Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men với năng suất 32 triệu lít/năm
Trang 1Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây ngành công nghệ thực phẩm phát triển rất mạnh, với sự đa dạng và phong phú về nhiều loại sản phẩm Sự phát triển không chỉ thể hiện về mặt số lượng mà cả chất lượng Mặc dù hiện tại nền kinh tế toàn cầu đang khủng hoảng, nhưng không vì thế mà ngành công nghệ thực phẩm ngưng lại Cũng như, không vì lẽ đó mà nhu cầu của con người thay đổi Cho nên, để đáp ứng nhu
cầu của xã hội, tôi “Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men với năng suất 32 triệu lít/năm”
Sản phẩm nước giải khát lên men từ nguyên liệu giàu tinh bột là loại đồ uống đang rất có tiềm lực phát triển trên thế giới, nhưng ở Việt Nam thì nó còn mới lạ Với đặc tính có giá trị dinh dưỡng cao cùng với hương vị đặc trưng và sự mới lạ sẽ thu hút được sự chú ý của khách hàng
Mặt khác, nước còn là thành phần không thể thiếu đối với cơ thể mỗi con người Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại nước giải khát, nhưng chủ yếu là nước pha chế giá trị dinh dưỡng không cao, nếu sử dụng nhiều còn ảnh hưởng đến sức khoẻ Cho nên, một nhà máy nước giải khát lên men sẽ được xây dựng tại tỉnh DakLak là điều cần thiết Không những sẽ đáp ứng được nhu cầu trong nước, mà còn có thể trở thành sản phẩm xuất khẩu hàng đầu Thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nước nhà, tăng cường sự cạnh tranh với các nước trong khu vực và trên thế giới, nâng cao đời sống xã hội
Trang 2Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Chương 1
LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế nước nhà, đời sống người dân ngày càng được nâng cao Cho nên nhu cầu ăn uống cũng thay đổi theo, con người ngày càng có nhu cầu thưởng thức các loại sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và đòi hỏi sự mới lạ của sản phẩm Cho nên, việc xây dựng nhà máy nước giải khát lên men vào lúc này là điều rất cần thiết Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong và ngoài nước, tạo sự cạnh tranh trên thị trường và làm phong phú, đa dạng các mặt hàng nước giải khát
Daklak có thể nói là một thành phố rất nhiều tiềm năng, đang trên đà phát triển
1.1 Đặc điểm tự nhiên
Nhà máy được đặt gần trục đường quốc lộ 14, gần nhà máy bia Sài Daklak, thuận lợi về mặt giao thông
Gòn-Đặc điểm thổ nhưỡng rất tốt, cấu tạo chủ yếu là đất đỏ bazan
Khí hậu Daklak tương đối ôn hoà, nhiệt độ trung bình hàng năm 23 ÷ 240C, mang đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa cao nguyên và chia thành hai mùa rõ rệt
Hướng gió chủ đạo là hướng Tây Nam [14].
1.2 Vùng nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu dùng cho sản xuất của nhà máy chủ yếu là ngô, malt, đường, Ngô được mua về từ các tỉnh lân cận Đường được mua từ các nhà máy đường Krông Bông, Gia Lai, Quảng Ngãi, Phú Yên Malt được nhập từ Úc và được bảo quản trong kho sử dụng dần
1.3 Hợp tác hoá
Để thuận tiện cho việc thu mua nguyên liệu cũng như tiêu thụ sản phẩm, phế phẩm trong quá trình sản xuất của nhà máy, cần hợp tác với các nhà máy ở trong và ngoài tỉnh để ổn định nguồn cung cấp, tiêu thụ cho quá trình sản xuất Việc hợp tác với các nhà máy sẽ làm giảm chi phí vận chuyển, sản xuất, hạ giá thành sản phẩm
1.4 Nguồn cung cấp điện
Nhà máy sử dụng nguồn điện quốc gia, qua trạm biến áp 220/380V Ngoài ra, nhà máy còn bố trí máy phát điện dự phòng
Trang 3Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
1.5 Nguồn cung cấp hơi
Nguồn cung cấp nhiệt cho nhà máy là hơi đốt lấy từ lò hơi riêng của nhà máy
1.6 Nhiên liệu
Nhiên liệu dùng để đốt nóng lò hơi, xăng dùng cho ôtô
1.7 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước
Đối với nhà máy sản xuất nước giải khát, nước là vấn đề quan trọng, trong sản phẩm nước chiếm trên 90%, chất lượng nước có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm và sức khoẻ của người tiêu dùng Nguồn cung cấp nước chính cho nhà máy được lấy từ nguồn nước của thành phố
1.8 Thoát nước
Nước từ nhà máy thải ra chảy xuống cống thoát và tập trung về bể gom Sau đó qua
hệ thống xử lý nước thải của nhà máy, xử lý cho đến khi đạt yêu cầu mới thải ra ngoài
1.9 Giao thông vận tải
Giao thông là vấn đề quan trọng trong việc nhập nguyên liệu cũng như xuất sản phẩm
1.10 Thị trường tiêu thụ
Ban Mê Thuột là thành phố trọng điểm của khu vực Tây Nguyên
Do có tuyến giao thông phân bố rộng khắp ra Bắc vào Nam, nên việc phân bố
và tiêu thụ sản phẩm trên toàn nước dễ dàng hơn Tăng sức mạnh cạnh trên thị trường và mở rộng thị trường quốc tế
1.11 Nguồn nhân lực
Daklak nằm giữa cao nguyên Nam Trung Bộ, Cùng với các điều kiện thuận lợi
