa trong máy rửa chai (24) rồi chuyển qua máy chiết chai (25) ở đây bia được chiết vào chai rồi chuyển qua hầm thanh trùng (26) sau đó được đưa sang máy dán nhãn (27) và đem bán ra thị trường

CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU

Để tính cân bằng vật liệu ta phải dựa vào: Công suất của Nhà máy là 18 triệu lít/năm, giả thiết rằng nhà máy hoạt động 240 ngày liên tục, mỗi ngày sẽ phải nấu 18.000.000/240 = 75.000 lít Chọn phương án 1 ngày nấu 8 mẻ, lượng bia xuất xưởng cho 1 mẻ nấu là 75.000/8 = 10.000 lít

• Sản lượng bia xuất xưởng là 10.000 lít/1 ngày • Hàm lượng chất tan trong dịch đường trước lúc lên men là 11 oBx • Lượng nguyên liệu cần dùng được tính dựa trên năng suất bia thành phẩm và

các tổn hao trong các giai đoạn Chọn đơn vị tính là 1000 lít bia thành phẩm

4.1 Tính lượng malt và gạo 4.1.1 Tính lượng chất hoà tan của malt, gạo

- Tổn thất do khâu chiết bock là 3% Vậy bia trước khi chiết là: 1000.1,03 =1030 (lít) -Tổn thất trong quá trình nạp CO2 là 0,5%

Lượng bia trước khi nạp CO2 là: 1030.1,005 = 1035 (lít) -Tổn thất trong quá trình lọc là 1%

Lượng bia trước khi lọc:

1035.1,01 = 1045,5 (lít) -Tổn thất trong quá trình lên men chính và phụ là 2,5%

Lượng dịch trước khi lên men là: 1045,5.1,025=1071,6 (lít) -Tổn thất trong quá trình làm lạnh và tách cặn là 1,5%

Lượng dịch trước khi làm lạnh và tách cặn: 1071,6.1,015 =1087,7 (lít) -Khi làm lạnh từ 1000C xuống nhiệt độ lên men hệ số có thể tích

Thể tích dịch đường sau khi đun sôi ở 1000C 1078,7.1,04 =1131 (lít)

-Dịch đường có khối lượng riêng khoảng 1,043kg/lít Khối lượng của dịch:

1131.1,043 =1180 (kg) -Tổng lượng chất khô hoà tan trong dịch (với bia 11Bx)

1180.0,11 =129,8 (kg) Trong quá trình đun sôi với hoa houblon có một lượng nhất định hoà tan kết tủa, nhưng lại được bổ xung thêm, một lượng chất hoà tan từ hoa Do vậy coi lượng chất hoà tan trước và sau khi đun hoa là không đổi Vậy tổng lượng chất hoà tan cần có để có thể nhận được 1000 lít bia có nồng độ 110Bx là 129,8 kg

Chọn lượng chất hoà tan từ malt là 70% từ gạo là 30% Do đó lượng chất hoà tan từ malt sẽ là:

129,8.0,7 = 90,9 (kg) Lượng chất hoà tan từ gạo:

129,8.0,3 = 38,9 (kg)

4.1.2 Lượng malt cần dùng cho 1000 lít bia

Malt có độ ẩm w = 8% Hiệu suất hoà tan thực tế 68% Tổn thất trong quá trình nghiền: 0,5% Vậy tổng lượng malt cần dùng:

.1,005

8100

100.681009,90

4.1.3 Lượng gạo cần dùng cho 1000 lít bia hơi

Gạo có độ ẩm w=13% Hiệu suất hoà tan thực tế 80% Tổn thất trong quá trình nghiền là 0,5% Vậy lượng gạo cần dùng:

.1,00555,5

13100

100.80100.9,

4.2 Lượng hoa houblon

Dùng 0,1 gam hoa và 1 gam hoa cánh cho một lít bia Vậy lượng hoa cần dùng cho 1000 lít bia:

0,1.10-3.1000 = 0,1(kg) cao hoa = 0,1kg

1.10-3.1000 = 1 (kg) hoa cánh = 1kg

4.3 Tính lượng nước tiêu dùng cho 1000 lít bia

Khi nấu tỉ lệ nước trên nguyên liệu: 5/l Vậy lượng nước tiêu dùng trong quá trình nấu: Malt có độ ẩm 8% do đó lượng nước có sẵn trong malt sẽ là: 145,5.0,08 =11,64 (lít)

Gạo có độ ẩm 13% do đó lượng nước có sẵn trong gạo là: 55,5.0,13 =7,22 (lít)

