Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp liên tục với năng suất 90 triệu lítnăm ( full bản vẽ )

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang	127
Dung lượng	2 MB
File đính kèm	nguyen hoang huong binh-12H2LT.rar (4 MB)

Nội dung

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước. Để tăng hiệu quả kinh tế cũng như đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng, các nhà máy sản xuất bia còn dùng một số loại nguyên liệu thay thế như: đại mạch chưa nảy mầm, gạo, ngô đã tách phôi ...Có nhiều phương pháp và với nhiều loại nguyên liệu thay thế khác nhau tạo ra các sản phẩm bia có chất lượng khác nhau. Một phần vì nước ta là nước nhiệt đới nên nhu cầu sử dụng nước giải khát, đặc biệt về bia là khá nhiều và cùng với sự phát triển của nền kinh tế thì mức sống của con người ngày càng cao nên đòi hỏi thị trường là phải sản xuất ra những loại sản phẩm có chất lượng cao và bia cũng là sản phẩm được chú trọng để nâng cao chất lượng. Với những yêu cầu trên, tôi được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp liên tục với năng suất 90 triệu lítnăm”. Đây là một trong những phương pháp lên men kiểu mới nhưng vẫn duy trì được chất lượng sản phẩm cao và cũng là cơ hội dể tôi tìm hiểu thêm và vận dụng phần nào kiến thức đã học về chuyên ngành này. Tôi hi vọng sản phẩm bia này sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nhà máy đồng thời góp phần vào sự phát triển của nền kinh tế nước nhà.

Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch LỜI MỞ LỜI MỞ ĐẦU Một trong những loại thức uống lên men được tiêu thụ mạnh nhất ở nước ta trong những năm gần đây là bia, đây là sản phẩm không những được cánh nam giới ưa chuộng mà nó ngày càng có sức thu hút đối với phái nữ. Bia được định nghĩa như là một loại nước uống giải khát có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng và có mùi thơm đặc trưng của hoa houblon. Uống bia với một lượng thích hợp sẽ có lợi cho sức khỏe, giúp tiêu hóa, giảm mệt mỏi. Chính vì vậy, từ lâu bia đã trở thành đồ uống được nhiều người yêu thích. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước. Để tăng hiệu quả kinh tế cũng như đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng, các nhà máy sản xuất bia còn dùng một số loại nguyên liệu thay thế như: đại mạch chưa nảy mầm, gạo, ngô đã tách phôi ...Có nhiều phương pháp và với nhiều loại nguyên liệu thay thế khác nhau tạo ra các sản phẩm bia có chất lượng khác nhau. Một phần vì nước ta là nước nhiệt đới nên nhu cầu sử dụng nước giải khát, đặc biệt về bia là khá nhiều và cùng với sự phát triển của nền kinh tế thì mức sống của con người ngày càng cao nên đòi hỏi thị trường là phải sản xuất ra những loại sản phẩm có chất lượng cao và bia cũng là sản phẩm được chú trọng để nâng cao chất lượng. Với những yêu cầu trên, tôi được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp liên tục với năng suất 90 triệu lít/năm”. Đây là một trong những phương pháp lên men kiểu mới nhưng vẫn duy trì được chất lượng sản phẩm cao và cũng là cơ hội dể tôi tìm hiểu thêm và vận dụng phần nào kiến thức đã học về chuyên ngành này. Tôi hi vọng sản phẩm bia này sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nhà máy đồng thời góp phần vào sự phát triển của nền kinh tế nước nhà. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp Chương 1 2 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy rất quan trọng, bởi nó ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sau này của nhà máy. Qua nghiên cứu và khảo sát địa hình, khí hậu em chọn vị trí mặt bằng xây dựng nhà máy tại Khu công nghiệp Hòa khánh ở thành phố Đà Nẵng vì tại đây có những lợi thế căn bản về: địa lý tự nhiên, giao thông, chính sách quản lý cũng như nhân công. 1.1 . Đặc điểm địa lý tự nhiên Nhà máy được xây dựng tại khu công nghiệp Hoà Khánh, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng. Đây là khu vực có địa hình rộng, bằng phẳng, khô ráo, cấu tạo đất đai chắc chắn, không bị lún cho phép xây dựng nhà công nghiệp nhiều tầng. Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít biến động. Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam. Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không đậm và không kéo dài. Nhiệt độ trung bình hàng năm: 25,9 oC. Độ ẩm trung bình hàng năm: 83,4%. Hướng gió chủ đạo: Đông – Nam 1.2. Hệ thống giao thông vận tải Khu công nghiệp Hòa Khánh nằm trên quốc lộ 1A. Đà nẵng lại là thành phố đang phát triển, giao thông đi lại thuận lợi cả đường bộ lẫn đường sắt kể cả đường thủy. Vì vậy nhà máy có thể dễ dàng vận chuyển nguyên liệu cũng như trong việc vận chuyển phân phối tiêu thụ sản phẩm. Khu công nghiệp Hòa khánh nằm tại quận Liên Chiểu thành phố Đà Nẵng - Cách cảng biển Tiên Sa 5km Cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 10km Cách trung tâm thành phố Đà Nẵng 10km Cách ga đường sắt 9km Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 3 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 1.3. Nguồn nguyên liệu Do khí hậu đất đai ở nước ta không trồng được đại mạch và cây hoa houblon nên hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài về. Malt đại mạch và hoa houblon được nhập về cảng Tiên Sa, sau đó được ô tô vận chuyển về nhà máy. Hiện nay, sản lượng gạo ở nước ta rất lớn. Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo để sản xuất bia vừa tận dụng nguyên liệu sẵn có ở địa phương cũng như việc hạ giá thành sản phẩm. Nguồn cung cấp gạo là tưưư các công ty lương thực hoặc có thể mua của nhân dân địa phương. 1.4. Nguồn cung cấp điện Nguồn điện chính phục vụ cho nhà máy được lấy từ lưới điện của khu công nghiệp. Ngoài ra trong nhà máy có trạm biến áp riêng, máy phát điện dự phòng để đảm bảo hoạt động liên tục. Điện thế thường dùng trong nhà máy 220V. 1.5. Nguồn cung cấp nước Đối với nước dùng để chế biến cần phải qua hệ thống xử lí và đạt tiêu chuẩn về chế biến thực phẩm như những yêu cầu về độ cứng, chỉ số coli, nhiệt độ, hỗn hợp vô cơ, hữu cơ trong nước. Nước dùng sinh hoạt của công nhân viên trong nhà máy và vệ sinh thiết bị máy móc được cung cấp chính từ nguồn nước khu công nghiệp, ngoài ra trong nhà máy còn sử dụng nguồn nước phụ được khoan và xử lí tại nhà máy. 1.6. Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy. Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO được mua ngoài thị trường, nhà máy có kho chứa để đảm bảo sản xuất. 1.7. Vấn đề thoát nước và xử lý nước thải Nhà máy phải có hệ thống xử lý nước do chính nhà máy thải ra, đặc biệt là xử lý các phế phẩm hữu cơ thải ra trong quá trình sản xuất, sau đó mới được thải ra ngoài môi trường. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 4 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 1.8. Nguồn nhân lực - Đà Nẵng, đặc biệt là khu vực Hòa Khánh, ngoài nguồn nhân công trong vùng, còn có nguồn lao động lớn từ các tỉnh khác. - Ngoài ra còn có nguồn cán bộ kỹ thuật cao từ các trường đại học trong thành phố. Đây là nguồn cung cấp nhân công rất tốt cho nhà máy. 1.9. Nguồn tiêu thụ sản phẩm và hợp tác hóa Sản phẩm bia của nhà máy sản xuất phần lớn sẽ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của người dân Đà Nẵng nói riêng và khu vực miền Trung nói chung. Đồng thời một phần sẽ đáp ứng cho nhu cầu xuất khẩu theo đơn đặt hàng. Nhà máy có thể liên hợp hóa với các nhà máy trong khu công nghiệp về việc mua bán nguyên liệu thay thế và phụ phẩm, phế phẩm từ nhà máy, tạo điều kiện cho nhà máy tăng lợi nhuận và giảm giá thành sản phẩm. Kết luận: Từ những phân tích thực tế trên, việc xây dựng nhà máy bia tại khu công nghiệp Hòa Khánh, thành phố Đà Nẵng là hoàn toàn có cơ sở. Với năng suất 90 triệu lít bia/ năm có thể đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng. Việc xây dựng nhà máy phù hợp với yêu cầu thực tế hiện nay, vừa đảm bảo kinh tế vừa góp phần giải quyết việc làm, đảm bảo khâu tiêu thụ sản phẩm. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp Chương 2 5 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu sản phẩm Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp một lượng calo khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim phong phú, kích thích tiêu hóa cho cơ thể con người. Sản phẩm của nhà máy ở dạng đóng chai vừa dễ sử dụng vừa đảm bảo cho việc bảo quản được chất lượng của bia. Hình 2.1: Bia thành phẩm C ác thông số của sản phẩm: - Độ bia: 110 - Màu sắc: màu vàng rơm đặc trưng của bia. - Trạng thái: chất lỏng trong suốt, không có tạp chất. - Loại chai sử dụng có dung tích 500 ml. 2.2. Giới thiệu nguyên liệu Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon, nước, nguyên liệu thay thế dùng trong nhà máy là gạo. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 6 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 2.2.1. Malt đại mạch Malt là những hạt hoà thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo xác định để đạt hoạt lực enzim và thành phần dinh dưỡng của hạt ở mức cần thiết. Hình 2.2: Malt đại mạch 2.2.1.1. Vai trò của malt Malt không những là tác nhân đường hoá (hệ enzim có trong malt) mà còn là nguyên liệu chính dùng để nấu bia, đặc trưng của sản phẩm. 2.2.1.2. Thành phần hóa học (tính theo chất khô) [8, tr 32] + Tinh bột: 58% + Đường khử: 4% + Sacaroza: 5% + Pentozan hòa tan: 1% + Pentozan không hòa tan và hexozan: 9% + Xenluloza: 6% + Chất chứa nito: 10% + Chất béo: 2,5% + Chất khoáng: 2,5% + Một ít chất inozit, các chất màu, các tanin và chất đắng + Các enzym thủy phân như: amylaza, proteaza… Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 2.2.1.3. Yêu cầu của malt đại mạch 7 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch [8, tr 32] + Kích thước phải to, tròn, đều + Màu hạt malt vàng sáng, óng mượt. + Mùi thơm đặc trưng, sạch, không được có mùi vị lạ, không được mốc và không hôi khói. + Vị ngọt nhẹ. + Tạp chất < 0,1%. + Hạt gãy < 0,5%. + Khối lượng hạt 28÷38g/ 1000 hạt + Độ hoà tan tính theo chất khô 76 ÷ 81,7% + Độ ẩm < 3%. Hàm lượng protein thì phải nằm trong khoảng 9÷12%, nếu cao hơn bia sẽ đục, khó bảo quản. Còn nếu thấp hơn bia sẽ kém bọt, vị kém đậm. Nước ta không trồng được đại mạch do đó phải nhập ngoại từ các nước ở Châu Âu, Châu Úc rồi được đưa về nhà máy sản xuất malt tại Bắc Ninh và được nhà máy mua về và bảo quản trong kho. Trong quá trình bảo quản thường xuyên theo dõi nhiệt độ và độ ẩm để kịp thời xử lí. Thời gian bảo quản dự trữ là 1 tháng. 2.2.2. Hoa houblon Hoa houblon (Houmulns lupulus) là loại thực vật lưu niên đơn tính, thuộc họ Gai mèo. Nó gồm có hoa cái và hoa đực nằm trên hai thân khác nhau. Trong công nghệ sản xuất bia người ta chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì khi đã thụ phấn trong hoa sẽ tạo hạt làm giảm chất lượng của hoa. Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản sau đại mạch trong công nghệ sản xuất bia. Trong sản xuất bia người ta sử dụng hoa houblon dưới nhiều dạng khác nhau: dạng hoa nguyên cánh, hoa viên và cao hoa. Trong nhà máy sử dụng hoa viên và cao hoa để sản xuất bia vì nó dễ bảo quản ở nhiệt độ thường trong kho, chất lượng tốt. Không nên sử dụng 100% cao hoa để nấu bia vì nó sẽ làm cho mùi, vị của bia giảm sút. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 8 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Hình 2.3: Hoa houblon 2.2.2.1. Vai trò của hoa houblon - Là nguồn nguyên liệu không thể thiếu trong công nghệ sản xuất bia. - Truyền cho bia vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng. - Tăng khả năng tạo bọt, giữ bọt, tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. - Tăng khả năng sát trùng cho bia. 2.2.2.2. Thành phần hóa học [8, tr 33]  Chất đắng: + Chất dắng có vai trò rất lớn trong sản xuất bia. Nó tạo ra các chất có tác dụng truyền vị đắng dịu cho bia tăng cường sức căng bề mặt của bia nên góp phần giữ bọt lâu tan và nó có tính kháng khuẩn nên làm tăng độ bền sinh học cho bia. + Thành phần chất đắng gồm có axit đắng và nhựa đắng. Dưới tác dụng của môi trường thì các axit đắng và nhựa đắng sẽ làm cho bia có vị đắng.  Tanin : + Thuộc nhóm polyphenol, có công thức phân tử là C25H24O13 + Tanin có vai trò kết tủa protein trong quá trình houblon hóa, giữ hàm lượng protein ở mức thích hợp. + Tanin của hoa dễ bị oxi hoá nên nó bảo vệ nhựa houblon và các thành phần có giá trị khác trong hoa houblon, đặc biệt α - axit đắng khỏi bị oxi hoá.  