về đất, rừng, tài nguyên khoáng sản, đây chính là một lợi thế quan trọng về phát triển kinh tế, xã hội, khoa học - công nghệ, môi trường, an ninh quốc phòng và giao lưu hàng hóa giữa Daklak với các thị trường trong nước và quốc tế, cho phép tỉnh xây dựng và phát triển một nền kinh tế mở Cho nên, có khả năng thu hút nguồn nhân lực dồi dào của các tỉnh thành lân cận của duyên hải Miền Trung, Tây Nguyên
Tóm lại: Với những ưu thế của thành phố Ban Mê Thuột nói riêng và Khu vực Tây Nguyên nói chung, việc xây dựng nhà máy nước giải khát lên men là hoàn toàn
có cơ sở Nó vừa thúc đẩy sự phát triển kinh tế, vừa góp phần giải quyết việc làm, đảm bảo đáp ứng được nhu cầu của thị trường
Trang 4Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU
Nguyên liệu chủ yếu dùng để sản xuất nước giải khát lên men là malt, ngô, đường, nước và một số phụ gia khác
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của malt (tính theo phần % chất khô)
Yêu cầu về chất lượng:
Malt dùng để sản xuất phải là loại malt vàng có màu sắc sáng bóng, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị ngọt dịu, không có mùi vị lạ, không mốc Độ chiết của malt khoảng 75÷82%
Trạng thái: Hạt khô, rời, không bốc nóng hay trương nở, hạt có kích thước đều, không lẫn sạn đá, sâu mọt hay mầm rễ sót
Độ ẩm: Độ ẩm cho phép khi bảo quản phải nhỏ hơn 6%
Thành phần Hàm lượng (%) Thành phần Hàm lượng (%)
Pentozan không hòa
Trang 5Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Nguồn thu nhận và bảo quản malt:
Malt dùng để sản xuất được nhập khẩu từ Úc, sau khi về đến nhà máy malt có thể là đưa vào sản xuất ngay và đưa vào kho bảo quản để đảm bảo cung cấp nguyên liệu ổn định cho quá trình sản xuất
Malt được chứa trong bao và chất thành đống bảo quản đảm bảo cách ẩm tốt Thời gian malt lưu lại trong kho không quá một tháng Trong quá trình bảo quản phải thường xuyên kiểm tra, đề phòng các hiện tượng làm hư hại hạt
2.1.2 Ngô
Vai trò:
Làm giảm lượng malt sử dụng, để giảm giá thành sản phẩm
Đồng thời cũng tạo nên hương vị đặc trưng của sản phẩm
Đặc tính của hạt ngô [1, tr 63]:
Có phôi khá lớn, chiếm khoảng 9-15% trọng lượng hạt Độ ẩm khoảng 10÷11%
Do đó, ngô ngoài vai trò tạo giá trị cảm quan cho sản phẩm, thì nó còn là nguồn cung cấp cơ chất cho quá trình lên men
Bảng 2.2 Thành phần hoá học của ngô (% theo chất khô)
Glucid (%) Protit(%) Chất béo(%) Celluloza(%) Tro(%)
Yêu cầu [1, tr 63]:
Vì chất béo có trong phôi với hàm lượng khá cao (23÷45% trọng lượng phôi) nên thường làm giảm chất lượng kỹ thuật của sản phẩm, làm cho sản phẩm dễ bị oxy hóa gây mùi khó chịu Do đó khi dùng ngô làm nguyên liệu yêu cầu cần phải tách phôi
Bảo quản ngô:
Ngô được thu mua cho vào bao tải vận chuyển về nhà máy và bảo quản trong kho nguyên liệu
Độ ẩm của ngô phải luôn luôn nhỏ hơn 13%, thời gian bảo quản không quá một tháng
Trang 6Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Bảng 2.3 Một số chỉ tiêu chất lượng của đường
Chỉ tiêu Đường kính loại 1, (%) Đường kính loại 2, (%) Hàm lượng sacaroza ≥ 99,65 ≥ 99,45
Đường chứa trong các bao PE kín, sau khi thu mua từ các nhà máy về được đưa vào bảo quản trong kho Kho phải có bệ cách nền 0,2m để tránh trường hợp đường bị ẩm trở lại Thời gian bảo quản không quá 1 tháng
2.2 Chất hỗ trợ kĩ thuật
2.2.1 Chế phẩm enzyme [4, tr 110]
Nhà máy sử dụng loại Termamyl, dạng lỏng, chịu nhiệt độ cao, được sản xuất
từ vi sinh vật Bacillus lichenfomis Tên thương mại thường gặp trên thị trường là
Trang 7Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
2.2.2 Hóa chất
2.2.2.1 Acid Citric
Vai trò của acid citric:
Trong sản xuất nước giải khát lên men, dùng acid citric để chuyển hóa đường saccaroza thành đường nghịch đảo trong quá trình nấu xirô, làm tăng độ ngọt chung cho xirô và chống sự hồi đường
Bảng 2.4 Chỉ tiêu của acid citric dùng trong thực phẩm
(Rehm và cộng sự, 1996) [7.39]
Tên chỉ tiêu Đơn vị đo Mức qui định Hàm lượng acid citric % Không thấp hơn 99,5
Bảo quản citric:
Acid citric ở dạng bột, được đóng gói trong bao PE và chứa trong các thùng cactông, được bảo quản trong kho nguyên liệu của nhà máy
2.2.2.2 CO 2
Vai trò [7, tr 67-68]:
Carbon dioxide có chức năng góp phần tạo nên mùi vị đặc trưng cho sản phẩm Ngoài ra, sự có mặt của CO2 trong thức uống còn có tác dụng ức chế sự phát triển của nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau, giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm
CO2 là khí không màu, không mùi và không duy trì sự cháy
Trong nhà máy để bão hòa CO2 cho sản phẩm, người ta có thể sử dụng carbon dioxide từ 2 nguồn khác nhau:
CO2 thu hồi từ quá trình lên men ngay trong nhà máy, sau đó đưa qua hệ thống xử lý
Trang 8Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
CO2 thực phẩm mua từ các nhà máy Bia lân cận như: Sài Gòn – Daklak, Poster, Quảng Nam, Huda Huế
Một số chỉ tiêu chất lượng quan trọng của CO2 [4, tr 71]:
Chỉ tiêu cảm quan: không màu, không mùi