Trong quá trình hồ hoá, đường hoá lọc bã lượng nước bay hơi là 5% Vậy lượng nước còn lại trong dịch đường sau khi lọc:

(1005 + 11,64 + 7,22).0,95 = 972,66 (lít) Lượng dịch đường lên men là:1180 kg

Lượng chất khô hoà tan trong dịch trước khi lên men: 1180 - 129,8 = 1050 (kg)

Trong quá trình nấu, lượng nước tổn thất là 10% Do đó lượng nước có trong dịch đường khi nấu hoa:

1166,9

10100

100.2,1050=

Vậy lượng nước dùng để rửa là: 1166,9 - 972,6 = 194,3 (kg) Tổng lượng nước tiêu tốn cho quá trình nấu, đường hoá và rửa bã là: 194,3 + 1005 = 1199,3 (kg)

4.4 Tính toán về lượng men

Nấm men ở đây thuộc chủng men Sachasomyces carlbergenis có thể sử dụng men giống và men tái sinh

Nếu sử dụng men giống, tỷ lệ giống cho vào thùng là 10% thể tích Vậy dịch men giống cần dùng cho 1000 lít bia :

10010.6,

Nếu sử men tái sinh, tỉ lệ tái sinh cho vào thùng là 1% thể tích Vậy dịch men giống cần dùng cho 1000 lít bia:

10,72

1001.6,

Trong số 21,43 lít men sữa chỉ có khoảng 50% được đem lên men cho mẻ sau

4.5 Tính lượng Cacbonnic (CO2 ) cần nạp cho bia trước khi xuất xưởng

Trong quá trình lên men đường Maltoza biến đổi như sau :

C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6 +

2C6H12O6 → 4CO2 + 4C2H5OH

C12H22O11 + H2O → 4CO2 + 4C2H5OH 342g 4g 4,46 g Từ một phân tử C12H22O11 tạo ra 4 phân tử CO2 Như vậy 342g C12H22O11 chuyển hoá thành :

4.44 = 476 (g) Lượng khô trong 1071,6 lít dịch đường (có khối lượng riêng 1,043 kg ) là:

10011.043,1.6,

Trong quá trình lên men, lượng chất khô của dịch đường giảm từ 110 Bx xuống 3,50 Bx (Độ Bx biểu thị phần khối lượng của chất khô hòa tan trong 100% dung dịch đường) Vậy lượng chất khô tham gia vào quá trình tạo rượu là:

86,1

10070.954,

Lượng CO2 hoà tan trong bia là 2,5g/l do đó lượng CO2 hoà tan trong 1045,5 lít bia là:

1045,5.2,5 = 2613,7g = 2,6137 (kg) Như vậy lượng CO2 bay ra trong quá trình lên men là:

44,3 – 2,6137 = 41,69 (kg) Lượng CO2 bay ra thu hồi lại khoảng 60% còn lại thoát ra ngoài Vậy lượng CO2thu hồi được là :

25

10060.69,

Lượng CO2 cần là: Trong quá trình lên men, CO2 hoà tan trong bia là 2,5 g/l nhưng do tổn thất trong quá trình lọc lượng CO2 còn lại là 2 g/l mà bia hơi thành phẩm phải có hàm lượng CO2 là 3,5 g/l tổn thất khi bão hoà là 20% Với hệ số tổn thất 1,2 Vậy lượng CO2 cần nạp là :

(3,5 - 2).1035.1,2 = 1863 (g/l) = 1,863 (kg/l)

CHƯƠNG 5:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

5.1 Tính thiết kế nhà nấu 5.1.1 Công suất nhà nấu

Đối với sản phẩm nước giải khát nói chung và bia nói riêng, không phải lúc nào sản lượng tiêu thụ cũng đạt mức bình quân mà phụ thuộc theo mùa Trong thực tế qua các số liệu thống kê cho thấy rằng để đạt được sản lượng 18 triệu lít/năm, thì sản lượng tiêu thụ được phân bố theo các tháng như sau: vào các tháng có mùa mưa sản lượng đạt khoảng 70% công suất trung bình Các tháng còn lại phải sản xuất đạt công suất 110% công suất trung bình

Để thiết kế hệ nhà nấu có công suất 18 triệu lít /năm đủ khả năng cho nhà máy hoạt động, ta tính:

Thời gian sản xuất thực tế: 300 ngày Hệ số giảm thể tích dịch nấu từ 1000C xuống 200C là 0,96 Số mẻ nấu nhiều nhất trong ngày là: 8 mẻ

Một tuần có 1 ngày làm vệ sinh và ngày đó nấu 5 mẻ Số mẻ bình quân cao nhất trong ngày là :