Tinh dầu: Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 9 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch + Tinh dầu hoa houblon có thành phần hoá học rất phức tạp, bao gồm trên 100 các hợp chất khác nhau, phần lớn là những terpen, rượu, xeton, aldehid, ester và axit. + Tinh dầu của hoa hoà tan vào dịch đường, tồn tại trong bia và tạo cho nó mùi thơm đặc trưng nhẹ nhàng và dễ chịu. + Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon có đến 98% tinh dầu bay ra ngoài theo hơi nước, chỉ còn lại 2% tồn tại trong bia nhưng lượng tinh dầu này vẫn quyết định hương thơm của bia, nhất là bia vàng. 2.2.3. Nước [7] Để có 1 lít bia phải dùng từ 4.5 – 12 lít nước, trung bình 6 lít. Chi phí về nước chiếm vị trí quan trọng trong tổng chi phí sản xuất bia. Nước là yếu tố hàng đầu trong việc chọn vị trí đặt nhà máy bia. 2.2.3.1. Vai trò của nước - Thành phần chính của bia (92- 94% khối lượng) Môi trường cho các quá trình đường hóa, lên men… Dùng cho công đoạn xử lý nấm men Cấp cho lò hơi, cho các thiết bị trao đổi nhiệt Vệ sinh thiết bị, dụng cụ chứa bia, nhà xưởng.. Cấp cho sinh hoạt 2.2.3.2. Thành phần hóa học Hệ ion trong nước chia làm 2 nhóm: Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạng ion: + Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+ + Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước. 2.2.3.3. Yêu cầu chất lượng nước [7,tr 21]  Yêu cầu đối với nước sử dụng cho mục đích nấu, rửa bã, pha chế, phụ liệu, - tráng rửa các bề mặt bên trong thiết bị: Phải đạt tiêu chuẩn nước uống: không chứa mầm bệnh và các chất độc, trong, không màu, không mùi, không vị lạ. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp - 10 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Độ cứng: từ mềm đến trung bình, tùy thuộc loại bia (trung bình : 5-6 mg đương lượng/lít). - pH = 6,5- 8,5 - Muối carbonate < 50mg/l - Muối Mg < 100mg/l - Muối CaSO4 130 - 200ml - Fe2+ < 0.3mg/l - Khí NH3, NO2-, NO3- : Không được có - Tổng vi sinh vật 5. Trong quá trình lên men, nấm men hấp thụ những muối này tạo thành các axít hữu cơ, tạo hệ đệm mới với pH < 5. - Sự thay đổi thế oxy hoá khử: Trong quá trình lên men thế oxy hoá khử giảm dần và giảm mạnh trong thời kỳ lên men chính. - Sự keo tụ protein và sự tạo bọt: Sự tạo thành rượu, este và giảm pH dẫn đến sự keo tụ protein. Sự tạo bọt là do các bong bóng khí CO 2 gây nên. Các bong bóng này nổi lên bề mặt và dính lại với nhau tạo thành bọt trên bề mặt dịch lên men, trong quá trình lên men dạng bên ngoài của bọt thay đổi liên tục. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp Chương 3 15 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1. Chọn qui trình công nghệ: - Nguyên liệu thay thế: Trong sản xuất bia, sử dụng nguyên liệu thay thế để: + Giảm giá thành sản phẩm. + Chủ động nguồn nguyên liệu. + Sản xuất các loại bia nhẹ hơn, sáng màu hơn bia sản xuất hoàn toàn bằng malt. Tôi chọn gạo làm nguyên liệu thay thế vì gạo đáp ứng đầy đủ các tiêu chí trên và là nguồn nguyên liệu có sẵn trong nước. - Phương pháp nấu: Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế nhiều (gạo chiếm 40% ) mà hoạt lượng enzyme trong malt ít. Để chuyển các chất từ trạng thái không hòa tan sang trạng thái hòa tan hiệu quả tôi tiến hành nấu theo phương pháp kết hợp ( phương pháp ngâm và phương pháp đun sôi) có bổ sung chế phẩm enzyme từ bên ngoài. - Phương pháp lên men: Có 3 phương pháp lên men: Lên men cổ điển, lên men hiện đại và lên men liên tục. Để giảm chi phí và rút ngắn thời gian lên men mà vẫn giữ được chất lượng của bia tôi chọn phương pháp lên men liên tục. Đây là phương pháp lên men kiểu mới có chu kì lên men ngắn, năng suất lớn, dễ cơ giới hóa và tự động hóa trong quá trình sản xuất. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 16 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Sơ đồ quy trình công nghệ: Chế phẩm Enzyme Malt Gạo Làm sạch Làm sạch Nghiền Nước Hơi Chế phẩm Enzyme Nghiền 10% malt lót Hòa malt Hoạt hóa Đạm hoá Hồ hóa Nướccc Hơii Hơi Hội cháo ccccchaccchaos chcháo Đường hóa Nước 76oC Lọc dịch đường Bã rửa bã Bã Dịch đường đđường Hoa houblon Hơii Houblon hóa Tách bã hoa Bã hoa Lắng trong Cặn 3 Làm lạnh Chất tải lạnh Ống hơi Chất tải lạnh Nắp Men giống Nuôi cấy Lên men chính Làm lạnh Đèn chiếu Cửa quan sát Sữa men Ly tâm Lớp trong thùng Hoạt hoá Lớp cách nhiệt Xử lý CO2 Lên men phụ tàng trữ Vỏvà ngoài Nước ngưng Cặnnnn Lọc biaDịch cháo Xử lý ra Chai Motơ Ổn định bia Đường hơi vào Nạp bình Rửa và sát trùng Cánh khuấy Chiết chai và đóng nắp Nước vệ sinh Nắp Cửa nguyênDán liệunhãn vào Thanh trùng Thành phẩm Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Hình 3.4. Thiết bị nấu Đồ án tốt nghiệp 17Ống hơi GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Nắp Đèn chiếu Cửa quan sát Lớp trong thùng Lớp cách nhiệt 3.2. Thuyết minh qui trình Vỏ ngoài 3.2.1. Làm sạch [8, tr 74] Nước ngưng Dịch cháo ra 3.2.1.1. Mục đích Motơ - Hạn chế ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia sau này. Đường hơi vào Cánh - Làm sạch bụi, mầm, rễ malt, còn sót lạikhuấy trong nguyên liệu, loại bỏ các tạp Nước vệ sinh chất kim loại, sâu mọt có trong nguyên liệu.Cửa nguyên liệu vào 3.2.1.2. Tiến hành Cấu tạo 3 3 1. Nguyên liệu 2. Tạp chất lớn 3. Bụi 4. Tạp chất bé 5. Nguyên liệu sạch Phểu nạp liệu Búa Lưới Đĩa treo 4 Trục quay Hình 3.1: Thiết bị làm4 sạch Nguyên liệu Nguyên tắc hoạt động Tạp chất lớn Bụi Ngăn trên cùng có gắn lưới sao cho nguyên liệu và các tạp chất nhỏ có thể lọt Tạp chất bé qua được, còn các tạp chất lớn được giữ lại trên lưới được đưa ra ngoài. Ngăn hai Nguyên liệuvàsạch có gắn lưới với các lỗ lưới đảm bảo không cho nguyên liệu lọt qua mà chỉ cho các tạp chất nhỏ hơn qua rồi đưa ra ngoài, nguyên liệu được giữ lại trên lưới và được đưa đi nghiền. Để tách các tạp chất có kích thước nhỏ, nhẹ và bụi, trên thiết bị có gắn thêm quạt hút để dẫn bụi ra ngoài. Sau đó chuyển qua máy lọc kim loại để tiếp tục tách tạp chất kim loại, ở đây người ta dùng nam châm điện. 3.2.2. Nghiền nguyên liệu [5, tr 160] Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 18 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 3.2.2.1. Mục đích Phá vỡ cấu trúc tế bào hạt, làm tăng bề mặt tiếp xúc với nước nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh, triệt để hơn. 3.2.2.2. Tiến hành a. Nghiền malt Cấu tạo 1. Trục cấp liệu. 2. Malt vào. 3. Đôi trục nghiền thô. 4. Đôi trục nghiền nhỏ. 5. Sàng rung. 6. Hệ thống truyền động. 7. Hỗn hợp sau khi nghiền thô. Hình 3.2: Thiết bị nghiền malt 2 đôi trục 8,9. Bột mịn. Nguyên tắt hoạt động Malt từ trục cấp liệu xuống đôi trục nghiền (3). 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 (5) đi ra ngoài theo (9). Tách bột ra khỏi vỏ khi qua đôi trục thứ hai (4). Sau khi nghiền hai lần, thành phần bột nghiền như sau: vỏ 20%, tấm 50%, bột mịn 30%. b. Nghiền gạo: Thiết bị nghiền gạo là thiết bị nghiền búa. Cấu tạo 1. 2. 3. 4. 5. Phểu nạp liệu Búa Lưới Đĩa treo Trục quay Hình 3.3: Thiết bị nghiền búa Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 19 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Nguyên tắc hoạt động Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu (1). Gạo được nghiền nát nhờ vào lực va đập của búa nghiền (2) vào thành trong của máy nghiền búa. Búa được lắp trên đĩa treo số (4), các búa được lắp cách đều nhau. Gạo được nghiền mịn sẽ đi qua lưới số (3) ra ngoài và được đưa vào bunke chứa. 3.2.3. Nấu nguyên liệu 3.2.3.1. Mục đích Chuyển các chất trong malt và nguyên liệu thay thế từ trạng thái không hoà tan sang trạng thái hoà tan nhờ tác động của enzym thuỷ phân. 3.2.3.2. Tiến hành nấu [5,tr 182] Sau khi nghiền nguyên liệu xong phải đem nấu ngay, vì để lâu thì dễ bị nhiễm vi sinh vật và bị oxy hóa các chất có trong nguyên liệu. Tỉ lệ phối trộn nguyên liệu : nước nấu là: Malt : nước = 1 kg : 3,5 lít Gạo : nước = 1 kg : 4 lít  Nồi gạo: Gạo đã nghiền mịn trộn với 10% bột malt lót được đem vào phối trộn với nước ấm 320C theo đúng tỷ lệ trên. Bật cánh khuấy để khuấy trộn trong 10 phút. Sau khi khuấy trộn xong nhiệt độ của nồi nấu hạ xuống khoảng 30 0C, bổ sung axit lactic để pH hạ xuống 5,6. Bổ sung chế phẩm enzym Termamyl có bản chất αamylaza để phân cắt mạch tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa. Sau đó nâng nhiệt độ của khối nấu lên 66 0C với thời gian khoảng 20 phút và giữ ở nhiệt độ này khoảng 20 phút để hồ hóa tinh bột. Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu đến nhiệt độ sôi trong 20 phút và giữ sôi 30 phút. Trong suốt quá trình nấu gạo phải khuấy trộn liên tục để tránh cháy ở đáy nồi, vận tốc cánh khuấy khoảng 30÷40 vòng/ phút.  Nồi malt: Khi khối cháo gạo đang nâng nhiệt để đun sôi thì bột malt được chuyển vào nồi nấu malt phối trộn với nước 32 0C trong 10 phút. Dùng axit lactic hạ pH môi Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 20 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch trường xuống 5,6 rồi tiến hành nâng nhiệt lên 52 0C, mất khoảng 20 phút, bổ sung enzym Ceremix có bản chất β-amylaza, β-glucanaza, proteaza. Giữ ở nhiệt độ 52 0C trong 20 phút. Ở nhiệt độ này, đầu tiên enzym β-glucanaza hoạt động nó sẽ thủy phân glucan thành đường glucose, phá vỡ thành tế bào nội nhũ của đại mạch để tạo điều kiện cho các enzym khác tấn công vào mạch tinh bột, hơn nữa nó giúp làm giảm độ nhớt và thuận lợi cho quá trình lọc. Sau đó enzym proteaza hoạt động sẽ thủy phân protein thành axit amin và các peptit có phân tử thấp, quá trình này được gọi quá trình đạm hóa. Phải tính toán để khi nồi gạo kết thúc quá trình đun sôi thì nồi malt cũng đạm hóa xong. Sau đó bơm cháo từ nồi gạo sang nồi malt rồi tiến hành hội cháo.  Hội cháo: Sau khi quá trình đạm hóa trong nồi malt kết thúc tiến hành bơm dịch từ nồi gạo sang nồi malt. Nhiệt độ khối cháo giảm xuống 650C và giữ ở nhiệt độ này trong 30 phút để tạo điều kiện cho enzym β-amylaza thuỷ phân tinh bột thành đường maltose là chủ yếu và các dextrin. Tiếp đó nâng toàn bộ khối cháo lên 75 0C trong 10 phút và giữ ở 750C trong 25 phút để enzym α-amylaza hoạt động thực hiện quá trình thủy phân, sản phẩm của quá trình chủ yếu là dextrin và một ít maltose. Kết thúc quá trình đường hóa (xác định bằng phương pháp thử Iot), sau đó nâng nhiệt độ khối cháo lên 780C trong 5 phút và bơm đi lọc. Hình 3.4: Biểu đồ nâng và giữ nhiệt cho nồi nấu Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 21 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Ống hơi Nắp Đèn chiếu Cửa quan sát Lớp trong thùng Lớp cách nhiệt Vỏ ngoài Nước ngưng Dịch cháo ra Motơ Đường hơi vào Cánh khuấy Nước vệ sinh Cửa nguyên liệu vào Sử dụng nồi nấu thân trụ, đáy côn: Cấu tạo: Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 22 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Hình 3.5: Thiết bị nấu Nguyên tắc hoạt động [13] Nguyên liệu được đưa vào nồi qua cửa số (14), hơi đưa vào qua cửa (11). Ban đầu cánh khuấy số (12) được bật ở tốc độ nhanh sau đó giảm dần tốc độ khi nhiệt độ đạt 900C (với nồi gạo). Nước ngưng được tháo ra ngoài qua cửa thoát nước ngưng số (8). Sau khi hồ hoá, dịch cháo được đưa ra ngoài qua cửa số (9). Thiết bị được vệ sinh nhờ đường ống dẫn nước (13). 3.2.4. Lọc dịch đường và rửa bã [24] 3.2.4.1. Mục đích: Khối cháo sau đường hóa gồm các chất hòa tan và không hòa tan do đó cần phải lọc để tách các chất hòa tan ra khỏi các chất không hòa tan. 3.2.4.2. Tiến hành Quá trình lọc chia thành 2 giai đoạn: - Giai đoạn 1: Lọc dịch đầu là giai đoạn tách dịch ra khỏi bã. Trong suốt quá trình lọc bã đóng vai trò như một lớp vật liệu lọc. - Giai đoạn 2: Rửa bã, sau khi tách dịch ra khỏi bã, trong bã còn giữ lại một lượng chất hòa tan đặc biệt là đường. Mục đích của rửa bã là thu hồi những chất chiết này. Rửa bã bằng nước nóng 78 0C và rửa cho đến khi nồng độ chất không tan trong bã nhỏ hơn 1% thì dừng. Nếu tiếp tục rửa thì hiệu suất thu hồi sẽ giảm và sẽ hòa tan những hợp chất không mong muốn, đặc biệt là các polyphenol làm cho bia có vị chát. Chọn nước rửa có nhiệt độ 78 0C để enzym còn có thể hoạt động để đường hóa tinh bột còn sót, tăng tốc độ trích li do giảm độ nhớt. Nếu nhiệt độ nước rửa cao quá sẽ trích li những chất không mong muốn đi vào dịch nha như tannin và làm vô hoạt enzym. Thời gian lọc và rửa bã khoảng Lượng nước rửa bã là 135 hl/mẻ. Áp suất trong thiết bị lọc là 0,8 bar. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 23 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Sử dụng máy lọc khung bản Cấu tạo Hình 3.6: Thiết bị lọc khung bản Nguyên tắc hoạt động - Chuẩn bị máy lọc: Ban đầu máy lọc còn lạnh. Nếu cho ngay dịch hèm vào thì dịch hèm sẽ giảm nhiệt độ, không đảm bảo tốc độ lọc. Bởi vậy, cần phải cho nước nóng 780C vào máy lọc trước và xả hết nước ra ngoài. Chính thời gian này cũng là để thử xem máy lọc lắp đã kín chưa. - Bơm dịch hèm và thu dịch lọc: Dịch hèm được bơm vào theo đường tạo nên phía trên các khung. Vận tốc bơm dịch chậm để dịch hèm phân đều vào các khoang. Trong quá trình bơm dịch hèm thì mở khí của máy lọc để dịch vào được kín, tăng hiệu suất lọc. Nếu bơm quá nhanh dễ gây tắc máy lọc, áp suất tăng và thời gian lọc bị kéo dài. Dịch lọc đầu chảy ra trong quá trình bơm dịch hèm vào, không có thời gian nghỉ khi lọc dịch. Bã được giữ giữa hai bản do bị vải lọc cản lại, còn dịch trong thì thấm qua vải lọc, chảy qua các khe của bản và chảy vào đường dẫn tạo bởi các khung bản nằm ở góc bên trên và bên dưới khung bản. Áp lực khi bơm lọc là 0,8 bar đạt được là nhờ bơm điều khiển. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp - 24 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Rửa bã và lấy dịch rửa: Nước rửa 78°C được bơm vào theo đường tạo thành phía trên và dưới khung chảy qua vải lọc rồi qua bã trong khung và ra ngoài theo đường trên tấm bản sau đó. Việc đổ đầy máy lọc được kiểm tra bằng các vòi khí nhỏ phía trên của mỗi bản chứa nước hoặc bằng van khí to lắp phía trên máy lọc. Khi máy lọc đã đầy, mở ngay các vòi cho dịch trong chảy ra. Điều này cho phép lọc được bột mịn và nhanh hơn. - Tháo bã: Ngay khi dịch rửa bã chảy ra hết có thể tiến hành tháo bã. Khi tháo rời các bản, bã rơi xuống máng phía dưới được vít tải đưa vào bồn chứa hèm. Ngoài ra, còn dùng khí nén để thổi bã còn sót lại trên bản và các lớp vải lọc. - Vệ sinh thiết bị: Máy lọc được vệ sinh định kì hàng tuần để tránh bít tắc bằng cách cho dung dịch xút 2.5% có nhiệt độ 80 0C chảy tuần hoàn trong máy khoảng 2 tiếng, cuối cùng là cho nước nóng cũng chảy qua máy lọc tuần hoàn 30 phút. 3.2.5. Houblon hoá 3.2.5.1. Mục đích - Truyền cho bia mùi, vị của hoa houblon. - Ổn định thành phần dịch đường. - Thanh trùng dịch đường. - Làm cho dịch đường có nồng độ thích hợp theo yêu cầu. - Làm keo tụ protein và vô hoạt các enzym. 3.2.5.2. Tiến hành Thiết bị houblon hóa cũng giống như thiết bị nấu nhưng có bề mặt truyền nhiệt lớn hơn do quá trình houblon hóa cần làm bay hơi một lượng lớn nước. Vật liệu chế tạo tốt nhất là thép không gỉ. Cấu tạo Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 25 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 1. Ống thoát hơi Hình 3.7: Thiết bị houblon hóa 2. Cửa quan sát 3, 4. Đường ống CIP 5. Dịch đường vào, ra 6. Đường hơi vào 7. Cửa nạp hoa 8. Bộ trao đổi nhiệt 9. Nước ngưng ra Nguyên tắc hoạt động Dịch đường từ thiết bị lọc chuyển thẳng vào nồi houblon từ dưới lên theo đường ống số (5). Hơi từ lò hơi được đưa vào cửa (6) rồi qua (8). Sau khi dịch đường được truyền nhiệt, dịch sôi trào lên trên tiếp xúc màn chắn sẽ chẻ ra xung quanh rồi đưa đi xuống, hơi nước được thoát ra ngoài qua cửa (1).Cao hoa được nạp vào qua cửa số (7), nước ngưng được tháo qua cửa số (9). Dịch đường sau khi houblon hoá được tháo ra ngoài qua đường ống số (5). Nước vệ sinh được đưa vào nồi qua đường ống số (3) và (4). Khi dịch đường lắp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để dịch đường luôn giữ ở 780C. Duy trì ở nhiệt độ này để enzym α-amylaza tiếp tục thủy phân tinh bột sót. Khi nước rửa bã chảy vào nồi houblon hóa gần kết thúc thì bắt đầu nâng nhiệt đun sôi. Khi bắt đầu nâng nhiệt độ thì cho ¾ lượng hoa và ¼ còn lại cho vào trước khi kết thúc quá trình đun sôi 30 phút (đối với hoa viên). Còn cao hoa cho vào lúc dịch đường vừa bơm đầy nồi nấu.Tổng thời gian đun sôi là khoảng 90 phút. 3.2.6. Lắng trong dịch đường 3.2.6.1. Mục đích Tách cặn ở dạng huyền phù và cặn hoa houblon cho dịch đường. 3.2.6.2. Tiến hành Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 26 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Cấu tạo 1. Ống thoát hơi 2. Vỏ thùng 3, 4. Ống tháo dịch đường 5. Cửa thoát bã 6. Dịch đường vào 7. Đường nước vệ sinh 8. Cửa làm vệ sinh Hình 3.8: Thiết bị lắng whirlpool Nguyên tắc hoạt động Dịch đường được đưa vào nồi qua đường ống (6) theo phương tiếp tuyến với thành thùng, dịch đường sau khi vào thiết bị sẽ chuyển động tròn dưới tác dụng của lực hướng tâm, cặn sẽ lắng ở tâm thiết bị. Sau khi chuyển hết dịch đường vào thiết bị, để yên trong 20 phút rồi tháo ra ở đường trên số (3) để phần dưới tiếp tục lắng, tiếp tục tháo ra qua đường dưới (4). Cặn hoa được cào và tháo ra ngoài qua cửa tháo bã số (5). Sau đó mở nước theo đường ống số (7) để vệ sinh thiết bị. 3.2.7. Làm lạnh dịch đường [7, tr71] 3.2.7.1. Mục đích: - Hạn chế khả năng nhiễm vi sinh vật, giảm chi phí về thời gian - Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên men. 3.2.7.2. Tiến hành Cấu tạo Nha lạnh Nước lạnh Nha nóng vào Nước nóng ra Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 27 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Hình 3.9: Thiết bị làm lạnh Nguyên tắc hoạt động Dịch nha có nhiệt độ 90 0C vào máy làm lạnh. Giai đoạn đầu dịch nha được làm lạnh bằng nước công nghệ 25°C. Nước làm lạnh sau khi ra khỏi máy có nhiệt độ là 85°C. Nước nóng sau khi làm lạnh được chuyển đến thùng nước nóng , để sử dụng trong giai đoạn nấu để tiết kiệm nhiệt, hoặc gia nhiệt thêm để làm nước rửa bã. Sau khi dịch nha được làm nguội sơ bộ bằng nước đến nhiệt độ khoảng 35°C thì làm lạnh tiếp bằng glycol đến 9°C. Dịch nha chảy vào từ một đầu, chảy qua các khía tạo thành giữa hai tấm bản và đi ra đường khác, trong khi nước hoặc tác nhân làm lạnh chảy theo chiều ngược lại theo các rãnh kế tiếp của tấm bản. Các đường rãnh trên các tấm bản đảm bảo dòng chảy thay đổi hướng liên tục để có hiệu quả trao đổi nhiệt. Để đảm bảo điều đó thì cứ sau 40 tấm là các dòng chảy lại đổi chiều một lần. Kết quả dịch nha được làm lạnh ra khỏi máy là 90C. Sau đó dịch nha được chuyển qua thiết bị lên men. 3.2.8. Lên men 3.2.8.1. Mục đích - Lên men chính: Nhờ tác dụng của enzym vi sinh vật để chuyển hoá đường thành rượu, CO2 và các sản phẩm khác góp phần tạo nên hương vị cho bia. - Lên men phụ : Lên men phần đường còn lại để bổ sung CO 2 cho bia và hoàn thiện chất lượng của bia. 3.2.8.2. Chuẩn bị giống [7,tr 32] a. Giống thuần khiết - Trong công nghệ sản xuất bia người ta sử dụng các chủng nấm men: + Saccharomyces cerevisiae: thuộc loại lên men nổi. + Saccharomyces carlsbergensis: thuộc loại lên men chìm. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 28 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Ở đây ta sử dụng chủng nấm men chìm. Chủng nấm men chìm có chứa enzym melibiaza lên men đường rafinoza. Vào thời kỳ cuối của lên men chính, chủng nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị và tạo thành kết tủa đặc, đồng thời cũng kéo theo những chất lơ lững góp phần làm trong bia. Khi sử dụng men chìm, một phần nấm men bị yếu và nó kết tủa kém cho nên có thể làm cho bia có mùi men. Do đó phải thường xuyên thay men. Tuy nhiên men chìm ít bị nhiễm khuẩn. - Phương pháp nuôi cấy men giống: Nuôi cấy men giống thuần khiết được nuôi cấy qua hai giai đoạn: giai đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất. + Trong phòng thí nghiệm, men giống được nuôi cấy trong môi trường dịch đường 10% và bảo quản ở nhiệt độ 2÷4oC. Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấy chuyền một lần. + Để đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thí nghiệm đến 5÷10 lít. Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt bên cạnh phân xưởng lên men. Để nấm men giống sinh sản nhanh, dịch men chuyển từ giai đoạn trước sang giai đoạn sau phải ở thời kỳ lên men mạnh. b. Sữa men [5,tr 134] Sau khi lên men chính, sữa men được thu vào các thùng chứa chuyên dùng trước khi được xử lý. Sữa men được trộn với nước vô trùng cùng thể tích, sau đó cho qua rây và ngâm trong nước lạnh. Thường xuyên thay nước cho nấm men và giữ nhiệt độ của nước trong thiết bị bảo quản gần 0oC. Để lên men trở lại thì men cái sau khi đã rửa và sát trùng cho trộn với dịch lên men theo tỉ lệ 2÷6 lit/1 lit men, khuấy đều rồi để yên 1÷3 giờ cho lên men ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính đầu tiên. Khi nào nấm men nảy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% thì được. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 29 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 3.2.8.3. Tiến hành Hình 3.10: Sơ đồ lên men liên tục Hệ thống này bao gồm 4 tank lên men chính (6) và 10 tank lên men phụ (13) và các thiêt bị phụ trợ khác như hệ thống lọc không khí (1), các bơm... Hệ thống này được đặt trong buồng lạnh. Quá trình lên men chính và phụ được tiến hành trong các tank lên men kín nối với nhau bằng ống chảy chuyền và tạo thành một hệ thống liên tục. Dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh được chuyển đến tank tiếp liệu (2), tại đây nó được chuyển đi lên men và nhân giống. Men giống thuần khiết được đưa vào thùng (4) theo định kỳ 2 tháng 1 lần. Dịch đường liên tục được chuyển vào và dịch men có hoạt lực cao được liên tục đưa ra khỏi thùng (4) với thể tích bằng thể tích dịch đường đưa vào. Quá trình nuôi giống trong thùng (4) được thực hiện ở 100C và có sục không khí đã được vô trùng nhờ (1). Nhờ hệ thống bơm định lượng (5), dịch đường từ tank tiếp liệu (2) và dịch men giống từ thùng (4) liên tục được đưa vào tank lên men chính (6) với tỉ lệ 92:8. Nồng độ nấm men trong tank lên men đầu tiên là 70 triệu tế bào/1ml. Các tank lên men chính (6) phải nối với nhau sao cho dịch đường đi vào ở phía dưới và đi ra từ phía trên thùng. Bơm (5) phải điều khiển sao cho dịch đường lưu lại trong mỗi tank là 24h. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 30 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Dịch đường và men giống chảy chuyền từ tank đầu sang tank sau và tiến hành lên men chính ở nhiệt độ 8 - 9 0C cho đến khi đạt độ lên men cần thiết. Quá trình lên men chính kéo dài 4 ngày đêm và áp suất 0,2-0,3at. Sau khi lên men chính xong bia non được tập trung vào tank chứa (7) rồi nhờ bơm (8) chuyển vào thiết bị ly tâm kín (9) để tách bia non ra khỏi bã men. Bã men được đưa vào thùng chứa rồi xử lý, bảo quản và tái sử dụng. Còn bia non chảy vào thùng chứa (11) và được bổ sung thêm một lượng bia non không qua ly tâm để đảm bảo nồng độ của nấm men trong bia non là 12 - 15 triệu tế bào /1lit. Sau đó bơm (12) bơm bia non từ thùng (11) sang tank lên men phụ đầu tiên cua hệ thống (13). Các tank lên men phụ cũng được nối với nhau như các tank lên men chính và bia non cũng lưu lại ở mỗi thùng 1 ngày đêm. Số ngày lên men phụ lá 10 ngày, nhiệt độ lên men phụ 1-20C và áp suất trong thiết bị lên men phụ là 0,5-0,6 at. Bia từ tank lên men phụ được chuyển vào tank chứa (14) và từ đây được đưa đi lọc. Đối với hệ thống lên men liên tục điều tối kỵ là nhiễm tạp. Nếu ở một khâu nào đó có xảy ra sự cố thì khả năng bị ảnh hưởng cả hệ thống là rất cao. Do đó, để đảm bảo dây chuyền làm việc bình thường và thành phẩm có chất lượng cao thì cần phải đảm bảo vệ sinh thiết bị. Cứ 2 tháng 1 lần phải tiến hành tổng vệ sinh và sát trùng toàn bộ hệ thống, đồng thời phải tiến hành thường xuyên việc vệ sinh sát trùng thùng tiếp liệu và thùng men giống. 