Chỉ tiêu hóa lý:
Lượng CO2: không nhỏ hơn 99,8%
Lượng nước không lớn hơn 0,1%
Bảo quản CO2: Carbon dioxide được chứa trong các dụng cụ chuyên dụng, làm bằng thép và chịu áp lực cao
2.2.2.3 Bột trợ lọc Diatomit
Vai trò:
Làm tăng hiệu quả của quá trình lọc, làm cho dung dịch sau lên men trong hơn
Các thông số đánh giá chất lượng của bột diatomit:
- Độ thẩm thấu
- Độ xốp
- Tổn thất khi nung
- Thành phần chất tan
Thu mua và bảo quản:
Bột trợ lọc diatomit có thể đặt hàng mua ở các cơ sở trong nước, bột này chứa sẵn
trong các bao chuyên dùng nên ta chỉ cần đưa vào kho bảo quản, đảm bảo khô thoáng 2.2.2.4 NaOH [4, tr 106]
Vai trò: Được sử dụng để vệ sinh máy móc, thiết bị và rửa chai
Yêu cầu kĩ thuật:
Trang 9Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Quyết định đến năng suất và hiệu suất lên men
Chất lượng sản phẩm
Ngoài ra, một giống tốt còn có tác dụng giảm vốn đầu tư cho sản xuất và giá thành sản phẩm
2.3.1 Nấm men
Vai trò: chuyển hóa đường thành rượu, CO2 và các sản phẩm phụ khác
Các đặc tính cơ bản mong muốn có đối với giống nấm men [8]:
Tốc độ lên men nhanh
Sử dụng đường có hiệu quả
Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ và nồng độ CO2 Sản phẩm tạo ra có hương vị đặc trưng cho sản phẩm
Giống phải cho ra sản phẩm mà ta mong muốn, sản phẩm này phải có số lượng và chất lượng cao hơn các sản phẩm phụ khác
Giống phải cho năng suất sinh học cao Năng suất sinh học quyết định cả vốn đầu tư và giá thành sản phẩm
Phải có khả năng đồng hóa các nguyên liệu rẽ tiền và dễ kiếm
Nhà máy sử dụng chủng nấm men thuộc họ Sacharomyces minor để tiến
hành lên men Điều kiện tối ưu của chủng nấm men là lên men ở nhiệt độ 25÷300C
Trang 10Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Chương 3 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
3.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất
Nấu xirô nồng độ 65%
Giống đã hoạt hoá Giống
Ổn định
Chiết rót Rửa
Thanh trùng
Thành phẩm 70%
30%
Trang 11Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
3.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất
3.2.1.3 Tách phôi ngô [5, tr 102]
Mục đích:
Phôi ngô là bộ phận dễ bị phá hại nhất của hạt ngô, được cắm sâu vào trong lõi ngô, có khả năng hút ẩm cao và đặc biệt hàm lượng béo rất cao Cho nên phải tách phôi để tránh sự ảnh hưởng của chất béo đến hoạt động của nấm men
Nghiền sơ bộ hay còn gọi là quá trình đập vụn nhằm mục đích phá vỡ hạt thành mảnh để tách phôi dễ dàng, đồng thời thu được tỉ lệ bột cao hơn
• Cấu tạo của máy nghiền búa gồm:
1- Phễu chứa nguyên liệu
2- Trục phân phối nguyên liệu
Trang 12Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
9- Bột nghiền ra
10- Sàng chống rung
• Nguyên lý hoạt động của máy nghiền búa:
Hạt ngô từ phễu chứa nguyên liệu số (1), được đưa vào khoang nghiền qua
trục phân phối liệu số (2), máng trượt số (3) và cửa vào số (7) Tại đây dưới tác
động của lực va đập giữa ngô hạt với các búa, sẽ làm cho ngô bị vỡ ra làm nhiều
mảnh và lọt qua lỗ sàng có kích thước lớn, đặc biệt là nó không làm nát vụn phôi
Sau đó, hỗn hợp gồm phôi và các mảnh ngô được đưa ra ngoài qua cửa tháo liệu và
chuyển sang xiclon nước để tách phôi
Để tách phôi thường dùng xiclon nước dựa theo sự khác nhau về tỷ trọng giữa
phôi và các mảnh nội nhũ Biết rằng phôi chứa khoảng 50 ÷55% chất béo (tính theo
phôi khô) nên tỷ trọng của phôi nhỏ hơn tỷ trọng các mảnh nội nhũ
3.2.2 Nghiền nguyên liệu
3.2.2.1 Mục đích
Nghiền theo các mức độ khác nhau tùy thuộc vào loại nguyên liệu sử dụng,
nhưng mục đích chung của nghiền là phá vỡ cấu trúc hạt, tạo điều kiện thuận lợi để
khi đường hóa thu được nhiều chất hòa tan nhất có lợi cho quá trình sản xuất và
chất lượng thành phẩm Hạn chế các chất không có lợi tan vào dịch đường và sử
dụng tốt nhất các thành phần của nguyên liệu
3.2.2.2 Nghiền malt
Phần nội nhũ của malt là nguồn cung cấp cơ bản các chất hòa tan cho dịch đường
Còn vỏ trấu được sử dụng như một chất trợ lọc dịch đường và hạn chế các chất
hòa tan của nó tan vào dịch đường (gây mùi vị không tốt), do đó chỉ nên nghiền dập
không nên nghiền mịn, đảm bảo tách hết nội nhũ khỏi vỏ Trước khi nghiền nên
phun một ít nước vào malt
Khi nghiền cần giữ cho vỏ malt càng ít nát càng tốt Vì vỏ malt nghiền càng
mịn thì các chất không có lợi trong vỏ sẽ chuyển vào dịch đường càng nhiều và sẽ
ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm Mặt khác vỏ nghiền càng mịn thì quá trình
lọc xảy ra chậm
Nhà máy sử dụng máy nghiền bốn trục một sàng
Trang 13Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Nguyên lý cấu tạo của máy nghiền trục [3, tr 55]
3.2.2.3 Nghiền ngô
Ngô sau khi đã tách phôi, được chuyển đến máy nghiền búa để thực hiện quá trình nghiền mịn Ngược lại với malt thì ngô có yêu cầu là nghiền càng mịn càng tốt, để chiết được nhiều nhất các chất hòa tan có trong hạt ngô