5,77

1.56.8 + = (mẻ/ngày)

Công suất cho một mẻ nấu là :

18000000

300.7,5.0,96.0,9 = 9259,3 (lít/mẻ) = 925,9 (hl/mẻ) Vậy chọn công suất cho nhà nấu 103 hl dịch nóng/mẻ Khối lượng nguyên liệu cho mỗi mẻ nấu :

Khối lượng malt 145.9,26 = 1342,7 (kg/ mẻ) Khối lượng gạo

Nước cho vào ngâm malt lót theo tỷ lệ nước /malt lót = 5/1 5.51,1 = 255,7 (kg)

Hỗn hợp malt lót có khối lượng riêng d= 1,08 kg/lít Vậy thể tích hỗn hợp là

51,1 + 255,7

1,08 = 284,1 (lít) Hệ số sử dụng là 0,8 Vậy thể tích sử dụng của thùng malt lót là Vt = 284,1

0,8 = 355,12 (lít) Chọn thùng ngâm có hình trụ đường kính D, chiều cao H, góc đáy 450, chiều cao đáy h:

h= D/2; tg450 = 0,5; H= 2.D Thể tích thùng ngâm được tính theo công thức

V=

24 1312

4

D2 H  D2h  D3



=+

Vậy đường kính thùng ngâm là;

D =



.13

.243 Vt

=√24.0,355

13.3,143

= 0,6 (m) Vậy thùng malt lót có kích thước: D= 0,6 m; H= 1,2 m; h= 0,3 m Động cơ cánh khuấy có công suất 1kW

5.2.2 .Tính chọn nồi hồ hoá

Lượng malt đem ngâm là 10% so với lượng gạo vậy lượng malt lót ngâm cho một mẻ là

513,93.0,995.0,1 = 51,14 (kg) Do tổn thất khâu xay xát 5%

Vậy lượng gạo cho vào nồi hồ hoá là 513,93.0,995 = 509 (kg) Chọn tỉ lệ nước vào gạo là 5/1 Vậy lượng nước cho vào nồi hồ hoá là (509 + 51,14).5 = 2800,7 (kg) Khối lượng hỗn hợp trong nồi hồ hoá

2800,7 +509 +51,14 = 3360,8 (kg) Hỗn hợp có khối lượng riêng là: d=1,08kg/lít Vậy thể tích hỗn hợp là:

V= 3360,8

1,08 = 3112 (lít) Nồi nấu có hiệu suất sử dụng là 0,8

Vậy thể tích nồi hồ hoá là: Vn= 3112

0,8 = 3890 (lít) Chọn Vn = 4 m3

Chọn nồi hồ hoá có thân hình trụ có đường kính D, chiều cao phần trụ là H, chiều cao chóp đỉnh h1chiều cao đáy côn h2 Chế tạo bằng thép không gỉ

Với h1= 0.2.D h2 = 0,15.D H = 0,6.D Tính đường kính:

Thể tích nồi được tính theo công thức

12 95,112

4

D2 H  D2 h2  D3



=+

Vậy D=



.95,1

.123 Vn =√ 12.4

1,95.3,143

=1,27 (m)

Chiều cao phần trụ là H = 0,6.D = 0,6.1,27 = 0.76 (m) Chiều cao chóp đỉnh là

h1 = 0,2.D = 0,2.1,27 = 0,254 (m) Chiều cao đáy côn là

h2 = 0,15.D = 0,15.1,27 = 0,19 (m) Phần vỏ dày 0,1m (có một lớp cách nhiệt) nên đường kính ngoài của nồi là

Dn = D + 0,1.2 = 1,27 + 0,2 = 1,47 (m) Chọn hệ thống khuấy của nồi hồ hoá:

Đường kính cánh khuấy: 2m

Mô tơ khuấy có công suất 4kW, tốc độ 1450 vòng/phút Hộp giảm tốc với tỉ số truyền 1/54

Vậy tốc độ của cánh khuấy 1450/54=27 (vòng/phút)

Hình 1: Nồi hồ hoá

5.2.3 Tính chọn nồi đường hoá

Lượng malt đem ngâm là 10% so với lượng gạo vậy lượng malt lót ngâm cho một mẻ là:

513,93.0,995.0,1 = 51,14 (kg) Do tổn thất khâu xay xát 5%

Vậy lượng malt cho vào nồi đường hoá là: 1342,7.0,995 – 51,14= 1284,9 (kg) Chọn tỉ lệ nước vào malt là 5/1

Vậy lượng nước cho vào nồi đường hoá là 1284,9.5 = 6424,5 (kg)