3.2.9. Lọc bia 3.2.9.1. Mục đích Để loại bỏ các hạt nhỏ bé như: tế bào nấm men, protein, các huyền phù… làm cho bia đạt được độ trong đúng yêu cầu chất lượng, làm tăng giá trị cảm quan, làm tăng độ bền keo của bia. 3.2.9.2. Tiến hành Bia được lọc bằng thiết bị lọc khung bản với chất trợ lọc là bột diatomit. Diatomit là một loại đá trầm tích nhẹ xốp. Bột này không ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị và độ pH của bia. Đầu tiên, bột diatomit được trộn với nước vô trùng theo một tỷ lệ nhất định và tạo thành một dung dịch huyền phù, sau đó dung dịch huyền Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 31 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch phù được bơm vào máy lọc ép để tạo một lớp diatomit trên vải lọc. Tiếp theo, bia được lọc qua lớp diatomit này, bia lúc đầu còn đục nên phải trở lại thùng tiếp liệu, khi nào bia có độ trong đạt yêu cầu được đưa vào thùng chứa. Áp suất lọc của thiết bị là 1,2 ÷ 1,3 at. Nếu vượt khỏi 3 at thì lớp vải lọc có thể bị rách. 3.2.10. Ổn định bia Bia sau khi lọc thì hàm lượng CO 2 bị giảm do đó để khôi phục lại sự bão hoà CO2 trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng chứa ở nhiệt độ 0,5-1 0C dưới áp suất của CO2 là 0,5at và thời gian tối thiểu là 4 giờ. Hàm lượng CO 2 trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng; chưa đạt phải bổ sung CO 2 cho bia. 3.2.11. Chiết chai và đóng nắp 3.2.11.1. Mục đích Thuận tiện trong việc vận chuyển và sử dụng. 3.2.11.2. Tiến hành Bia sau khi ổn định được rót vào chai thủy tinh màu đậm có dung tích 500ml. Chai đưa vào rót phải đảm bảo kín, nguyên vẹn, đúng kích thước và sạch. Trước khi rót, chai được rửa và sát trùng kỹ bằng nước nóng 75 oC và dung dịch NaOH 2% có bổ sung stabilon để làm chai bóng hơn, sau đó chai được làm nguội rồi rót bia vào. Bia rót trong điều kiện đẳng áp để tránh tổn thất CO 2 và tránh trào bọt gây tổn thất sản phẩm. Các giai đoạn chiết bia: - Giai đoạn 1: Hút chân không đuổi không khí trong chai. Đầu vòi chiết có liên kết với một bơm chân không hút không khí ra ngoài. - Giai đoạn 2: Thổi CO2và rót bia vào chai. - Giai đoạn 3: Bia đầy chai, quá trình rót bia sẽ dừng lại khi mức bia chạm tới ống dẫn khí ra của đầu chiết. - Giai đoạn 4: Hạ chai ra khỏi đầu chiết. Sau khi chiết, chai được đóng nắp càng nhanh càng tốt. Vì vậy, máy đóng nắp chai được gắn cùng một khối với máy chiết và vận hành từ một động cơ sao cho sự làm việc của 2 máy tương ứng nhau. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 32 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Nắp chai được dẫn vào máy dập bằng một băng tải từ, qua một cơ cấu đặc biệt để xoay nắp chai theo đúng hướng cho quá trình dập nắp. Đầu xiết nắp được hạ xuống sát miệng chai, nắp chai được giữ bởi nam châm của đầu xiết. Nhờ lực tác động của đầu xiết, nắp được dập vào đầu chai. Sau đó đầu xiết nâng lên để giải phóng chai. 3.2.12. Thanh trùng bia 3.2.12.1. Mục đích + Ức chế hoạt động của các vi sinh vật có thể gây ảnh hưởng xấu cho chất lượng của bia. + Tạo sự ổn định cho bia nhưng vẫn giữ được các đặc tính quan trọng của bia như màu, vị, mùi, độ trong và bọt. + Kéo dài thời gian bảo quản của bia. 3.2.12.2. Tiến hành Nhà máy sử dụng máy thanh trùng kiểu tunnel phun tuyến tính. Các vùng nhiệt độ bia phải đi qua: 280C, 400C, 520C, 680C, 640C, 520C, 400C, 280C (nước lạnh). Tổng thời gian thanh trùng là 55 phút. 3.2.13. Dán nhãn 3.2.13.1. Mục đích Nhãn mác của sản phẩm là một thành phần không thể thiếu khi sản phẩm lưu thông trên thị trường. Không chỉ cung cấp thông tin về sản phẩm, nhãn mác có tác động rất lớn tới người tiêu dùng thông qua cách bố trí, màu sắc, số lượng của các nhãn mác,… 3.2.13.2. Tiến hành Sau khi thanh trùng xong, chai bia được đưa sang máy dán nhãn, đóng mã hiệu rồi cho vào két và sau đó đưa vào kho bảo quản để đưa đi tiêu thụ. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 33 Chương 4 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1. Chọn các số liệu ban đầu: - Độ bia của sản phẩm: 110 - Tỉ lệ nguyên liệu dùng: Malt đại mạch/ gạo : 60/40 - Năng suất của nhà máy : 90 triệu lít/năm. - Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu: + Độ ẩm của malt : 4% + Độ chiết của malt + Độ ẩm của gạo : 11,5% + Độ chiết của gạo Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn: :81% : 85% Bảng 4.1: Bảng thể hiện tỉ lệ hao hụt qua từng công đoạn Công đoạn Làm sạch Nghiề n Nấ u lọc Houblo n hóa Lắng trong Làm lạnh Lên men chín h Lê n me n phụ Lọ c bia Tiêu hao, % 1 1 3 2 1 0.5 2.5 0.5 1 Ổn định Chiết rót đóng nắp Thanh trùng 0.5 2 2 Mức hao hụt trong quá trình làm sạch, nghiền, nấu, lọc, lắng trong, làm lạnh, tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó. Còn hao hụt trong các công đoạn còn lại được tính theo phần trăm thể tích trước đó. 4.2. Tính cân bằng sản phẩm 4.2.1. Tính cân bằng vật chất cho 100 kg nguyên liệu ban đầu: 4.2.1.1. Lượng chất khô trong nguyên liệu: + Malt + Gạo: (kg) (kg) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 34 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.1.2. Lượng nguyên liệu còn lại sau khi làm sạch: - Chất khô: - Nguyên liệu: + Malt: (kg) + Gạo: (kg) + Malt: + Gạo: (kg) (kg) 4.2.1.3. Lượng nguyên liệu còn lại sau khi nghiền: - Chất khô: - Nguyên liệu: + Malt: (kg) + Gạo: (kg) + Malt: + Gạo: (kg) (kg) 4.2.1.4. Lượng chất khô của hạt chuyển vào dịch đường khi nấu: + Malt: (kg) + Gạo: (kg) Tổng lượng chất khô của hạt chuyển vào dịch đường khi nấu: Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 35 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 45,72 + 29,49 = 75,21 (kg) 4.2.1.5. Lượng chất khô còn lại sau quá trình nấu và lọc : (kg) 4.2.1.6. Thể tích của dịch đường khi đun sôi : Nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là 11%, trong quá trình houblon hoá có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịch đường tăng khoảng 1-1,5% [6, tr 341] ,ta chọn 1%, do đó cần phải khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá là: 11-1= 10%. Khối lượng riêng của dịch đường 10% ở 20ºC là: 1039,98 (kg/m³).[1, tr. 58] Khối lượng dịch đường từ 100 kg nguyên liệu ban đầu là: (kg) Thể tích của dịch đường trước khi đun sôi (quy về 20ºC): (m³) = 701,45 (lít) 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. Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20ºC là: 1000,77.10-6m³/kg Thể tích riêng của nước ở 1000C là: 1043,43.10-6 m³/kg Thể tích dịch đường khi đun sôi là: (lít) 4.2.1.7. Lượng chất khô còn lại sau houblon hóa là: (kg) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 36 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.1.8. Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa Khối lượng dịch còn lại sau houblon là: (kg) Khối lượng riêng dịch đường 11% ở 200C là : 1044,13kg/m³ [1, tr. 58] Thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 1000C: (lít) 4.2.1.9. Khối lượng của dịch đường sau lắng trong: Lượng chất khô còn lại sau quá trình lắng trong: Khối lượng của dịch đường sau lắng trong: (kg) (kg) 4.2.1.10. Thể tích của dịch đường sau lắng trong: Thể tích của dịch đường sau lắng trong ở 200C là : (lít) Sau khi lắng trong, nhiệt độ dịch đường khoảng 900C . Mà: Thể tích riêng của nước ở 200C là :1000,77 × 10-6 m³/kg [1, tr.11] Thể tích riêng của nước ở 900C là :1035,90 × 10-6m³/kg [1, tr.12] Nên thể tích của dịch đường sau lắng trong : (lít) 4.2.1.11. Thể tích của dịch đường sau làm lạnh (dịch lên men): Lượng chất khô còn lại sau làm lạnh: (kg) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 37 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Thể tích của dịch đường sau làm lạnh (bỏ qua sự co thể tích vì nhiệt): (lít) 4.2.1.12. Lượng bia non sau khi lên men chính: (lít) 4.2.1.13. Lượng bia còn lại sau khi lên men phụ và tàng trữ bia non: (lít) 4.2.1.14. Lượng bia còn lại sau khi lọc: (lít) 4.2.1.15. Lượng bia còn lại sau khi ổn định: (lít) 4.2.1.16. Lượng bia sau chiết rót và đóng nắp: (lít) 4.2.1.17. Lượng bia sau thanh trùng: (lít) 4.2.1.18. Lượng bã nguyên liệu : Thông thường cứ 100 kg nguyên liệu, sau khi nấu và lọc thu được khoảng 130 -150 kg bã ướt có chứa 70 - 80% hàm lượng nước, vì nguyên liệu ở đây gồm: malt và gạo nên ta chọn là 100 kg nguyên liệu ban đầu tạo ra 120 kg bã ướt có độ ẩm 75%. Lượng nguyên liệu sau khi nghiền: 58,80 + 39,21= 98,01 (kg) Lượng bã ướt thu hồi được: (kg) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 38 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.1.19. Lượng hoa viên cần dùng : Thể tích của dịch đường trước đun sôi đã tính ở trên là: 701,45lít. Lượng hoa nhà máy sử dụng là 2g/ lít dịch đường Vậy lượng hoa cần dùng: 701,45 x 2 =1402,9(g) Trong đó 63% lượng hoa là dùng dưới dạng cao hoa, với 1 gam cao hoa có thể thay thế cho 5 gam hoa nguyên cánh. Như vậy lượng cao hoa cần dùng là: (kg) Và 37% lượng hoa là dùng dưới dạng hoa viên mà 1g hoa viên thay thế cho 3g hoa nguyên cánh. Vậy lượng hoa viên cần dùng là: (g) =0,17291 (kg) 4.2.1.20. Lượng cặn lắng khi lắng trong và làm lạnh: Cứ 100 lít dịch đường đun sôi thì lượng cặn lắng là 5g chất khô. Vậy lượng cặn lắng trong dịch đường đun sôi thu được là: mcặn = (g). Chọn độ ẩm của cặn là 80%. Vậy lượng cặn ướt thu được là: mcặn ướt = (g) 0,183 (kg) 4.2.1.21. Lượng men giống đặc cần dùng: Men giống được đưa vào lên men với tỷ lệ khoảng 1% do đó ta chọn 1lít men giống đặc độ ẩm 80% cho 100 lít dịch lên men. Do đó lượng men giống cần dùng là : (lít) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 39 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.1.22. Lượng CO2 thu được : Độ lên men biểu kiến đối với bia vàng từ 60% đến 65%, độ lên men thực luôn nhỏ hơn độ lên men biểu kiến; ta chọn độ lên men thực là 58%. Vậy lượng chất khô hòa tan đã lên men là : (kg) Phần lớn các chất lên men được trong dịch lên men là disaccarit. Nên quá trình lên men được biểu diễn bởi phương trình : C12H22O11 + H2O à 2C6H12O6 342 2C6H12O6 à 4 C2H5OH + 4CO2 + Q 176 Lượng CO2 sinh ra : (kg). Hàm lượng CO2 trong bia chiếm 0,4%: (kg) Vậy lượng CO2 tự do thu hồi được : 21,02 - 2,25= 18,77(kg) 4.2.1.23. Lượng men thu hồi : Cứ 100 lít dịch lên men thì thu được 2 lít bã men có độ ẩm 85%, trong số đó chỉ có 50% lượng sữa men thu hồi dùng làm men giống, số còn lại được sử dụng vào mục đích khác. Lượng sữa men thu hồi được: Lượng sữa men dùng làm giống: (kg) (kg) Lượng sữa men dùng làm phế liệu: 12,26 – 6,13 = 6,13 (kg) 4.2.1.24. Lượng enzym cần dùng: Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 40 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Sử dụng tỉ lệ enzym Termamyl là 0,10% so với lượng gạo đem nấu: menzym = (kg) Ceremix 2XL và Neutraza mỗi loại là 0,05% so với lượng malt đem nấu ta có: menzym = (kg) 4.2.2. Kế hoạch sản xuất của nhà máy: - Theo quy trình nấu đã chọn ở mục (3.2.3), thời gian thực hiện một mẻ nấu là 180 phút, nhưng vì nồi malt và nồi gạo tiến hành song song nên thực tế nấu chỉ có mẻ đầu tiên mất 180 phút, còn các mẻ sau mất 130 phút. Thời gian bơm sang thiết bị lọc 20 phut. Do đó, chọn số mẻ nấu trong một ngày là 9 mẻ. - Phân xưởng nấu và chiết rót làm việc 3 ca trong một ngày. Riêng đối với phân xưởng lên men, do đặc thù của công nghệ nên làm việc liên tục. - Nhà máy làm việc 12 tháng trong một năm. Công nhân được nghỉ ngày chủ nhật và các dịp lễ tết. Bảng 4.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy Tháng Số ngày làm việc Số ca làm việc/ tháng Số mẻ nấu/ tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm 25 20 27 24 25 26 27 26 25 26 26 27 304 75 60 81 72 75 78 81 78 75 78 78 81 912 22 5 18 0 24 3 21 6 22 5 234 24 3 234 22 5 234 23 4 243 2736 4.2.3. Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày : Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 41 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Như đã tính ở phần (4.2.1.17), từ 100 kg nguyên liệu ban đầu sản xuất được 562,70 lít bia thành phẩm. Như vậy, với năng suất 90 triệu lít/năm thì lượng nguyên liệu cần dùng cho một năm là: (kg) Lượng nguyên liệu cần cho một ngày là: (kg) 4.2.3.1. Lượng nguyên liệu ban đầu - Malt : (kg) - Gạo: (kg) 4.2.3.2. Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch -Malt: -Gạo: (kg) (kg) 4.2.3.3. Lượng nguyên liệu sau nghiền -Malt: -Gạo: (kg) (kg) 4.2.3.4. Lượng dịch đường đun sôi: (lít) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 42 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.3.5. Lượng dịch đường sau houblon hoá ở 100ο C: (lít) 4.2.3.6. Lượng dịch sau lắng trong: (lít) 4.2.3.7. Lượng dịch lên men: (lít) 4.2.3.8 Lượng bia sau lên men chính: (lít) 4.2.3.9. Lượng bia sau lên men phụ : (lít) 4.2.3.10. Lượng bia sau lọc: (lít) 4.2.3.11. Lượng bia sau ổn định: (lít) 4.2.3.12. Lượng bia sau chiết, đóng nắp: (lít) 4.2.3.13. Lượng bia sau thanh trùng: (lít) 4.2.3.14. Lượng hoa houblon cần dùng: - Dạng hoa viên: (kg) - Dạng cao hoa: (kg) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 43 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.3.15. Lượng bã nguyên liệu: (kg) 4.2.3.16. Lượng bã hoa: (kg) 4.2.3.17. Lượng men giống (lít) 4.2.3.18. Lượng sữa men thu hồi: (lít) 4.2.3.19. Lượng CO2 thu hồi: (lít) 4.2.3.20 . Lượng cặn lắng: 4.2.4. Tính chi phí bao bì 4.2.4.1. Lượng vỏ chai Nhà máy dùng chai có dùng tích 0,5 lít và sử dụng lại chai cũ. Chọn 30 ngày chai quay về. Lượng vỏ chai cần dùng trong một ngày là: (chai) à Lượng vỏ chai cần dùng trong 30 ngày là: x 30 = 17763150(chai) Trong quá trình chiết rót có nhiều nguyên nhân làm cho chai bị hư hỏng. Do đó thực tế phải tính thêm phần hao hụt (5%). Lượng chai hao hụt trong 30 ngày: 17763150 x 0,05 = 888158 (chai). Lượng chai trong 1 năm: 17763150 + 888158 x 12 = 28421046 (chai). 