Do đặc tính của nguyên liệu và yêu cầu của sản phẩm sau nghiền nên nhà máy
sử dụng máy nghiền búa để nghiền ngô
Cấu tạo của máy nghiền búa gồm [4-164]:
1- Phễu chứa nguyên liệu
2- Trục phân phối nguyên liệu
Trang 14Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Nguyên lý hoạt động:
Ngô từ phễu chứa nguyên liệu (1) sẽ được trục phân phối nguyên liệu (2) điều chỉnh lượng nguyên liệu rơi lên máng trượt số (3) và đi qua cửa số (7) vào khoang nghiền bên trong Tại đây, các búa (8) quay xung quanh trục roto số (4), tạo ra lực
va đập giữa búa với nguyên liệu và giữa chính các hạt Do vậy mà hạt bị đập nhỏ ra,
ở đây có quạt thông gió thổi mạnh Hạt được nghiền mịn sao cho các hạt bột chui qua lỗ sàng của lưới sàng số (5) và đi ra ngoài qua cửa tháo liệu số (9)
Ưu điểm: Năng suất đường hóa tăng, cặn tạo thành ít hơn
Nhược điểm: Khi nghiền bụi bay ra nhiều
3.2.3 Nấu nguyên liệu
Nấu là quá trình quan trọng nhất trong quá trình sản xuất dịch lên men
Mục đích của nấu là chuyển các chất từ trạng thái không tan sang trạng thái hòa tan nhờ tác động của enzyme
Quá trình nấu gồm: Hồ hoá, đạm hoá, đường hoá và thơm hoá
Trang 15Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
3.2.3.1 Sơ đồ nấu
Nồi thơm hoá Nồi đường hoá
Nâng lên 800C trong 20ph
Nâng lên 630C trong 10ph
Nâng lên 780C trong 5ph
Giữ ở 520C trong 20ph
Giữ ở 750C trong 40ph
Nâng lên 800C trong 20ph
Giữ ở 520C trong 20ph
Nâng lên 900C trong 40ph
Nâng lên 1300C trong 20ph
Nước nóng 620C
Bơm đi lọc Termamyl
Trang 16Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Hình 3.4 Nguyên lý hoạt động của nồi thơm hóa
Đồ thị nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu
Nấu ở nồi thơm hóa - Nấu ở nồi đường hóa
Trang 17Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
• Tiến hành:
Trước hết là phải tiến hành vệ sinh nồi thơm hoá, rồi cho 50% bột ngô cùng với nước vào qua cửa nạp liệu số (1), nước nóng 620C hoà trộn trong 10 phút Tỷ lệ nước/bột ngô là 5lít/1kg bột ngô Trong quá trình hoà trộn cánh khuấy (6) hoạt động liên tục, sau đó nâng nhiệt độ khối dịch lên 800C trong 20 phút nhờ hơi cấp qua ống dẫn hơi đốt (3) và giữ ở nhiệt độ này trong 20 phút để quá trình hồ hoá và dịch hoá tinh bột xảy ra Tiếp đó, hoà tiếp nước lạnh với bột malt cho vào các nồi với tỉ lệ như sau: Tỉ lệ nước/ bột malt = 4 lít nước/1kg bột malt, 30% bột malt vào nồi thơm hóa Tiến hành hoà trộn trong 10 phút để đạt nhiệt độ 520C và giữ ở nhiệt độ này trong 20 phút để thực hiện quá trình đạm hoá Tiếp theo nâng nhiệt độ của dịch lên
900Ctrong thời gian 40 phút, bổ sung 0,05 % Termamyl và giữ ở nhiệt độ này trong
30 phút để thực hiện quá trình đường hoá Sau đó, tiếp tục nâng nhiệt độ lên 1300C trong 20 phút và giữ ở nhiệt độ này trong 60 phút để tiến hành thơm hoá rồi đưa đi hội cháo qua cửa số (5) Hơi sau khi cấp nhiệt ngưng tụ lại và theo ống xả nước ngưng số (4) ra ngoài
Nồi đường hoá:
Đường hoá là quá trình thủy phân tinh bột thành đường và các dextrin có phân
tử lượng khác nhau
• Cấu tạo
1- Cửa nạp liệu 2- Ống thoát hơi 3- Thân
4- Cánh khuấy 5- Ống dẫn hơi đốt 6- Ống xả nước ngưng 7- Cửa tháo dịch đường
Hình 3.5 Nguyên lý hoạt động của nồi đư ờng hóa
• Tiến hành
Quá trình hồ hóa, dịch hoá, đạm hoá, đường hoá được tiến hành giống như nồi thơm hoá với 50% bột ngô và 70% bột malt còn lại của một mẻ
23
4
76
5
1
Trang 18Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Trước tiên, 50 % bột ngô còn lại cùng với nước nóng 620C được nạp qua cửa
số (1), hòa trộn 10 phút nhờ cánh khuấy số (4) Tiếp đến nâng nhiệt lên 800C trong
20 phút nhờ hơi đốt cấp theo ống số (5), ta cũng giữ ở nhiệt độ này trong 20 phút Sau đó, hoà 70 % bột malt còn lại cùng với nước lạnh trong 10 phút và giữ ở 520C trong 20 phút Cuối cùng, nâng lên 630C trong 10 phút và giữ 30 phút, rồi chuyển dịch đường từ nồi thơm hóa sang hội cháo trong 10 phút Giữ 750C trong 40 phút, rồi nâng lên 780C trong 5 phút và chuyển dịch đường qua cửa (7) bơm đi lọc
Trang 19Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Nước lọc được tập trung tại máng hứng và chuyển sang công đoạn khác Còn bã được giữ lại trên bề mặt vải lọc và được tiến hành rửa bã
Quá trình rửa bã được tiến hành như sau: nước rửa bã được bơm vào theo chiều ngược lại với quá trình lọc (không thể vào theo đường dịch hèm vào) nếu không nước
sẽ theo đường ngắn nhất qua đường phía trên vải lọc và chảy ra ngoài mà không rửa
bã Nước rửa được bơm theo đường tạo thành phía dưới khung chảy qua vải lọc rồi qua
bã trong khung và ra ngoài theo đường trên tấm bản sau đó
Cuối cùng là quá trình tháo bã: phải tháo rời khung và bản, bã rơi xuống máng phía dưới và đưa ra ngoài
3.2.5 Phối chế dịch lên men
3.2.5.1 Chuẩn bị xirô