Khối lượng hỗn hợp trong nồi đường hoá

1284,9 + 6424,5 + 3360,8 = 11070,2 (kg) Hỗn hợp có khối lượng riêng là d =1,08kg/lít Vậy thể tích hỗn hợp là

V= 11070,21,08 = 10250,2 (lít) Nồi nấu có hiệu suất sử dụng là 0,85 Vậy thể tích nồi đường hoá là

Vn= 10250,2

0,85 = 12059 (m3) Chọn Vn =12 m3

Chọn nồi đường hoá có thân hình trụ có đường kính D, chiều cao phần trụ là H, chiều cao chóp đỉnh h1 chiều cao đáy côn h2 Chế tạo bằng thép không gỉ

Với h1 = 0,2.D h2= 0,15.D H = 0,6.D Tính đường kính

Thể tích nồi được tính theo công thức

V=

12 95,112

4

D2 H  D2 h2  D3



=+

Vậy D =



.95,1

.123 Vn

h1 = 0,2.D = 0,2.2,87 = 0,57 (m) Chiều cao đáy côn là

h2 = 0,15.D = 0,15.2,87 = 0,43 (m) Phần vỏ dày 0,1m (có một lớp cách nhiệt) nên đường kính ngoài của nồi là

Dn= D + 0,1.2 = 2,87 + 0,2 = 3,07 (m) Chọn hệ thống khuấy của nồi đường hoá

Đường kính cánh khuấy: 2,6m Mô tơ khuấy có công suất 5,5kW, tốc độ 1450 vòng/phút Hộp giảm tốc với tỉ số truyền 1/54

Vậy tốc độ của cánh khuấy 1450/54 = 27(vòng/phút)

Hình 2: Nồi đường hoá

Chọn nồi lọc bã có thân hình trụ có đường kính D, đáy bằng, chiều cao phần trụ là H Chế tạo bằng thép không gỉ

H = 0,4.D Đường kính của nồi lọc bã

D =



.4,0

.43 Vn

= 3√0,4.3,144.15 = 3,63 (m) Chiều cao phần trụ là

H = 0,4.D = 1,452 (m)

Chọn hệ thống khuấy của nồi lọc bã

Đường kính cánh khuấy: 4,1m Mô tơ khuấy có công suất 7,5kW, tốc độ 1450 vòng/phút Hộp giảm tốc với tỉ số truyền 1/54

Vậy tốc độ của cánh khuấy 1450/54 = 27 (vòng/phút)

5.2.5 Tính chọn nồi nấu hoa

Ta nhận thấy rằng ở nhiệt độ cao dung dịch hoa nở ra rất lớn Do đó ta chọn thể tích nồi nấu hoa bằng 1,4 thể tích nồi đường hoá

Vậy thể tích nồi nấu hoa V = 12.1,4 = 16,8 (m3) Chọn V = 17 m3

Thể tích nồi được tính theo công thức

12 95,112

4

D2 H  D2 h2  D3

Vậy đường kính trụ của nồi nấu hoa

D=



.95,1

.123 Vn =3√1,95.3,1412.17 = 3,2 (m) Chiều cao phần trụ là

H = 0,6.D = 0,6.3,2 = 1,92 (m) Chiều cao chóp đỉnh là

h1 = 0,2.D = 0,2.3,2 = 0,64 (m) Chiều cao đáy côn là

h2 = 0,15.D = 0,15.3,2 = 0,48 (m) Phần vỏ dày 0,1m (có một lớp cách nhiệt) nên đường kính ngoài của nồi là

Dn= D + 0,1.2 = 3,2 + 0,2 = 3,4 (m)

Hình 3: Nồi nấu hoa

5.2.6 Tính chọn thùng lắng xoáy

Chọn thùng lắng xoáy có thể tích bằng thể tích thùng lọc bã Vậy thể tích nồi lắng xoáy là

Vn =12 m3 Chọn nồi lắng xoáy có thân hình trụ có đường kính D, đáy bằng, chiều cao phần trụ là H Chế tạo bằng thép không gỉ

H = 0,4.D Đường kính của nồi lắng xoáy

D=



.4,0

.43 Vn

Như vậy dung tích nước nóng trong CIP 1500 + 500 + 200 = 2200 (lít)

= 2,2(m3) Lấy hệ số sử dụng của CIP là 0,8

VCIP= 2,75

8,0

2,2 = (m3)

Chọn VCIP = 2,7 (m3) Tính đường kính của thùng CIP là

VCIP=

12 45,312

15,04

1112

4

33

31

22

DD

Dh

DH

14,3.45,3

7,2.12.