4.2.4.2. Lượng nắp chai Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 44 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Mỗi chai có một nắp và chọn tiêu hao 3%, do đó số lượng nắp trong 1 năm: (cái). 4.2.4.3. Két đựng chai Nhà máy sử dụng két nhựa 20 chai/két. Lượng két cần trong một vòng: (két) Lượng két hao hụt là 1%, do đó lượng két cần bổ sung trong 1 năm: 888158 x 0,01 x 12= 106579 (két) Số két cần cung cấp cho 1 năm: 888158 + 106579 = 994737 (két/năm). 4.2.4.4. Nhãn Mỗi chai có một nhãn, nên chọn số nhãn bằng số nắp: 185399992(nhãn) 4.3. Lập bảng tổng kết Bảng 4.3. Bảng tổng kết cân bằng vật chất Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Nguyên liệu, bán thành Đồ án tốt nghiệp 45 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Tính cho Tính cho 1 Tính cho 1 Tính cho 1 phẩm, thành phẩm, phế TT 100kg mẻ ngày năm 4 liệu 1 2 3 4 5 Nguyên liệu ban đầu (kg) Malt 57,6 3507,52 31567,72 9596586,88 Gạo 35,4 2338,35 21045,15 Malt 59,39 3471,86 31246,78 9499021,12 Gạo 39,60 2314,97 20834,70 Malt 58,80 3437,37 30936,37 9404656,48 Gạo 39,21 2292,17 20629,51 6271371,04 731,35 42753,80 384784,22 116974402,9 648,97 37937,97 341441,74 103798289 6397725,6 Nguyên liệu sau làm sạch (kg) 6333748,8 Nguyên liệu sau nghiền (kg) Dịch đường đun sôi (lít) Dịch đường sau houblon hoá (lít) 6 Dịch sau lắng trong (lít) 637,80 37284,99 335564,88 102011723,5 7 Dịch lên men (lít) 613,12 35842,23 322580,03 98064329,12 597,79 34946,05 314514,47 95612398,88 594,80 34771,26 312941,35 95134170,4 8 9 Lượng bia non sau khi lên men chính (lít) Bia sau lên men phụ và tàng trữ (lít) 10 Lượng bia sau lọc (lít) 588,85 34423,43 309810,88 94182507,52 11 Lượng bia sau ổn định (lít) 585,90 34250,98 308258,80 93710675,2 12 Lượng bia thành phẩm (lít) 562,70 32894,74 296052,62 89999999,99 117,61 6875,33 13 Lượng bã malt nguyên liệu (kg) 61877,99 18810908,96 14 Lượng cặn lắng (kg) 0,183 10,7 96,28 29269,12 15 Lượng cao hoa (kg) 0,17665 10,33 92,94 28253,76 16 Lượng hoa viên (kg) 0,17291 10,11 90,97 27654,88 17 Lượng CO2 thu hồi (kg) 18,77 1097,27 9875,43 3002130,72 18 Lượng men giống (lít) 6,13 358,35 3225,17 980451,68 19 Lượng sữa men thu hồi (lít) 12,26 716,70 6450,34 1960903,36 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / 20 Lượng chai (cái) 592105 28421046 năm SVTH Hoàng Hương Bình – 12H2LT 21 : Nguyễn Lượng nắp (cái) 609868,39 185399992 22 Lượng két (cái) 23 Lượng nhãn (cái) 29605,25 8999996 609868,39 185399992 Đồ án tốt nghiệp Chương 5 46 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1. Công đoạn xử lý nguyên liệu 5.1.1. Tính xilô Xilô có dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng α = 45o, được chế tạo bằng thép, chọn hệ số chứa đầy: φ = 0,9. Thể tích xilô: V = VT + VN = Trong đó: V : Thể tích xilô VT : Thể tích phần hình trụ: . VN : Thể tích phần hình nón: m : khối lượng nguyên liệu cần xử lí, kg ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3 Với: d là đường kính ống tháo liệu Mà: Chọn: h2 = 3D và Suy ra: (*) Hình 5.1: Xilô chứa nguyên liệu 5.1.1.1. Tính xilô chứa malt Dự tính malt nhập về đủ để sản xuất trong 1 tháng và được bảo quản trong 6 xilô. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 47 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Theo bảng 4.3, lượng malt cần dùng trong 1 ngày là: 31567,72(kg). Vậy lượng malt bảo quản của 1 xilô trong 1 tháng: (kg) Khối lượng riêng của malt: ρ = 600 (kg/m3). [8, tr. 32] (m3). Thể tích thực của xilô: = 350,75 à D = 5,21 Từ (*) ta có: Vậy ta có: - Đường kính phần hình trụ : D = 5,21 (m). - Đường kính ống tháo liệu : d = D/10 =0,521 (m). - Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,5 (m). - Chiều cao phần hình trụ : h2 = 15,63 (m). - Chiều cao chóp : h1 = 2,34 (m). Vậy chiều cao của xilô chứa:H = h1 + h2 + h = 18,47 (m). - Số lượng : 6 cái 5.1.1.2. Tính xilô chứa gạo Theo bảng 4.3, lượng gạo cần dùng trong 1 ngày là: 21045,15(kg). Dự tính gạo nhập về nhà máy được bảo quản trong xilô khoảng 15 ngày và được bảo quản trong 2 xilô. Lượng gạo cần bảo quản trong xilô: 21045,15 × 15 = 315677,25 (kg). Khối lượng riêng của gạo: ρ = 680 (kg/m3). Thể tích thực của xilô: [7, tr 132] (m3). Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 48 Từ (1) ta có: GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch = 257,91 Suy ra: - Đường kính phần hình trụ : D = 4,7 (m). - Đường kính ống tháo liệu : d = 0,47 (m). - Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,4 (m). - Chiều cao phần hình trụ : h2 = 14,1 (m). - Chiều cao chóp : h1 = 2,12 (m). Vậy chiều cao của xilô chứa: H = h1 + h2 + h = 1,51 + 10,08 + 0,3 = 16,62(m). Số lượng: 2 xilô. 5.1.2. Máy làm sạch nguyên liệu Để làm sạch malt và gạo ta sử dụng chung 1 loại thiết bị. Theo bảng 4.3, tổng lượng nguyên liệu phải làm sạch trong 1 mẻ là: 3507,52 + 2338,35 = 5845,87 (kg) Thời gian nấu trong một mẻ là 160 phút, thời gian xử lý phải nhỏ hơn thời gian nấu nên ta chọn thời gian làm sạch là: 90 phút. Năng suất của máy làm sạch (Ntb) Ntb = = 3897,25 (kg/h)= 3,9 (tấn/h) Chọn máy làm sạch STC – 40 với các thông số kỹ thuật sau [12, tr 30]. - Năng suất tối đa : 6 - 7 tấn/h - Kích thước : 1500 x 1100 x 3760 mm - Công suất điện : 4,6 kW Số lượng máy cần, chọn sẽ là: n= = = 0,65 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 49 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Vậy chọn 1 thiết bị. 5.1.3. Máy nghiền nguyên liệu 5.1.3.1. Máy nghiền malt Theo bảng 4.3, lượng malt cần nghiền trong một mẻ là: 3471,86 (kg) Theo công nghệ, thời gian hoàn thành 1 mẻ nấu là 160 phút. Do đó, chọn thời gian nghiền tối đa là 2 giờ. Vậy năng suất của máy nghiền malt là: (kg/h) -Chọn máy nghiền trục ф-3M với các đặc tính sau: [10, tr.87] -Kích thước trục nghiền D × L : 0,3 × 0,6 -Năng suất một cặp trục : 2000 kg/h -Công suất tối đa trên cặp trục : 23 kW -Kích thước :1700 × 1500 × 1600 (mm) Số lượng thiết bị: . Vậy chọn 1 thiết bị. 5.1.3.2. Máy nghiền gạo Theo bảng 4.3, lượng gạo cần nghiền trong một mẻ là: 2314,97 kg. Chọn thời gian nghiền tối đa là 2 giờ Vậy năng suất của máy nghiền gạo là: (kg/h) = 1,16 (tấn/h) Chọn máy nghiền búa nhãn hiệu ф-1M với các thông số kỹ thuật sau: [10, tr.87] - Năng suất : 2 tấn/h Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 50 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch - Kích thước lỗ sàng : 2,3,4,6,8 mm - Hình dáng lỗ : tròn - Công suất cần thiết của rôto : 23kw - Kích thước của máy : 1.700 2200 2620 mm - Tốc độ quay của trục máy : 2950 vòng/ phút - Búa (số búa/ số hàng) : 54/6 Số lượng thiết bị: . Vậy chọn 1 thiết bị. 5.1.4. Tính bunke Bunke có thể tích đủ để chứa lượng nguyên liệu sản xuất 1 mẻ, dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng = 45o, được chế tạo bằng thép, chọn hệ số chứa đầy . Tương tự như ở mục (5.1.1), thể tích bunke chứa là: V = VT + VN = Trong đó: V : là thể tích bunke, m3 VT : là thể tích phần hình trụ, m3 VN : là thể tích phần hình nón, m3 m : là khối lượng nguyên liệu cần xử lý, kg : là khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3 - Thể tích phần hình nón cụt: Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 51 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Với: d là đường kính ống tháo liệu D là đường kính bunke h1 là chiều cao phần hình nón cụt. - Thể tích phần hình trụ: Với: h2 là chiều cao phần hình trụ h là chiều cao ống tháo liệu. Mà: Hình 5.2 : Bunke chứa nguyên liệu , chọn: , Suy ra 5.1.4.1. Bunke chứa malt Theo bảng 4.3, lượng malt cần chứa 1 mẻ là: 3471,86 (kg). Khối lượng riêng của malt: 600 (kg/m3) [8, tr 32]. Vậy thể tích của bunke chứa malt là: Do đó: Suy ra: - Đường kính bunke chứa malt : D = 1,77(m) - Ðường kính ống tháo liệu : d = 0,18(m) - Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 52 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch - Chiều cao thân bunke : h2 = 2,3(m) - Chiều cao phần đáy chóp : h1 = 0,8 (m). Chiều cao toàn bộ bunke: H = h2 + h1 + h = 2,3 + 0,8 + 0,3 = 3,4 (m). Chọn 2 bunke: + 1 bunke để chứa malt trước khi nghiền + 1 bunke để chứa malt sau khi nghiền. 5.1.4.2. Bunke chứa gạo Theo bảng 4.3, lượng gạo cần chứa cho 1 mẻ là: 2314,97 (kg). Khối lượng riêng của gạo: kg/m3 [10, tr 132]. (m3). Vậy thể tích của bunke chứa gạo là: Do đó: Suy ra: - Ðường kính bunke chứa gạo là : D = 1,49(m) - Ðường kính ống tháo liệu : d = 0,15 (m) - Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3(m) - Chiều cao thân bunke : h2 = 1,94 (m) - Chiều cao chóp : h1 = 0,67 (m). Chiều cao toàn bộ bunke: H = h2 + h1 + h = 1,94 + 0,67 + 0,3 = 2,91 (m). Chọn 2 bunke: + 1 bunke để chứa gạo trước khi nghiền + 1 bunke để chứa gạo sau khi nghiền. 5.1.5. Cân nguyên liệu Chọn cân điện tử nhãn hiệu WG của hãng OVIM - Ý. Khối lượng lớn nhất của một lần cân mà cân có thể cân được là 100 kg. Chọn kích thước cân : D = 600, H = 1.000 Số lượng: 2 cái + Một cái dùng để cân malt Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 53 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch + Một cái dùng để cân gạo 5.1.6. Tính cơ cấu vận chuyển Quá trình vận chuyển từ vị trí nhập liệu đến thiết bị nấu trong nhà máy đi theo sơ đồ sau : Nguyên liệu → gàu tải → vít tải → xilo → vít tải → gàu tải → máng tự chảy → máy làm sạch → gàu tải → vít tải → máng tự chảy → bunke → tự chảy →máy nghiền → gàu tải → máng tự chảy → bunke → gàu tải → máng tự chảy → thiết bị nấu. 5.1.6.1. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu Công suất cần thiết của động cơ truyền động cho gàu tải là: Nđc= Với : , Kw [2, tr.115] Q: năng suất của gàu tải, tấn/h. H: chiều cao nâng của gàu tải, m : hiệu suất của gàu tải, η = 0,7. a. Gàu tải nguyên liệu lên xilô ( G1 ) Chọn 2 gàu tải: 1 cái dùng vận chuyển malt lên xilô malt, 1 cái dùng vận chuyển gạo lên xilô gạo. + Lượng malt nhập vào một đợt là: 947031,6 kg/đợt + Lượng gạo nhập vào một đợt là: 315677,25 kg/đợt Chọn thời gian chuyển nguyên liệu malt một đợt (là một tháng một lần) từ dưới đất lên xilô là 12 tiếng. Năng suất cần thiết của gàu tải là Gàu tải malt: (tấn/h). Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 54 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Chọn thời gian chuyển nguyên liệu gạo một đợt (là 15 ngày một lần) từ dưới đất lên xilô là 4 tiếng. Năng suất cần thiết của gàu tải là Gàu tải gạo: (tấn/h). Chọn gàu tải vận chuyển hạt loại I theo các thông số kĩ thuật sau: - Năng suất : - Chiều rộng tấm băng ( B ) 100 tấn/h : 400mm - Chiều rộng gàu ( b ) : 350 mm - Chiều cao gàu ( h ) : 400 mm - Tấm với gàu ( l ) : 350 mm - Chiều cao nâng của gàu [2, tr 110] : 21,5 m - Gàu làm bằng thép lá có chiều dày : 0,7 mm Chọn 2 gàu tải. 1 để vận chuyển malt, 1 để vận chuyển gạo. b. Gàu tải đưa nguyên liệu đi xử lý và vào các nồi nấu Để tiện lợi cho việc gia công thì chọn một loại gàu tải để vận chuyển các loại nguyên liệu nhưng khác chiều cao vận chuyển. Theo bảng 4.3 khối lượng cần tải lớn nhất của một mẻ là 3507,52 (kg) nên chọn gàu tải dựa vào khối lượng đó. Thời gian tải nguyên liệu sau làm sạch của một mẻ là 90 phút và thời gian tải bột của một mẻ là 120 phút. Vậy chọn thời gian tải nguyên liệu lớn nhất của gàu trong 1 mẻ là: 120 phút. Năng suất tối thiểu của gàu tải là: (kg/h) = 1,75 (tấn/h). Chọn gàu tải loại với các thông số kĩ thuật sau: [2, tr 110] - Năng suất của gàu: : 3,5 tấn/h. - Chiều rộng tấm băng (B) :125mm. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 55 - Chiều rộng gàu (b) :110mm. - Tầm với gàu (l) :110mm. - Chiều cao gàu (h) :132mm. GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Vậy chọn 7 gàu tải: + 1 gàu tải chuyển nguyên liệu lên máy làm sạch.(G2) Chiều cao nâng của gàu tải là: H = 4,4 m. Công suất động cơ: Nđc = + 2 gàu tải chuyển nguyên liệu từ máy làm sạch lên bunke.(G3) Chiều cao nâng của gàu tải gạo là: H = 10 m. Công suất động cơ: Nđc= Chiều cao nâng của gàu tải malt là: H = 10,90 m. Công suất động cơ: Nđc= + 2 gàu tải chuyển bột lên bunke chứa.(G4) Chiều cao nâng của gàu tải bột gạo là: H = 10 m. Công suất động cơ: Nđc= Chiều cao nâng của gàu tải bột malt là: H = 10,90 m. Công suất động cơ: Nđc= + 2 gàu tải chuyển bột lên nồi nấu.(G5) Chiều cao nâng của gàu tải bột gạo là: H = 3,6 m. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 56 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Công suất động cơ: Nđc= Chiều cao nâng của gàu tải bột malt là: H = 4,1 m. Công suất động cơ: Nđc = 5.1.6.2. Vít tải vận chuyển nguyên liệu Năng suất của vít tải Q = 3600.F.v. ρ (kg/giờ) [12, tr 78] (m2) Trong đó: F: tiết diện ngang do vật liệu chiếm chỗ : F = D: đường kính cánh vít (m) chọn D = 0,4m 2 � : hệ số chứa vật liệu trong thành máng, �= 0,4 [12 , tr 78] K: hệ số chỉ sự giảm tiết diện do góc nghiêng đặt vít tải, do vít tải đặt song song với mặt phẳng ngang nên α=00 nên K = 1. [12 , tr 78] V: vận tốc chuyển động của vật liệu dọc theo trục vít, v = (m/s) S: bước vít (m), S = 0,8D (m) n: số vòng quay trong một phút ρ : khối lượng riêng của vật liệu, vì ρmalt < ρgạo, chọn ρ = 600kg/m3 Từ các công thức trên suy ra được Q = 47. D2.S.n.ρ.�.K (kg/giờ) [12 , tr 78] Nên số vòng quay của trục vít trong một phút: n= (vòng/phút) Công suất của động cơ là: N = Trong đó: ( L .C + H) (kW) [12 , tr 78] L : chiều dài vận chuyển, m Q : năng suất của vít, (tấn/h) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch H: chiều cao vận chuyển so với mặt phẳng ngang, m C: hệ số trở lực của máng, C = 2. [12 , tr 78] a. Vít tải chuyển nguyên liệu từ gàu tải vào các xilô chứa Chọn năng suất của vít tải bằng năng suất của gàu tải liệu lên xilô : 100 (tấn/h) Đường kính cánh vít : chọn D = 0,4m Bước vít: S = 0,8D = 0,8 x 0,4 = 0,32 (m) Số vòng quay của trục vít trong một phút : n= = = 173,15 (vòng/phút) Chiều dài vận chuyển: L = 9,3 m Năng suất của vít: Q = 100 (tấn/h). Chiều cao vận chuyển so với mặt phẳng ngang: H = 20,8 m. Công suất của động cơ: N = ( L.C + H)= (kw) Số lượng: 2 cái. b. Vít tải chuyển nguyên liệu từ xilô vào máy làm sạch Chọn năng suất vận chuyển của vít tải bằng với năng suất của máy làm sạch. Q = 3,5 (tấn/h) Đường kính cánh vít : chọn D = 0,2m Bước vít: S = 0,8D = 0,8.0,2 = 0,16 (m) Số vòng quay của trục vít trong một phút : n= = 48,48 (vòng/phút) Chiều dài vận chuyển : L = 13,5 m Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 58 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Năng suất của vít: Q = 3,5 (tấn/h). Chiều cao vận chuyển so với mặt phẳng ngang : H = 0,5 m. Công suất của động cơ: N = ( L.C + H)= (kW) Số lượng: 1 cái. c. Vít tải chuyển nguyên liệu từ máy làm sạch vào bunke Chọn năng suất vận chuyển của vít tải bằng với năng suất của máy làm sạch. Q = 3,5 (tấn/h) Đường kính cánh vít : chọn D = 0,2m Bước vít: S = 0,8D = 0,8.0,2 = 0,16 (m) Số vòng quay của trục vít trong một phút : n= = 48,48 (vòng/phút) Chiều dài vận chuyển : L = 13,5 m Năng suất của vít: Q = 3,5 (tấn/h). Chiều cao vận chuyển so với mặt phẳng ngang : H = 0,5 m. Công suất của động cơ: N = ( L.C + H)= (kW) Số lượng: 1 cái. 5.2. Công đoạn nấu dịch đường 5.2.1. Nồi nấu nguyên liệu: Gọi: D: Đường kính nồi, m. h2: hiều cao phần thân nồi, m. h1: Chiều cao phần nắp nồi, m. h3 : Chiều cao phần đáy nồi, m. d: đường kính ống tháo dịch Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 59 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch - Chọn: h2 = 2/3D và d = 0,4 m α Góc nghiêng giữa nắp so với mặt ngang là: α = β20o Góc nghiêng giữa đáy so với mặt ngang là: o 30 Hình 5.3: Nồi nấu Chọn tiết diện ống thoát hơi bằng 1/40 diện tích bề mặt bốc hơi lớn nhất, nghĩa là : Với h1 = D − Dth .tg 20 0 2 , Sth= ,do vậy: D Dth = 40 D−d .tg 30 0 h3 = 2 VT = π - Thể tích phần hình trụ: D2 2 2 1 D = D 3 .π = D 3 .π 4 3 12 6 (m3) - Thể tích phần đáy (hình nón): 2  D 2 Dd d 2  1 1  = π ( D 3 − d 3 )tg 30 0 V D = πh3  + + 3 4 4  24  4 (m3). Vậy, thể tích nồi nấu là:Vnồi = VT + VD = = (m3) (∗∗) 5.2.1.1. Nồi nấu gạo Theo bảng 4.3, lượng gạo mang vào nấu một mẻ là :2292,17kg - Lượng malt lót nồi bằng 10% so với lượng gạo của một mẻ nấu : malt lót nồi = 2292,17 × 10%= 229,22 (kg) + Khối lượng riêng của gạo : ρ = 680 kg/ m3. + Khối lượng riêng của malt : ρ = 600 kg/ m3 - Thể tích malt chiếm : Vm = - Thể tích gạo chiếm : = 0,38 (m3) = 3,37 (m3) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT β = Đồ án tốt nghiệp 60 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch + Tỉ lệ malt: nước = 1kg : 3,5 lít. + Tỉ lệ gạo: nước = 1kg : 4 lít. - Thể tích nước nấu : 2292,17 × 4 + 229,22 × 3,5 = 9970,95 (lít) ≈ 9,97(m3) - Tổng thể tích nguyên liệu cần nấu một mẻ ở nồi gạo là: V = Vm + VG + Vnước = 0,38 + 3,37+ 9,97 = 13,72 ( m3 ) Vì nồi gạo trải qua quá trình đun sôi nên dịch cháo dễ trào lên ống thoát hơi. Ta chọn hệ số chứa đầy của nồi φ = 0,8. Vậy thể tích thực của nồi: ( m3 ) = 17,15 ( m3 )à D = 3,06 m Theo (**) ở 5.2.1, ta có :Vnồi = + Chiều cao thân trụ : h2 = 2D/3 = 2,04 (m) + Chiều cao đáy nồi : h3 = tg200 = 0,48(m ) + Đường kính ống thoát hơi : Dth = 0,48 (m) à Chiều cao nắp nồi: h1 = D − Dth × tg 20 0 2 = 0,47 m) Vậy chiều cao của nồi gạo là: H = h1 + h2+ h3 = 2,99 (m) Số lượng 1 nồi. - Chọn cánh khuấy: [1, tr 625] + Dạng cánh khuấy mỏ neo + Đường kính cánh khuấy : D’ = 3D/4 =2,3 (m) + Công suất động cơ: 6,5 kW + Tốc độ quay: 34 vòng/ph 5.2.1.2. Nồi nấu malt Nồi này vừa nấu malt vừa hội cháo nên cần có thể tích đủ chứa lượng cháo malt còn lại và lượng dịch từ nồi gạo chuyển sang. Theo bảng 4.3, lượng malt nấu một mẻ: 3437,37 (kg) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 61 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Trong đó, lượng malt thực được chuyển vào nồi nấu malt là: 3437,37– 229,22 = 3208,15 (kg) = 5,35( m3) - Thể tích malt chiếm : Vm = - Thể tích nồi gạo chiếm: VG = 13,72(m3) - Thể tích của nước nấu phần malt: 3208,15 × 3,5= 11228,53 (lít) = 11,23 (m3) - Tổng thể tích của nguyên liệu chứa trong một mẻ : V= Vm + Vnước + VG = 5,35 + 11,23 + 13,72 = 30,3 (m3) Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị φ = 0,8 (m3) - Vậy thể tích thực của nồi : VT = = 37,88 (m3) Theo (**) ta có :Vnồi = Do đó, ta có đường kính nồi malt là: D = 3,99(m) + Chiều cao thân trụ : h2 = (m ) tg300 = 1,04 (m ) + Chiều cao đáy nồi : h3 = + Đường kính ống thoát hơi : Dth = 0,63 (m) à Chiều cao nắp nồi: h1 = D − Dth tg 20 0 2 = 0,61 (m ) Vậy, toàn bộ chiều cao của nồi malt là: H = h1 + h2 +h3 = 0,61 + 2,66 + 1,04= 4,31 (m) Số lượng 1 nồi. - Chọn cánh khuấy : [1,tr 624] + Dạng cánh khuấy mỏ chèo + Đường kính cánh khuấy: DK = = 2,99(m) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 62 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch + Công suất động cơ: 4,6 kW + Tốc độ quay: 38 vòng/ph. 5.2.1.3. Nồi nấu nước nóng Nồi có thể chứa lượng nước cần dùng cho một mẻ nấu và rửa bã. - Thể tích nước nấu một mẻ: 9,97 + 11,23 = 21,2 (m3). 1 1 × - Thể tích nước rửa bã: Vrửa bã = 3 Vnước nấu = 3 21,2= 7,1 (m3) Vậy lượng nước cần dùng cho một mẻ nấu kể cả nước rửa bã: 21,2 + 7,1 = 28,3 (m3) Chọn hệ số chứa đầy : ϕ = 0,8 (m3) - Thể tích thực của nồi : VT = = 35,38 à D = 3,9 (m) Theo (**) ta có, VT = Do đó, ta có đường kính nồi là: D = 3,9(m) + Chiều cao thân trụ : h2 = (m ) + Chiều cao đáy nồi : h3 = tg300 = 1,01 (m ) + Đường kính ống thoát hơi : à Chiều cao nắp nồi: Dth = 0,62 (m) D − Dth × tg 20 0 2 h1 = = 0,6 (m) Vậy, toàn bộ chiều cao của nồi nấu nước nóng là: H = h1 + h2 +h3 = 0,6 + 2,6 + 1,01 = 4,21(m). Số lượng 1 nồi. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 63 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 5.2.1.4. Nồi houblon hóa Có cấu tạo về cơ bản giống nồi nấu nguyên liệu, chỉ khác là bộ phận trao đổi nhiệt bên trong có dạng ống chùm và không có cánh khuấy. Theo bảng 4.3, thể tích dịch đường đun sôi/mẻ: 42753,80 lít ≈ 42,75 (m3) Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị: (m3) àVnồi = = 53,44 à D =4,47(m) Theo (**) ta có :Vnồi = Do đó, ta có đường kính nồi là: D = 4,47(m) + Chiều cao thân trụ : h2 = = 2,98(m ) tg300 = 1,17(m ) + Chiều cao đáy nồi : h3 = + Đường kính ống thoát hơi : à Chiều cao nắp nồi: Dth = 0,71 (m) D − Dth × tg 20 0 2 h1 = = 0,68 (m) Vậy, toàn bộ chiều cao của nồi nấu nước nóng là: H = h1 + h2 +h3 = 0,68+2,98+1,17 = 4,83 (m). Số lượng 1 nồi - Các thông số kỹ thuật khác của các nồi là: + Chiều dày nắp nồi làm bằng thép không rỉ : 4 mm + Chiều dày lớp vỏ trong : + Chiều dày lớp vỏ ngoài : 4 mm + Khoảng cách giữa hai lớp vỏ : 4 mm 50mm + Kích thước cửa tiếp liệu 600 x 400 mm. + Đường kính ống cấp hơi đốt : 200mm. + Đường kính ống tháo nước ngưng : 30mm. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 64 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 5.2.2. Thiết bị lọc khung bản Khối cháo sau khi đường hoá xong được bơm qua thiết bị lọc khung bản. Thể tích dịch đường cần đi lọc bằng thể tích khối cháo trong nồi malt: 30,3 (m 3) Chọn thời gian lọc và rữa bã là : 2h Năng suất cần có của thiết bị lọc là Chọn thiết bị lọc khung bản nhãn hiệu XZ400/1500-30U. [16] Với các thông số kĩ thuật sau : Năng suất : 16 (m3/h) Diện tích bề mặt lọc: 400 (m3) Số lượng bản lọc: 99 cái Kích thước bản: 1500(mm) x 1500 (mm) Áp suất làm việc: 0,5 (Mpa) Công suất động cơ điện: 5,5 (kw) Khối lượng : 3257 (kg) Kích thước thiết bị: 9100 x 2000 x 1820 (mm) Số lượng Chọn 1 cái 5.2.3. Thùng trung gian chứa dịch đường sau khi lọc Chọn thùng hình trụ, đáy hình nón, làm bằng thép không gỉ, có lớp bảo ôn để tránh tổn thất nhiệt, hệ số chứa đầy Thùng có thể tích đủ chứa dịch đường để bơm vào thiết bị houblon hóa trong 1 mẻ. Theo bảng (4.3), thể tích dịch đường đi houblon hóa trong 1 mẻ: Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 65 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Vdịch đường = 42753,80 (lít) = 42,75(m3) Chọn thùng chứa hình trụ, đáy hình nón Chiều cao phần trụ: h2 = góc nghiêng đáy nón là 300 Vậy V =1,28 D3 – 0,00184 (m3) Nên: D = 2,56 (m) à h2 = 3,41 (m) Chọn đường kính ống tháo dịch : d = 0,3 m Chọn chiều cao ống tháo dịch Chiều cao đáy nón : h1 = 0,2 m tg 300 :h = = 0,65(m) Hình 5.5: Thùng chứa trung gian Vậy, chiều cao toàn bộ thùng chứa bã: 3,41+ 0,2 + 0,65= 4,26 (m) Chọn 1 thùng 5.2.4. Thiết bị lắng trong [5, tr 368] Nhà máy dùng thiết bị Whirlpool để lắng trong dịch đường. Thiết bị là một thùng thép có dạng hình trụ. Đáy hơi nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang . Dịch đường theo ống chuyển vào thiết bị ở nửa phần dưới theo phương tiếp tuyến, vận tốc dịch đường vào thiết bị phải đạt 10-14 m/s. 2 1 : Ống thoát hơi h1 α 2 : Cửa quan sát 3 : Ống dẫn dịch đường vào vận tốc 1 4 8 3 h2 4 : Ống báo mức dịch đường 5 : Cửa vệ sinh 6 : Van xả cặn ho H 5 D 7 6 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 66 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Hình 5.6: Thiết bị lắng Whirlpool 7 : Ống tháo dịch đường 8 : Ống nước vệ sinh Thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng trong bằng thể tích dịch đường sau khi houblon hoá của một mẻ. Theo bảng 4.3, thể tích dịch đường sau khi houblon hóa: 37937,97(lít) = 37,94(m3) Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị : (m3) Thể tích thiết bị : VT = Chọn tỉ lệ giữa chiều cao và đường kính của thiết bị là : Chọn góc nghiêng nắp thùng: VT = = =300 = 47,43 (m3) Suy ra: D = m. Chiều cao thùng: H = m. Đường kính ống thoát hơi: d = Chiều cao nắp: h = m. m. Chiều cao thùng lắng : H + h = 4,41 + 0,25 = 4,66 (m) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 67 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Chọn cửa đưa dịch vào đặt ở chiều cao bằng 1/4 H, do hC = (m) Chọn ống dẫn dịch đuờng vào thiết bị có : d = 50 mm, Bề dày ống: 5 mm Chọn đường ống dẫn dịch ra : d = 50 mm Ta có, lưu lượng dịch đường chảy qua ống được tính theo công thức : V = 0,785w d2 [3, tr 369] Trong đó: w : tốc độ trung bình của dịch đường chọn: w = 14m/s V = 0,785 14 0,052 = 0,027 (m3/s) = 98,91 (m3/h). Vậy thời gian dịch vào : T= = = 21,01 (phút) Thời gian lắng cặn : 21 phút. Số lượng thiết bị: 1 thiết bị. 5.2.5. Thiết bị làm lạnh Theo bảng 4.3, lượng dịch đuờng đem đi làm lạnh/mẻ: V đ = 37284,99(lít) =37,28 (m3) Theo yêu cầu công nghệ thời gian làm lạnh không quá 1 giờ, chọn: 45 phút Vậy, năng suất làm việc của thiết bị là: =49,71(m3/h) Chọn thiết bị làm lạnh bản mỏng AISI 316 [17] Với các thông số kỹ thuật sau -Năng suất : 15 m3/h - Nhiệt độ ban đầu của glycol : -150C - Nhiệt độ làm lạnh sản phẩm : 90 C -Kích thước bản :1.000 x 250 (mm) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 68 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch -Áp suất làm việc :21 bar -Kích thước : 2.500 x 520 x 1.420 (mm) Số lượng thiết bi: = 3,31 thiết bị. Chọn 4 thiết bị Thời gian làm lạnh: = 37,28 phút 5.2.6. Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu 5.2.6.1. Bơm dịch cháo từ nồi nấu gạo sang nồi nấu malt Theo sơ đồ nấu mục (3.2.3.2), thời gian bơm dịch cháo ở nồi gạo sang nồi malt là: 10 phút . Theo mục (5.2.1.1) thể tích dịch trong nồi gạo là: V = 13,72 m3 Năng suất cần làm việc của bơm : - Chọn bơm ly tâm dẫn động từ hoặc phớt cơ khí hiệu Argal-Italia-Series TMR-ZMR với các thông số + Năng suất [18] : 52 m3/h + Tốc độ quay: 2900 v/phút + Cột áp tới: 45 mH20 + Khối lượng: 210 kg + Công suất động cơ: 0,55 - 7,5Kw, 3Pha 380V, 1Pha 220V + Kích thước : 923 x 340 x 632 mm + Số lượng thiết bị: . Vậy ta chọn 2 bơm 5.2.6.2. Bơm dịch đường hoá đi lọc Thể tích dịch đường cần bơm đi lọc theo mục (5.2.1.2): V = 30,3 m3 . Thời gian bơm dịch đi lọc: 45 phút Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 69 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch (m3/h) Năng suất cần làm việc của bơm: Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-41 [14, tr 372] . Với các thông số kỹ thuật sau : - Năng suất : 41 m3/h - Áp suất làm việc : 0,3 MPa - Tốc độ quay : 2.910 v/phút - Công suất động cơ : 2,2 kW - Ðường kính ống hút / đẩy : 63,5/51 mm - Kích thước : 1477 x 544 x 907 mm - Khối lượng : 39 kg Số lượng thiết bị: . Vậy ta chọn 1 bơm 5.2.6.3. Bơm dịch đường đi houblon hóa Theo bảng (4.3), thể tích dịch đường đi houblon hoá trong 1 mẻ là: 42,75 (m3) Thời gian bơm dịch đi houblon hoá: 20 phút (m3/h) Năng suất cần làm việc của bơm: - Chọn bơm ly tâm dẫn động từ hoặc phớt cơ khí hiệu Argal-Italia-Series TMR-ZMR với các thông số + Năng suất [18] : 52 m3/h + Tốc độ quay: 2900 v/phút + Cột áp tới: 45 mH20 + Khối lượng: 210 kg + Công suất động cơ: 0,55 - 7,5Kw, 3Pha 380V, 1Pha 220V + Kích thước : 923 x 340 x 632 mm + Số lượng thiết bị: . Vậy ta chọn 3 bơm Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 70 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 5.2.6.4. Bơm dịch đường đi lắng trong Thể tích dịch đường bơm đi lắng trong bằng thể tích dịch đường sau khi houblon hoá: V = 37,94 (m3) Thời gian bơm lên thiết bị whirlpool: 21,01 phút (mục 5.2.5) ( m3/h) Năng suất cần làm việc của bơm: N = Số lượng thiết bị là . Chọn 3 bơm với các thông số giống (mục 5.2.7.3) 5.2.6.5. Bơm dịch đường đi làm lạnh Lượng dịch đường bơm đi làm lạnh coi như bằng lượng dịch đường sau khi lắng trong: V = 37,28(m3) Theo mục (5.2.6) thời gian làm lạnh: 37,28 phút Vì có 4 thiết bị làm lạnh nên cần 4 bơm Năng suất cần làm việc của bơm: (m3/h) Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu: [14] BЦH -20 Với các thông số kỹ thuật sau : - Năng suất : 20 m3/h - Áp suất làm việc : 0,3 MPa - Tốc độ quay : 2.900 v/phút - Công suất động cơ : 4 kW - Chiều cao bơm lên : 5,5 m - Ðường kính ống hút / đẩy : 48/48 mm - Kích thước : 985 x 374 x 738 mm - Khối lượng : 100 kg Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 71 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch - Số lượng :1 5.2.6.6. Bơm nước nóng Theo mục (5.2.1.3) lượng nước cần nấu là: 28,3 m3 Chọn thời gian bơm là: 45 phút = 0,75 giờ Năng suất cần thiết của bơm là: N = Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-41 = 37,7(m3/h) [14] Với các thông số kỹ thuật sau : - Năng suất : 41 m3/h - Áp suất làm việc : 0,3 MPa - Tốc độ quay : 2.910 v/phút - Công suất động cơ : 2,2 kW - Ðường kính ống hút / đẩy : 63,5/51 mm - Kích thước : 1477 x 544 x 907 mm - Khối lượng : 39 kg - Số lượng: n = Chọn 1 bơm 5.3. Công đoạn lên men Theo bảng 4.3, lượng dịch lên men/ngày là : 322580,03 (lít) = 322,58 (m3) Mỗi tuần phân xưởng nấu làm việc chỉ 6 ngày nhưng phân xưởng lên men làm việc 7 ngày nên để đảm bảo sự liên tục trong quá trình lên men, lượng dịch lên men cần bơm vào tank lên men trong một ngày là: (m3) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 72 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Chọn 9 dây chuyền lên men, như vậy lượng dịch bơm vào mỗi thùng tiếp liệu (m3). trong một ngày là: Mỗi dây chuyền lên men có các đặc điểm sau: - Các tank đều được chế tạo bằng thép không gỉ. Chọn thùng tiếp liệu, tank lên men chính, tank chứa bia non trước ly tâm có hình dạng, kích thước như nhau. - Tank lên men phụ, tank chứa bia non sau ly tâm, tank chứa bia non sau lên men phụ có hình dạng, kích thước như nhau. 5.3.1. Tank lên men chính Tank lên men chính là thiết bị đặt nằm ngang, có dạng thân trụ, nắp có hình chỏm cầu. Hình 5.7: Thùng lên men chính Gọi - D: đường kính tank, chọn chiều dài tank: l1=1,4D - Chọn chiều dài nắp tank: . Ta có: Thể tích tank: V = Vtrụ + 2Vnắp - Thể tích thân trụ: Vtrụ = - Thể tích phần nắp thiết bị: Vnắp = , m3 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 73 ⇒ Thể tích tank: V = GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch +2 = (***) Chọn hệ số chứa đầy ϕ = 0,8. Từ (***) ta có V = = = 38,4 ⇒ D = 3,06 ⇒ D = 3,06 (m), l1 = 4,28 (m), h = 0,51(m) Tổng chiều dài của tank lên men chính: L = l1 + 2h = 4,28 + 2 0,51 = 5,3(m) Mỗi dây chuyền gồm 4 tank lên men chính và 1 tank dự trữ. Vậy tổng số thiết bị lên men chính của 9 dây chuyền là: 9 x 4 +9= 45 (thùng) 5.3.2. Thùng tiếp liệu Mỗi dây chuyền dùng một thùng tiếp liệu, do đó tổng số thùng cần là: 9 thùng. Hình dạng, kích thước thùng tiếp liệu giống tank lên men chính. D = 3,06 (m), l1 = 4,28(m), h = 0,51(m) 5.3.3. Thùng nhân men giống trong dây chuyền Thùng làm bằng inox, hình trụ đứng, có bộ phận sục khí, ống dẫn dịch đường h1 vào, ống dẫn dịch men ra. Chọn hệ số chứa đầy thùng là: ϕ =0,5. H H Như đã tính lượng dịch đường đưa vào mỗi hệ thống là 30,72 m3, với tỉ lệ giữa dịch h3 đường và dịch men là 92:8 thì thể tích dịch Hình 5.8 : Thùng nhân men giống men cần là: (m3) πD 2 H h D 2 d 2 D × d π( + + ) 4 +3 4 4 4 Thể tích thùng cần là: V = Vtrụ + Vđáy = Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 74 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch D−d tg α Chọn H= 1,3D ; d = D/10; α= 60 ; h1 = 0,1D ; h= 2 0 2600πD 3 + 333πD 3tg α ⇒ V= 8000 = • • D=1,74 (m) H = 1,3 x 1,74=2,36 (m) d= D/10 = 1,74 /10 = 0,174 (m) h1= 0,1 D = 0,1 x 1,74 = 0,174 (m) D−d tg α 2 h= = 1,36 (m) Vậy, chiều cao của thùng nhân men là: 1,36 + 2,36 + 0,174 = 3,894(m) Dùng 9 thùng cho 9 dây chuyền. 5.3.4. Tank chứa bia non trước khi ly tâm Chọn 9 tank với hình dạng, kích thước của mỗi tank giống tank lên men chính: D = 3,06 (m), l1 = 4,28 (m), h = 0,51(m). 5.3.5. Máy li tâm tách men Theo bảng 4.3, lượng dịch sau khi lên men chính /ngày là: 314514,47(lit) = 314,514 (m3), do đó lượng lớn bia non đưa vào máy ly tâm tối đa /ngày là: (m3) Năng suất máy li tâm cần là: = 1,87 (m3/h) = 1870 (lit/h) Chọn 9 máy ly tâm nhãn hiệu BCЦ cho 9 dây chuyền với các thông số kỹ thuật: [12, tr125] -Năng suất : 2000 lít/h - Số vòng quay : 5000 vòng/phút - Số lượng đĩa : 326 cái - Đường kính lớn nhất của đĩa : 106 mm Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 75 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch - Đường kính nhỏ nhất của đĩa : 50 mm - Công suất động cơ : 14 kW - Kích thước : 1500 x 1100 x 1860 mm - Khối lượng : 1412 kg - Số lượng : 9 cái 5.3.6. Tank lên men phụ Theo bảng 4.3 lượng bia non sau lên men chính/ngày là: 314,514 (m 3). Lượng (m3) bia đưa vào thiết bị lên men phụ thực tế là: là: Chọn hệ số chứa đầy của tank là 0,8 Theo (***), ta có : =  D = 3,03 Vậy, D = 3,03 (m), l1 = 1,4 D= 4,24 (m), h = = 0,51(m) L = 5,26 (m). Mỗi dây chuyền dùng 10 thiết bị và 9 thiết bị dự trữ do đó tổng số thiết bị lên men phụ là: 9 x 10 + 9 = 99 (thùng). 5.3.7. Tank chứa bia non sau ly tâm: Chọn 9 tank hình dạng, kích thước giống tank lên men phụ. Kích thước mỗi tank: D = 3,03 (m) L = 5,26 (m). 5.3.8. Tank chứa bia sau lên men phụ: Chọn 9 tank, kích thước của tank :D = 3,03 (m ) L = 5,26 (m). 5.3.9. Thiết bị nuôi cấy nấm men D : đường kính phần thân trụ. h1 : chiều cao phần thân hình trụ. h2 : chiều cao phần nắp hình chỏm cầu. h3 : chiều cao phần đáy hình nón. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 76 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch d : đường kính cửa tháo liệu. Chọn: h1 = D, h2 = 0,2D, d = 0,05 m, α = 60o Hình 5.9 :Thiết bị nuôi nấm men Ta có: h3 = + Thể tích phần thân trụ: + Thể tích phần đáy: Thể tích phần nắp: . V (m3). Vn = Vậy thể tích của thiết bị: Vtb = Vtr + Vđ + Vn = + Vtb = + (m3). à Đường kính của thiết bị: (m) (I) Theo bảng 4.3, lượng men giống đặc cần dùng trong 1 ngày là: 3225,17(lít). Quá trình nuôi cấy nấm men trải qua 2 giai đoạn: nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và nuôi cấy trong sản xuất. Để đạt được lượng men giống này thì lấy 12 lít men giống từ phòng thí nghiệm tiến hành nuôi cấy sản xuất qua 3 cấp: + Cấp 1: từ 12 lít đến 60 lít. + Cấp 2: từ 60 lít đến 400 lít Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 77 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch + Cấp 3: từ 400 lít đến 3225,17 lít. 5.3.9.1. Thiết bị nuôi cấy cấp 1 Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 60 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thùng là: ϕ = 0,5 Thể tích thiết bị là: Vtb = lít = 0,12 (m3). Từ (I) suy ra: (m). (m). (m). (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 0,48+ 0,096 + 0,37 = 0,95 (m). Số lượng thiết bị: 2 thùng. 5.3.9.2. Thiết bị nuôi cấy cấp 2 Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 400 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thùng là: ϕ = 0,5. Thể tích thiết bị là: Từ (I) suy ra: V= (lít) = 0,8 (m3). (m). Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 78 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch (m). (m). (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 1,2 + 0,18 + 0,74 = 2,12 (m). Số lượng thiết bị: 2 thùng. 5.3.9.3. Thiết bị nuôi cấy cấp 3 Chọn 9 thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 3225,17 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thùng là: ϕ = 0,5. Thể tích thiết bị là: (lít) = 6,45 (m3). V= Từ (I) suy ra: (m) (m) h2 = 0,2.D = 0,2 × 1,806 = 0,4816(m) (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 2,41+ 0,48 + 1,52 = 4,41 (m). Vậy số lượng thiết bị là: 2 thùng. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 79 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 5.3.10. Thiết bị thanh trùng dịch đường: Là thùng 2 vỏ hình trụ đứng, truyền nhiệt gián tiếp Thể tích dịch đường cần thanh trùng cung cấp cho một đợt nuôi cấy là: 3225,17(lít) ≈ 3,225 (lít/h). Chọn hệ số chứa đầy thùng là: ϕ = 0,85 ⇒ Thể tích thực của thùng: V= = 3,79 (m3) Tính và chọn giống thiết bị nhân giống ta có: 3,79 (m3) V= ⇒ D = 1,5 (m) ⇒ H=1,3D = 1,95(m). Số lượng: 1 thùng. 5.3.11. Thiết bị lọc bia Theo bảng 4.3, ta có lượng bia cần lọc/ ngày là: 312941,35(lit) = 312,94 m3/ngày = 13,04 m3/h. Chọn thiết bị lọc khung bản nhãn hiệu - Năng suất : 14 m3/h - Diện tích bề mặt lọc : 19,5 m2 - Số lượng bản : 60 - Kích thước bản : (565 x 575) mm - Công suất động cơ : 4,5 kW - Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm2 - Kích thước thiết bị : (2500 x 1080 x 1470) mm - Khối lượng : 1470 kg [14, tr.109] Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp Số lượng thiết bị: 80 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch = 0,93 Vậy chọn 1 thiết bị. 5.3.12. Tính lượng diatomit và thùng phối trộn chất trợ lọc : Chi phí bột diatomit để tạo lớp lọc ban đầu khoảng 500 g/m 2 bề mặt lọc và bổ sung trong quá trình lọc là 50 g/m2. Theo thông số kỹ thuật của thiết bị lọc bia ở mục (5.2.2), diện tích bề mặt lọc là 19,5 m. Như vậy lượng diatomit dùng trong một ngày là: 500 x 19,5 + 50 x 19,5 = 10725 (g) = 10,73 (kg) Thùng phối trộn hình trụ, có dung tích chứa 300 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị: ϕ = 0,8 Chọn đường kính thùng : D = 0,8 (m) πD 2 H Thể tích của thùng là : V = 4 = (lít) = 0,375 (m3) Suy ra, chiều cao của thùng là: H = = 0,75(m). Vậy cần số lượng: 1 thùng. 5.3.13. Tank chứa ổn định bia sau khi lọc trong Tank chứa có cấu tạo và hình dạng giống thiết bị lên men, đặt nằm ngang và có bộ phận sục khí CO2. Số lượng: 8 tank. Theo bảng 4.3, lượng bia sau khi lọc cần chứa / ngày: 309810,88 (lit)= 309,81(m3) Vậy thể tích mỗi tank : Với hệ số chứa đầy ϕ = 0,8 ta có: V = = 33,19 (m3). = 41,5 (m3). Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp Theo (***) ta có: V = 81 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch = 41,5  D = 3,14 à D = 3,14 (m), l1 = 1,4D = 4,4 (m), h = = 0,52 (m)  L = l1 + 2h= 5,44 (m). 