Đường trước khi phối chế vào dịch lên men phải được nấu thành dạng xirô đường có nồng độ 65%
Mục đích: Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phối chế
Quá trình nấu xirô gồm hai giai đoạn: Hòa tan đường và chuyển hóa đường thành xirô Giai đoạn hòa tan đường được tiến hành trong nồi nấu 2 vỏ, chứa nước 620C
và được đun đến sôi, cánh khuấy hoạt động liên tục Sau khi hòa tan hết đường, ngừng khuấy và tiến hành tách bọt cùng với các tạp chất nổi trên bề mặt dung dịch Thời gian sôi khoảng 5 phút, để tránh trường hợp đường bị caramen hóa
Giai đoạn thứ hai là giai đoạn chuyển hóa đường tiến hành như sau: Dịch đường thu được ở giai đoạn trên được làm nguội đến 800C, rồi cho acid citric vào với tỉ lệ 120g/100kg đường, khuấy đều và giữ ở nhiệt độ này khoảng 2 giờ
Axit citric được pha thành dung dịch nồng độ 25%
Xirô đường sau khi nấu xong phải đem đi lọc trong thiết bị lọc khung bản và sau đó được làm lạnh rồi được đưa đến thiết bị phối chế dịch lên men
3.2.5.2 Phối chế dịch lên men
Dịch đường sau khi lọc và làm lạnh có nồng độ nhỏ hơn 10,5% Để thu được dịch lên men với yêu cầu 10,5% thì ta phải bổ sung xirô đường 65% vào dịch đường Dịch đường sau khi phối chế được thanh trùng ở 600C trong thời gian 10 phút và làm nguội xuống 300C rồi đưa vào thùng lên men Quá trình thanh trùng và làm nguội được tiến hành trong hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng
Trang 20Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Cấu tạo
1- Cửa nạp dịch thủy phân tinh bột
2- Cửa nạp dịch xirô đường
3- Cửa tháo dịch lên men
3.2.6 Lên men
3.2.6.1 Mục đích
Nhờ sự tác động của enzym vi sinh vật để chuyển hoá đường thành rượu, CO2
và các sản phẩm phụ khác nhau góp phần tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm
3.2.6.2 Nuôi cấy giống vi sinh vật
Giống vi sinh vật được lựa chọn và bảo quản cẩn thận trong các ống thạch nghiêng Để đủ lượng giống cho sản xuất ta cần phải nhân giống Môi trường nuôi cấy giống lấy từ dịch lên men có nồng độ 10,5%, nhiệt độ 300C và thời gian nuôi cấy tùy thuộc vào tỉ lệ giống cho vào Ta nuôi cấy giống theo tỉ lệ 10% thì thời gian lên men là khoảng 15 giờ Nguyên tắc của quá trình nhân giống là đi từ nhỏ đến lớn
và trải qua hai giai đoạn:
Giai đoạn nuôi cấy phòng thí nghiệm:
Đầu tiên ta cấy tế bào vi sinh vật vào ống nghiệm có chứa 10ml dịch đường nồng độ 10,5%, nuôi và theo dõi sự phát triển của nó Khi kiểm tra nếu thấy giống đạt yêu cầu ta chuyển toàn bộ dịch đó vào bình chứa 90ml dịch đường có nồng độ 10,5% và tiếp tục theo dõi, cứ như vậy tiếp tục nhân lên và thu được lượng giống là 1lít rồi 10lít
Trang 21Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Bảng 3.1 Chế độ nuôi cấy vi sinh vật trong phòng thí nghiệm
Các giai đoạn Số ml dung dịch Nồng độ
(%)
Thời gian (h)
Nhiệt độ (0C)
Giai đoạn nuôi cấy sản xuất:
Từ lượng giống trong phòng thí nghiệm tiếp tục nhân giống trong các thiết bị chuyên dùng đặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men Mỗi lần nhân giống thể tích tăng lên 10 lần, tiếp tục nhân dần lên cho tới khi đủ lượng giống sản xuất Khi nuôi cấy giống vi sinh vật thì nấm men và vi khuẩn lactic phải được nuôi cấy riêng biệt Tỷ lệ giống cho sản xuất là 3% so với thể tích dịch lên men và tỷ lệ
dùng nấm men/vi khuẩn cho quá trình lên men là 4/1
3.2.6.3 Tiến hành lên men
Dịch lên men sau khi làm lạnh có nồng độ 10,5% và nhiệt độ 300C được bơm vào thùng lên men Sau đó cho vi khuẩn và nấm men vào Tiến hành lên men ở
300C trong 15 giờ Do lên men kín nên áp lực tăng lên khoảng 1at Sau thời gian này nồng độ chất khô giảm xuống khoảng 1,2% Khi kết thúc quá trình lên men ta tiến hành làm lạnh nhanh đến nhiệt độ khoảng 100C để nấm men lắng xuống và áp suất lúc đó còn khoảng 0,4 at
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị lên men
Trang 22Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Nguyên lý hoạt động:
Dung dịch lên men cùng với giống vi sinh vật được chuyển vào thiết bị theo các đường ống riêng Trong quá trình lên men, để khống chế nhiệt độ lên men ta tiến hành vận hành ba vùng áo lạnh điều chỉnh nhiệt độ, còn CO2 tạo ra sẽ có hệ thống thu hồi riêng Kết thúc quá trình lên men khi nồng độ chất khô đạt yêu cầu, thì ta tiến hành điều chỉnh nhiệt độ thích hợp để nấm men lắng xuống Cuối cùng tháo dung dịch nước giải khát sau lên men chuyển sang công đoạn làm lạnh và lọc
3.2.7 Làm lạnh và lọc trong
Mục đích:
Làm lạnh để hạn chế sự tổn thất CO2 trong quá trình lọc
Lọc trong nhằm tách hết những cặn kết tủa, các tế bào nấm men còn sót và những
gì còn sót lại trong dịch sau lên men Thu được dung dịch có độ trong suốt nhất định
Tiến hành:
Sau khi lên men xong, nước giải khát được làm lạnh xuống 20C để giảm tổn thất