45,3

.12

H = 1,1.D = 1,1.1,44 = 1,58 (m) h1= 0,15.D = 0,15.1,44 = 0,21 (m)

5.2.8 Chọn thiết bị làm nguội dịch đường

Chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (máy lạnh nhanh) một khoang chất tải lạnh là nước có nhiệt độ 20C để làm lạnh dịch đường

Các thông số kỹ thuật

Nhiệt độ dịch đường vào: từ 900C đến 950C

Nhiệt độ dịch đường ra: 50C Nhiệt độ nước làm lạnh vào: 20C Nhiệt độ nước làm lạnh ra: 750C Công suất 240 hl/h

Bơm và các phụ lion kèm theo

5.2.9 Thiết bị làm lạnh nước (thiết bị trao đổi nhiệt)

Chọn thiết bị dạng tấm, một khoang (máy làm lạnh nhanh) chất tải lạnh (dung dịch cồn 30%)

Các thông số kỹ thuật:

Nhiệt độ nước vào: từ 250C đến 300C Nhiệt độ nước ra: 20C

Công suất 100 hl/h Bơm và các phụ kiện kèm theo

5.2.10 Tank chứa nước lạnh 200C

Gồm một tank chứa nước đã được làm lạnh xuống 20C

Thể tích của thùng 50 m3Đường kính trong Dt = 3,6 (m) Đường kính ngoài Dn = 3,7 (m)

5.2.11 Tank chứa nước nóng

Gồm một tank chứa nước nóng 750C  850C

Thể tích của thùng 50 m3Đường kính trong Dt = 3,6 (m) Đường kính ngoài Dn = 3,7(m)

5.2.12 Thiết bị sục khí vào nước nha lạnh

Bao gồm

Bộ lọc vô trùng không khí Bộ phận sục khí vào dịch đường lạnh Các phụ kiện kèm theo

5.2.13 Thiết bị định lượng men vào dịch nha

Bao gồm Thiết bị chứa men 5 hl Bơm định lượng men: 1,5 m3 /h

Các phụ kiện kèm theo 5.2.14 Thiết bị lên men

Lượng dịch đường lên men cho một mẻ 1071 9250

1087 = 9113 (lít) = 9,1 (m3) Ta chọn tank lên men sao cho lượng dịch đường sản suất trong 6 mẻ/tank Vậy thể tích hữu ích của tank lên men là:

Vt = 9,1.6 = 54,6 (m3 ) Hệ số sử dụng của tank là 0,85 Vậy thể tích tổng thể của tank Vt =54,6

0,85 = 64,23 (m3) Ta lấy thể tích của tank là 66 m3

Ta chọn tank lên men có thân hình trụ Toàn bộ các phần của tank được chế tạo bằng inox, các phần tiếp xúc với dịch bia được chế tạo bằng inox của Averta-Thuỵ Điển

Tank làm việc ở chế độ áp suất 1,5 at áp suất thử bền là 3 bar Thể tích của tank được tính theo công thức

Vt=

12 212

4

D2 H  D2 h1  D2 h2

Với  = 600 ta có h1= 0,5.D.tg600 = 0,866.D h2 = 0,15.D ;H = 3D

Vt=

12 166,1012

3,012

866,04

3 D3 +  D3 +  D3 =  D3

Vậy D = 2,9 (m) H = 3.D = 3.2,9 = 8,7 (m) h1=0,866.D = 0,866.2,9 = 2,51 (m ) h2= 0,15.D = 0,15.2,9 = 0,44 (m) Chiều dày đáy tank S = 5,5 (mm)

Số lượng của tank được tính theo công thức 18000000.11

300.66000.0,85= 11,76 (tank)

Chọn 12 tank lên men loại 66 m3

h1H

Dh2

Hình 4: Tank lên men

Trong đó 18.106 : Thể tích dịch cần lên men/năm 300 : Số ngày nấu trong một năm 11 : Thời gian lên men tank và vệ sinh tank 66000 Thể tích tank

0,85 Hệ số đồng đều

5.2.15 Tank thành phẩm

Tank thành phẩm có thông số sau:

Đường kính tank D = 2,5 m Chiều cao phần trụ H =7,5 m Chiều cao chóp elip h2 =0,37 m Chiều cao đáy nón h1 = 2,1 m

Số lượng tank 3 chiếc có các thông số kỹ thuật Thể tích tổng cộng 45 m3/tank Tank thành phẩm có tác dụng là dùng để chứa bia sau khi đã lên men, hạ và duy trì nhiệt độ của bia