CO2 trong quá trình lọc Nước giải khát được làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng Sau đó dịch được bơm đi lọc trong thiết bị lọc khung bản có chất trợ lọc diatomit Cách tiến hành: Dung dịch nước giải khát được bơm vào thùng phối liệu Tại đây nước giải khát trộn với bột diatomit tạo thành dung dịch huyền phù Sau đó được bơm vào máy lọc khung bản để tạo thành một lớp lọc diatomit Nước giải khát được lọc qua lớp lọc diatomit này Trong quá trình lọc cùng với dịch nước giải khát người ta bơm định lượng thêm một ít dung dịch diatomit nhằm phân tán kết tủa trên
bề mặt lọc và kéo dài thời gian làm việc của máy Dịch ban đầu còn đục phải hồi lưu trở lại thùng phối trộn, khi nào trong thì cho vào thùng chứa
3.2.8 Ổn định nước giải khát sau khi lọc
Khi chuyển dịch từ thùng lên men đi lọc và vào thùng chứa thì khả năng giữ
CO2 bị giảm Để khôi phục lại sự bão hoà CO2 ban đầu thì phải bổ sung thêm CO2
và giữ dung dịch dưới áp suất của CO2 trong thời gian 4÷12 giờ ở nhiệt độ 0,5÷10C
3.2.9 Chiết rót
Nhà máy sử dụng chai thủy tinh, có dung tích 330 ml, chai có màu xanh đậm, đậy nút chai bằng nút sắt tây lót cao su có khả năng chịu được áp suất 10÷12 at và chịu được chênh lệch nhiệt độ 330C
Trang 23Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Trước khi rót chai phải được rửa và sát trùng bằng nước nóng 650C và dung dịch NaOH 2% trong thời gian 10 phút, rồi đưa qua vòi phun nước lạnh để rửa sạch NaOH Sau đó, chai được kiểm tra độ sạch và độ nguyên vẹn, rồi được băng chuyền chuyển đến máy chiết rót và máy đóng nắp
Quá trình rót thực hiện trong điều kiện đẳng áp để tránh tạo bọt làm mất CO2 Thùng chứa nước giải khát phải đặt cao hơn so với máy chiết rót, phải kín và chịu được áp lực 1 at, có áo lạnh để duy trì nhiệt độ 10C để không tổn thất CO2 và không nhiễm khuẩn Rót phải đầy và chính xác theo yêu cầu
Máy đóng nắp được đặt gần máy chiết rót để thuận tiện cho công việc và hạn chế sự tiếp xúc với không khí và tổn thất CO2
3.2.10 Thanh trùng
Mục đích: Kéo dài thời gian bảo quản
Tiến hành: Nước giải khát sau khi chiết chai, đóng nắp tiếp tục theo băng chuyền vào thiết bị thanh trùng
Nhà máy sử dụng thiết bị thanh trùng dạng Tunel phun tự động Nhiệt độ nước phun ở các vùng: vùng 1 là 450C, vùng 2 là 650C, vùng 3 là 450C, vùng 4 là 350C và vùng 5 là 250C Thời gian thanh trùng là 90 phút
3.2.11 Kiểm tra và dán nhãn
Chai sản phẩm sau khi thanh trùng sẽ theo băng chuyền qua kiểm tra để loại
bỏ các chai không đạt yêu cầu Sau đó, được dán nhãn có in ngày tháng, các chỉ tiêu rồi chuyển đến vị trí đóng két và đưa vào kho bảo quản chờ xuất xưởng
Trang 24Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Chương 4
TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 4.1 Số liệu ban đầu
Bảng 4.1 Bảng số liệu ban đầu
STT Nguyên liệu Độ ẩm
(%)
Độ chiết (%)
Tỉ lệ nguyên liệu (%)
Tạp chất (%)
4.2 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn
Bảng 4.2 Tiêu hao nguyên liệu qua các giai đoạn trong công đoạn nấu hạt
Thơm hoá và đường hoá 3 % so với chất khô Lọc và rửa bã 2 % so với thể tích Phối chế dịch lên men 0,5 % so với thể tích Thanh trùng dịch lên men 1 % so với thể tích
Lọc trong sản phẩm 1 % so với thể tích
Ổn định sản phẩm 1 % so với thể tích Chiết rót sản phẩm 2 % so với thể tích Thanh trùng 2 % so với thể tích
Bảng 4.2 Tiêu hao nguyên liệu qua các giai đoạn trong công đoạn nấu xirô
Trang 25Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
4.3 Tính cân bằng cho 100kg nguyên liệu
100 kg nguyên liệu bao gồm: 45 kg malt, 42 kg ngô và 13 kg đường
4.3.1 Tính cho công đoạn nấu xirô đường
4.3.1.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu đường
( )
100
06,0100
12 × − = 12,86 (kg)
4.3.1.3 Lượng xirô sau khi nấu
- Theo khối lượng:
Xirô đường có nồng độ 65 %, nên lượng xirô sau khi nấu sẽ là:
65
10086,
12 × = 19,78 (kg)
- Theo thể tích:
% 65
78,19
ρ = 1,381
78,19
12 × − = 12,60 (kg)
4.3.1.5 Lượng xirô sau khi lọc
- Theo khối lượng:
65
10060,
12 × = 19,38 (kg)
- Theo thể tích:
% 65
38,19
ρ = 1,381
38,19
= 14,03 (lít)
Trong đó; 1,381(kg/l) là khối lượng riêng của dung dịch đường có nồng độ
65% [11, tr 61].
4.3.1.6 Tính lượng nước dùng để nấu xirô
Chọn lượng nước bay hơi trong quá trình nấu là 5%
Vậy lượng nước dùng để nấu xirô sẽ là: (19,78 13)
5100
Với 13 là khối lượng đường theo yêu cầu nguyên liệu ban đầu
Trang 26Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Thể tích nước nấu xirô sẽ là:
n
ρ
12,7
= 998,0
12,7
= 7,13 (lít)
Trong đó; 0,998 (kg/l) là khối lượng riêng của nước [11, tr 11]
4.3.1.7 Lượng acid citric dùng để nấu xirô
Lượng acid citric dùng để nấu xirô chiếm 120g/100kg đường
100
13
120× = 15,6 (g)
4.3.2 Tính cho công đoạn nấu nguyên liệu hạt
4.3.2.1 Lượng ngô ban đầu lúc chưa tách phôi
Hàm lượng phôi trong hạt ngô khoảng 10%(theo hàm lượng chất khô) Nên ta có lượng ngô ban đầu sẽ là:
10100
10042
−
× =46,67 (kg)
Nguyên liệu ban đầu là ngô đã tách phôi (42kg)
4.3.2.2 Lượng chất khô có trong nguyên liệu hạt
Malt: ( )
100
4100
45× − = 43,2(kg)
Ngô: ( )
100
5,10100
43 × − = 42,34(kg)
Ngô: ( )
100
210059,
37 × − = 36,84(kg)
4.3.2.4 Lượng nguyên liệu còn lại sau khi làm sạch
4100
10034,42
−
× = 44,03 (kg)
5,10100
10084,36
42 × − = 41,92(kg)
Ngô: ( )
100
110084,
36 × − = 36,47(kg)
Trang 27Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
4.3.2.6 Lượng nguyên liệu còn lại sau khi nghiền
Malt:
(100 4)
10092,41
−
× = 43,66(kg)
Ngô: (100 10,5)
10047,36
−
× = 40,75(kg)
4.3.2.7 Công đoạn nấu nguyên liệu hạt
Lượng chất khô chuyển vào dung dịch
Malt:
100
7992,
41 × = 33,12(kg)
Ngô:
100
8347,
10003,18
−
× = 90,15 (kg)
4.3.3 Công đoạn lên men
4.3.3.1 Lượng chất khô đi vào phối chế dịch lên men
60,26 + 12,60 = 72,86 (kg)
Trang 28Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
4.3.3.2 Lượng dịch đi vào phối chế
- Theo khối lượng:
Dịch sau phối chế có nồng độ 10,5% nên ta có:
Lượng dịch đi vào phối chế sẽ là:
5,10
10086,
26,
60 × = 8,93 (%)
- Theo thể tích ta có:
% 5 , 10
90 , 693
ρ = 1,042
90,693
623 × − = 611,28 (lít)
Trang 29Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
4.3.3.10 Lượng chế phẩm enzyme sử dụng là 0,05% so với lượng bột ngô
100
05,075,
40 × = 0,02 (kg)
4.3.3.11 Lượng vi sinh vật giống cần cho lên men
Tỉ lệ vi sinh vật giống cần bổ sung là 3% so với thể tích dịch lên men
Vậy lượng giống cần cho sản xuất sẽ là:
100
397,
655 × = 19,68 (lít)
Trong đó, nấm men chiếm 75% tổng lượng vi sinh vật giống
100
7568,
19 ×
= 14,76 (lít)
Vi khuẩn lactic chiếm 25%: 19,68 – 14,76 = 4,92 (lít)
4.4 Kế hoạch sản xuất của nhà máy
Như vậy, trong một ngày ta sẽ nấu 5 mẻ
4.5 Tính lượng nguyên liệu nấu cho một ngày
4.5.1 Năng suất
27910
32× 6 = 114695,34 (lít/ngày)
Trang 30Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
4.5.2 Lượng nguyên liệu dùng trong một ngày
4.5.2.1 Lượng nguyên liệu đường
28,611
34,11469513× = 2439,21 (kg/ngày)
4.5.2.2 Lượng nguyên liệu hạt
Malt:
28,611
34,114695
45× = 8443,42 (kg/ngày)
Ngô:
28,611
34,114695
42× = 7880,52 (kg/ngày)
4.6 Tính cần bằng vật chất cho một ngày
4.6.1 Công đoạn nấu xirô
4.6.1.1 Lượng xirô sau khi nấu sẽ là
13
32,1421,
2439 × = 2686,88 (lít)
4.6.1.2 Lượng xirô sau khi lọc
13
03,1421,
2439 × = 2632,47 (lít)
4.6.1.3 Lượng nước dùng để nấu xirô
13
13,721,
2439 × = 1337,81(lít)
4.6.1.4 Lượng acid citric dùng để nấu xirô
13
6,1521,
2439 × = 2927,05 (g)
4.6.2 Công đoạn nấu nguyên liệu hạt
4.6.2.1 Lượng nguyên liệu trước khi làm sạch
8443 × = 8261,42 (kg)
Trang 31Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Ngô:
42
47,3652,
8443 × = 8191,99 (kg)
Ngô:
42
75,4052,
7880 × = 7645,98 (kg)
4.6.2.4 Lượng chế phẩm enzyme chiếm 0,05% lượng bột ngô
100
05,098,
7645 × = 3,82 (kg)
4.6.2.5 Lượng dịch sau khi lọc và rửa bã
Ta có 87 kg (malt và ngô) Lượng chất khô sau lọc và rửa bã là: 60,26 kg Nên với 16323,94 kg (malt và ngô) Lượng chất khô sau khi lọc và rửa
bã sẽ là:
87
26,6094,
16323 × = 11306,67 (kg)
Khối lượng dịch sau khi lọc và rửa bã là:
93,8
10067,
11306 × = 126614,45 (kg)
Thể tích dịch sau khi lọc và rửa bã:
% 93 , 8
45 , 126614
ρ = 1,035
45,126614
16323 × = 16914,98 (kg)
4.6.3 Công đoạn lên men
4.6.3.1 Lượng dịch đi vào phối chế
Ta có, 100 kg nguyên liệu thu được 665,93 (lít) dịch đi vào phối chế Suy ra, 2439,21+8443,42+7880,52(kg) Lượng dịch đi vào phối chế trong một ngày sẽ là:
100
93,66552,788042
,844321,
Trang 32Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
4.6.3.2 Lượng dịch sau phối chế
100
60,66252,788042
,844321
,
100
60,66215,
18763 × = 124324,64 (lít)
4.6.3.3 Thể tích dung dịch sau khi thanh trùng và làm nguội
100
97,65515,
18763 × = 121849,77 (lít)
4.6.3.5 Lượng sản phẩm sau khi làm lạnh và lọc trong
100
92,64215,
18763 × = 120632,04 (lít)
4.6.3.6 Lượng sản phẩm sau khi ổn định
100
49,63515,
18763 × = 119237,94 (lít)
4.6.3.7 Lượng sản phẩm sau khi chiết rót và đóng nắp
100
76,62315,
18763 × = 117037,02 (lít)
4.6.3.8 Lượng sản phẩm thu được sau khi thanh trùng
100
28,61115,
18763 × = 2769,44 (lít)
Vi khuẩn:
100
92,415,
18763 × = 923,15 (lít)
4.7 Tính bao bì
4.7.1 Chai
+ Lượng nước giải khát cần chiết rót trong 1 ngày là:117037,02 lít
+ Nhà máy sử dụng chai 330ml để chiết rót Số chai dùng để chiết rót trong một ngày:
33,0
02,117037
= 354657,64 (chai)
+ Dự kiến một tháng (30 ngày) chai quay về Vậy số chai dùng trong một vòng là: 354657,64 × 30 = 10639729,2 (chai)
Trang 33Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
+ Chọn tiêu hao chai là 5% Vậy số chai tiêu hao trong một vòng là:
100
52,
Lượng nắp hao hụt trong một năm là 2%
Vậy lượng nắp cần cho một năm là:
02 , 1 33 , 0
Lượng nhãn hao hụt trong một năm là 2%
Vậy lượng nhãn cần cho một năm là:
02 , 1 33 , 0
Nhà máy sử dụng két nhựa, mỗi két chứa 30 chai
Vậy lượng két dùng trong một vòng là:
30
5,9137386
= 304579,55 (két)
Lượng két hao hụt là 1%: 304579,55× 0,01 = 3045,80 (két) Lấy 3046 (két) Lượng két cần cho một năm: 304579,55 +3045,80× 11 = 338083,35 (két) Vậy ta lấy 338084 két
Trang 34Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Lượng sản phẩm sau khi ổn định (lít) 636,49 23847,59 119237,94 33267385,26 Lượng sản phẩm sau khi chiết rót và
đóng nắp (lít) 623,76 23407,40 117037,02 32653328,58 Lượng sản phẩm sau khi thanh trùng (lít) 611,28 22939,08 114695,38 32000011,02 Lượng chế phẩm enzyme sử dụng 0,02 0,76 3,82 1065,78 Giống vi khuẩn (lít) 4,92 184,63 923,15 257558,85 Giống nấm men (lít) 14,76 553,89 2769,44 772673,76 Lượng bã thải, W = 80%, (kg) 90,15 3383 16914,98 4719279,42
Trang 35Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Chương 5
TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1 Công đoạn xử lý nguyên liệu
5.1.1 Máy làm sạch
Theo bảng 4.4: lượng malt cần làm sạch trong 1 mẻ là: 1688,69 (kg)
Lượng ngô cần làm sạch trong 1 mẻ là: 1576,11 (kg)
Chọn thời gian làm sạch là: 60 phút (thời gian xử lý
phải nhỏ hơn thời nấu nguyên liệu 275 phút)
Năng suất cần có của máy làm sạch malt (Nc):
60
69,
69,1688
= 0,48
Như vậy, ta chọn 1 máy làm sạch, vừa làm sạch malt vừa làm sạch ngô
5.1.2 Máy nghiền
Theo Bảng 4.4: lượng malt cần nghiền cho 1 mẻ là: 1652,28 (kg)
Lượng ngô cần nghiền cho 1 mẻ là: 1368,58 (kg)
Chọn thời gian nghiền 1 mẻ là: 1(h), thời gian xử lý phải nhỏ hơn thời gian nấu
Năng suất tối thiểu cần có của thiết bị:
1
28,1652
= 1652,28 (kg/h)
5.1.2.1 Máy nghiền malt
Chọn máy nghiền malt là máy nghiền bốn trục một sàng [2, tr 189]
Tốc độ quay vòng của trục : 220 vòng/phút
Trang 36Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
= 0,83→ Chọn 1 máy
5.1.2.2 Máy nghiền ngô
Chọn máy nghiền ngô là máy nghiền búa [2, tr 212]
Đường kính đĩa (rôto) : 300 mm
Số vòng quay của rôto : 1500 vòng/phút
= 0,68 Chọn 2 máy, 1 máy dùng nghiền để tách phôi (có kích thước lỗ sàng lớn
hơn), 1 máy nghiền ngô để cung cấp cho nồi nấu
Trang 37Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
→ Vtb = VT + VD =
3
D8
5.1.3.1 Bunke chứa malt
Ta có khối lượng malt cần chứa của 1 mẻ là: 1652,28(kg)
Khối lượng riêng của malt là: ρmalt = 550 (kg/m3) [11, tr 32]
Thể tích của thiết bị: Vtb =
9,0550
28,1652
× = 3,34 (m
3)
Theo (1) ta có: D = 3
62,0
34,3 = 1,75 (m)
→ HT = D
2 = 2
75,1 = 0,875 (m)
Trang 38Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Đặc tính kỹ thuật: D = 1,75 (m); d = 0,2 (m); H = 2,42 (m)
Số lượng: 2 cái, 1 cái chứa malt trước nghiền và 1 cái chứa malt sau nghiền
5.1.3.2 Bunke chứa ngô
Ta có khối lượng ngô của một mẻ là: 1368,58(kg)
Khối lượng riêng của ngô: ρngô = 750 (kg/m3) [9, tr 750]
Thể tích của thiết bị: Vtb =
9,0750
58,1368
× = 2,03 (m
3)
Theo (1) ta có: D = 3
62,0
03,2
= 1,48 (m)
→ HT = D
2 = 2
48,1 = 0,74 (m)
Số lượng: 2 cái, 1 cái chứa ngô trước nghiền và 1 cái chứa ngô sau nghiền
5.1.3.3 Bunke chứa đường
Theo (Bảng 4.4), khối lượng đường của 1 mẻ sẽ là: 487,84 (kg)
Khối lượng riêng của đường: ρđường = 1,55 (kg/lít) [11, tr 63]
Thể tích của thiết bị: Vtb =
9,0100055,1
84,487
35,
0 = 0,83 (m)
→ HT = D
2 = 2
83,
Trang 39Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
Chọn thời gian vận chuyển của gàu tải malt và ngô: 20 (phút)
Chọn thời gian vận chuyển của gàu tải đường: 10 (phút)
Năng suất cần làm việc của gàu tải malt và ngô:
N1 = × 60=
20
69,1688
Chiều cao miệng gàu : h1 = 66 mm
Góc lượng của gàu : r = 350
Góc nghiêng thành gàu : α = 40
Gàu được làm bằng thép không gỉ, chiều dày δ = 0,6 mm
Số lớp cao su: Z = 4
Đường kính tang quay: D = 130 ×Z = 130 x 4 = 520 mm
Công suất động cơ:
Qđc = Q×H
367×η Trong đó: Q là công suất gàu tải
Trang 40Thiết kế nhà máy nước giải khát lên men SVTH: Nguyễn Thị Sáng_Lớp 07H2LT
H là chiều cao nâng
η là hiệu suất động cơ (η = 0,7)
Công suất động cơ của gàu tải để tải nguyên liệu trước khi nghiền
(Với H = 9,02m; số lượng: 1 cái):
Qđc =
7,0367
02,95500
×
× = 0,2 (kW)
Công suất động cơ của gàu tải dùng để tải nguyên liệu sau khi nghiền
(Với H =14,04; số lượng: 3 cái):
Qđc =
7,0367
04,115500
×
× = 0,24 (kW)
5.2 Công đoạn chuẩn bị dịch lên men
5.2.1 Tính và chọn thiết bị thơm hoá
Theo (Bảng 4.4), lượng ngô đi nấu 1 mẻ là 1529,20(kg)
Lượng ngô cho vào nồi thơm hóa trong một mẻ chiếm 50% là:
100
5020,
1529 × = 764,60 (kg)
Tượng tự, lượng bột malt cho vào nồi thơm hoá trong một mẻ chiếm 30% sẽ là:
100
3040,
1638 × = 491,52 (kg)
Thể tích ngô chiếm chỗ:
750
60,764
= 1,02 (m3)
Thể tích malt chiếm chỗ:
550
52,
71,7 = 9,64 (m3)
Chọn thiết bị thơm hoá có dạng hình cầu, nắp đậy kín Thiết bị làm bằng thép không gỉ, chịu áp lực
h: Chiều cao nắp
D: Đường kính nồi