5.3.14. Chọn bơm cho phân xưởng lên men 5.3.14.1. Bơm định lượng Theo phần (5.3), lượng dịch/tank lên men chính/ ngày là: 30,72 m3/ngày Năng suất mỗi bơm định lượng cần là: = 1,28 (m3/h) = 1280 (lít/h) Chọn bơm định lượng thể tích dạng Piston hiệu Doseuro-Italia - Type A với các đặc tính: [15] - Năng suất: 1-3800 Lít/h - Công suất động cơ : 0,55 – 3kw - Kích thước: 960 x 820 x 1140 mm - Khối lượng : 146 kg - Số lượng: 9 bơm 5.3.14.2. Bơm bia non vào máy ly tâm 3 Theo mục (5.3.5), ta có: năng suất tối đa của bơm: 1870 (lit/h) = 1,87(m /h) Chọn 9 bơm ly tâm Bơm ly tâm dẫn động từ hiệu Argal-Italia - Series TMB với các đặt tính sau: [15] - Năng suất: 4,2 m3/h - Áp suất làm việc: 0,1Mpa - Tốc độ quay: 2900 vòng/phút - Công suất động cơ: 0,3-0,55 KW - Chiều cao bơm lên : 6 m - Đường kính ống hút /đẩy: 35/35 - Kích thước: 1280 x 340 x 660 (mm) - Khối lượng : 100 kg - Nhiệt độ chất bơm tiêu chuẩn: 60oC - Vật liệu: GFR, PP 5.3.14.3. Bơm bia non vào tank lên men phụ Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 82 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Theo (5.3.6) lượng bia đưa vào thiết bị lên men phụ/ngày là: 269,583 (m 3). = 1,25 (m3/h) Năng suất cần có của bơm là: Chọn 9 bơm ly tâm từ hiệu Argal-Italia - Series TMB như phần (5.3.13.2). 5.3.14.4. Bơm bia đi lọc Theo mục (5.3.11) lượng bia cần lọc trong một ngày là: 312,94 (m 3) Và thời gian cần có để lọc trong 1 ngày là: = 34,77 (h) = 9 (m3/h) Vậy, năng suất cần có của bơm là: Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH -10 với các thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 10 m3/h [15, tr 372] - Áp suất làm việc : 0,2 MPa - Tốc độ quay : 2.860 vòng/phút - Công suất động cơ : 2,2 kW - Chiều cao bơm lên : 2,3 m - Kích thước : (1.055 x 510 x738) mm - Khối lượng : 103 kg. Số lượng thiết bị : Vậy chọn: 1 bơm. 5.3.14.5. Bơm nấm men Theo (4.2.2.20), lượng men giống cần cung cấp/ngày: 3225,17 (lit) = 3,225 (m3) Chọn bơm li tâm nhãn hiệu Argal- Italia - Series TMB với thông số kỹ thuật như trên. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 83 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Số lượng : 1 cái. 5.3.14.6. Bơm nước vệ sinh trong phân xưởng lên men Chọn bơm li tâm nhãn hiệu BЦH -10 với thông số kỹ thuật như trên.(5.3.14.4) Số lượng : 1 cái 5.3.14.7. Bơm bia đi chiết rót Chọn bơm li tâm nhãn hiệu BЦH -10 với thông số kỹ thuật như trên.(5.3.14.4) Số lượng : 1 cái 5.4. Công đoạn hoàn thiện Theo bảng 4.3, lượng bia cần chiết rót trong một ngày là: 296052,62 (lít) Nhà máy sử dụng chai thủy tinh loại 500 (ml). Do đó số lượng chai chiết một ngày là : Phân xưởng chiết rót làm việc một ngày 3 ca, mỗi ca 8 giờ, thời gian nghỉ đổi ca là 30 phút. - Thời gian làm việc phân xưởng chiết rót trong 1 ngày là : 8 x3 - 1,5=22,5 (giờ) - Năng suất tối thiểu của dây chuyền chiết rót: 5.4.1. Máy rửa chai Chọn máy rửa chai kiểu Multiscan - M với các thông số kỹ thuật sau: [19] - Năng suất : 25.000 - 27000 chai/h - Số đầu mang chai : 118 - Số bơm :4 - Công suất động cơ : 30 kW - Kích thước thiết bị : (6500 4500 3400) mm - Khối lượng : 13500 Kg Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 84 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch - Số lượng thiết bị: n = Chọn 1 cái 5.4.2. Máy chiết rót và đóng nắp Chọn chiết rót và đóng nắp nhãn hiệu Bevera, model DCGF với các thông số kỹ thuật sau: [20] - Năng suất : 28000 chai/h - Số lượng vòi : 50 vòi - Công suất động cơ : 7,5 kW - Kích thước : (4600 x 3800 x 2650) mm - Khối lượng : 6800 Kg - Số lượng : 1 cái 5.4.3. Máy rửa két Bia thành phẩm được chiết rót vào chai, chai được bốc vào két. Mỗi két gồm 20 chai. Năng suất cần có của máy rửa két: (két/h) Chọn máy nhãn hiệu б2-AAЯ với các thông số kỹ thuật sau [14, tr 256] - Năng suất : 1700 két/h - Công suất động cơ : 0,6 kW - Tốc độ băng chuyền : 0,48 (m/s) - Kích thước : (4400 - Khối lượng : 645 kg 1083 1175) mm - Số lượng thiết bị: n = Chọn 1 cái 5.4.4. Máy thanh trùng Chọn máy thanh trùng nhãn hiệu Tunel KHS: [21] Với các thông số kĩ thuật: - Năng suất (chai/h) : 30000 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 85 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch - Kích thước thiết bị (mm) : 16000 x 3480 x 2750 - Khối lượng (kg) : 16500 - Công suất (kW) : 25 - Số lượng thiết bị chọn : n = Chọn 1 cái 5.4.5. Máy dán nhãn Chọn máy dán nhãn của hãng Krones 745 [22] Với các thông số kĩ thuật: -Năng suất (chai/h) : 16000 - Kích thước thiết bị (mm) : 2900 x 2000 x 2150 - Công suất (kW) : 18 - Khối lượng (kg) : 1100 - Số lượng thiết bị chọn : n = Chọn 2 thiết bị 5.4.6. Máy bốc chai vào và ra khỏi két Chọn máy bốc chai vào và ra khỏi két nhãn hiệu DECRATING MACHINE_Model Deca MT3_01008 - Năng suất (chai/h) : 15000 - Công suất (kW) : 1,1 - Kích thước (mm) : 3700 x 3050 x 2720 - Số lượng máy : n = Chọn 4 máy (2 máy để bốc chai ra khỏi két, 2 máy để bốc chai vào két) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 86 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 5.4.7. Băng tải vận chuyển chai và kết 5.4.7.1. Băng tải chai: Chọn băng tải chai loại: BЯA – 6 [14, tr 386] - Năng suất (chai/h) : 16000 - Tốc độ băng chuyền (m/s) : 0,35 - Công suất động cơ (kW) : 3 - Kích thước (mm) : 17355 x 200 x 700 - Khối lượng (kg) : 1430 - Số lượng : Chọn 2 băng tải. 5.4.7.2. Băng tải kết: Chọn băng tải kết loại: ЏП1 [14, tr 384] -Năng suất (kt/h) : 3000 -Tốc độ băng chuyền (m/s) : 0,11 - Công suất động cơ (kW) : 1,1 - Kích thước (mm) : 14352 x580 x 700 - Số lượng: Chọn 1 băng tải. Bảng 5 : BẢNG TỔNG KẾT PHẦN TÍNH THIẾT BỊ STT Tên thiết bị Kích thước thiết bị Số CS động (mm) lượng cơ (kW) D = 5210; H= 18470 6 1 Xilo chứa malt 2 Xilo chứa gạo D = 4700; H=16620 2 3 Máy làm sạch nguyên liệu 1500 x1100 x 3760 1 4,6 4 Máy nghiền malt 1700 x 1500 x 1600 1 23 5 Máy nghiền gạo 1700 x 2200 x 2620 1 23 6 Bunke chứa malt D = 1770; H= 3400 2 7 Bunke chứa gạo D = 1490; H= 2910 2 8 Cân nguyên liệu D = 600; H= 1000 2 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 87 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 9 Gàu tải nguyên liệu lên xilo B = 400 2 10 Gàu tải chuyển nguyên liệu lên B = 125 1 B = 125 2 máy làm sạch 11 Gàu tải chuyển nguyên liệu từ máy làm sạch lên bunke 12 Gàu tải chuyển bột lên bunke B = 125 2 13 Gàu tải chuyển bột lên nồi nấu B = 125 2 14 Vit tải chuyển nguyên liệu từ 2 gào tải vào các xilo chứa 15 Vít tải chuyển nguyên liệu từ 1 xilo đến máy làm sạch 16 Vít tải chuyển nguyên liệu sau 1 làm sạch đến bunke 17 Nồi nấu gạo D = 3060; H =2990 1 6,5 18 Nồi nấu malt D = 3990; H = 4310 1 4,6 19 Nồi nấu nước nóng D = 3900; H = 4210 1 20 Nồi houblon hóa D = 4470; H = 4830 1 21 Thiết bị lọc khung bản 9100 x 2000 x 1820 1 22 Thùng chứa dịch đường sau lọc D = 2560; H = 4260 1 23 Thiết bị lắng trong D = 3310; H = 4660 1 24 Thiết bị làm lạnh 2500 x 520 x 1420 4 25 Bơm dich cháo từ nồi gạo sang 923 x 340 x 632 4,5 2 5,5 1 5,5 nồi malt 26 Bơm dịch đường hóa đi lọc 1477x 544 x 907 27 Bơm dịch đường đi houblon hóa 923x 340 x 632 3 5,5 28 Bơm dịch đường đi lắng trong 923 x 340 x 632 3 5,5 29 Bơm dịch đường đi làm lạnh 985 x 374 x 738 4 4 30 Bơm nước nóng 1477 x 544 x 907 1 2,2 31 Tank lên men chính D = 3060; L= 5300 45 32 Tank tiếp liệu D =3060; L=5300 9 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 33 88 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Thùng nhân men giống trong D = 1740; H= 3894 9 dây chuyền 34 Tank chứa bia non trước khi ly D= 3060; L= 5300 9 tâm 35 Máy ly tâm tách men 1500 x 1100 x 1860 9 36 Tank lên men phụ D = 3030; L= 5260 99 37 Tank chứa bia non sau li tâm D = 3030; L= 5260 9 38 Tank chứa bia sau lên men phụ D = 3030; L= 5260 9 39 Thiết bị nuôi cấy men cấp I D =480; H= 950 2 40 Thiết bị nuôi cấy men cấp II D=900; H= 2120 2 41 Thiết bị nuôi cấy men cấp III D= 1806; H=4410 2 42 Thiết bị thanh trùng dịch đường D= 1500; H= 1950 1 43 Thiết bị lọc bia 2500 x 1080 x 1470 1 44 Thùng phối trộn chất trợ lọc D =800; H= 750 1 45 Tank chứa ổn định bia sau khi D = 3140; L=5440 14 4,5 8 lọc trong 46 Bơm định lượng 960 x 820 x 1140 9 3 47 Bơm bia non vào máy ly tâm 1280 x 340 x 660 9 0,55 48 Bơm bia non vào tank lên men 1280 x 340x 660 9 0,55 phụ 49 Bơm bia đi lọc 1055 x 510 x 738 1 2,2 50 Bơm nấm men 1280 x 340 x 660 1 0,55 51 Bơm bia đi chiết rót 1055x 510x 738 1 2,2 52 Bơm nước vệ sinh 1055 x 510 x 738 1 2,2 53 Máy rửa chai 6500 x 4500 x 3400 1 30 54 Máy chiết rót đóng nắp 4600 x 3800 x 2650 1 7,5 55 Máy rửa két 4400 x 1083 x 1175 1 0,6 56 Máy thanh trùng 16000 x 3480 x 2750 1 25 57 Máy dán nhãn 2900 x 2000 x 2150 2 18 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 89 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 58 Máy bóc chai vào két 3700 x 3050 x 2720 2 1,1 59 Máy bóc chai khỏi két 3700 x 3050 x 2720 2 1,1 60 Băng tải vận chuyển chai 17355 x200 x 700 2 3 61 Băng tải vận chuyển két 14352 x 580 x 700 1 1,1 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp Chương 6 90 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 6.1. Tính tổ chức 6.1.1. Sơ đồ tổ chức của nhà máy 6.1.1. Sơ đồ tổ c GIÁM ĐỐC PGĐ KINH DOANH VÀ ĐỜI SỐNG PGĐ KỸTHUẬT Phòng tổ chức hành chính Phòng Phòng marketing Phòng kế toánPhòng tài vụ đời Phòng sống y tế, bảo vệ kĩ thuật Phòng KCS Phòng kế hoạch Phân xưởng cơ điện Phân xưởng sản xuất Phân xưởng hoàn thiện Phân xưởng phụ trợ Tổ lò hơi Tổ cơ khí Tổ nấu Tổ lên menTổ chiết rótKho bao Xử lí nước Tổ lạnh khí nén Kho bì thành phẩm Kho nguyên Kho liệu nhiên liệu I.4 I.5 6.1.2. Tổ chứa l 6.1.2. Tổ chức lao động của nhà máy 6.1.2 1. Chế độ làm việc Nhà máy làm việc 303 ngày/năm. Mỗi ngày nhà máy làm việc 3 ca: Ca 1: Từ 6h - 14h Ca 2: Từ 14h - 22h Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 91 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Ca 3: Từ 22h - 6h sáng hôm sau. Khoảng thời gian giao ca là 30 phút Khối hành chính làm việc 8h/ngày: Sáng: từ 7h - 11h30 Chiều: từ 13h30 - 17h 6.1.2.2. Phân bố lao động trong nhà máy a. Lao động gián tiếp Bảng 6.1. Bảng phân phối lao động gián tiếp Chức năng Số người Giám đốc 1 Phó giám đốc 2 Phòng tổ chức hành chính 4 Phòng kế hoạch 3 Phòng marketing 5 Phòng kế toán, tài vụ 3 Phòng đời sống 2 Phòng y tế 3 Phòng kĩ thuật 6 Phòng KCS 5 Phòng bảo vệ 3 Nhà ăn, căn tin 4 Nhà vệ sinh 2 Tổng cộng 43 người b. Lao động trực tiếp Bảng 6.2. Bảng phân phối lao động trực tiếp TT Chức năng Số người/ca Số ca Tổng số người Phân xưởng nấu Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 92 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 1 Xử lý nguyên liệu 2 3 6 2 Phân xưởng nấu 3 3 9 3 Phân xưởng lên men 3 3 9 4 Lọc dịch đường 2 3 6 5 Lắng trong, làm lạnh 1 3 3 4 Xử lí nước, nước thải 2 3 6 6 Lọc trong bia 2 3 6 7 Rửa chai 2 3 6 8 Kiểm tra chai sau khi rửa, chiết 2 2 4 9 Chiết rót và đóng nắp 2 2 4 10 Thanh trùng 2 3 6 11 Dán nhãn 2 3 6 12 Cho bia vào két 4 3 12 13 Bốc vỏ chai đi rửa 4 3 12 14 Kho nguyên liệu 2 3 6 15 Kho bao bì 1 3 3 16 Kho thành phẩm 1 3 3 17 Phòng thu hồi CO2 2 3 6 18 Lò hơi 2 3 6 19 Lái xe vận chuyển trong nhà máy 4 3 12 20 Lái xe vận chuyển ngoài nhà máy 5 5 21 Lái xe cho lãnh đạo 1 1 22 Phân xưởng cơ khí 3 3 9 Tổng cộng 54 61 146 Tổng cộng nhân lực của nhà máy: 43 + 146 = 189 người Số người của một ca đông nhất sẽ bằng tổng số người lao động gián tiếp và số người lao động trực tiếp của một ca: 43 + 54 = 97 người. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 93 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 6.2. Tính xây dựng 6.2.1. Kích thước các công trình 6.2.1.1. Nhà sản xuất chính Phân xưởng này dùng nhiều nhiệt và là nơi đặt máy nghiền, làm sạch nên thải nhiều bụi. Phân xưởng nấu là nhà 2 tầng: a. Phân xưởng nấu Phân xưởng nấu là nhà 2 tầng: +Tầng 1: 5 bước cột 6m, 2 nhịp 9 m, kích thước (30 x18 x 6) m. +Tầng 2: 5 bước cột 6m, 2 nhịp 9m, kích thước (30 x 18 x 6,6) m. b. Phân xưởng lên men: Khu lên men là nhà 2 tầng: Khu lên men phụ: tầng 1: 60 x 60 x 10,8 (m) Khu lên men chính: tầng 2: 60 x 60 x 6,6 (m) c. Phân xưởng chiết rót Được xây dựng gần phân xưởng lên men, kho thành phẩm, kho chứa két và chai. Phân xưởng chiết rót xây dựng một tầng kích thước :(42 x 24 x 7,2) m. 6.2.1.2. Phân xưởng cơ điện lạnh Phân xưởng này là nơi đặt các thiết bị của hệ thống làm lạnh như bình giảm áp, bể chứa nước làm lạnh và các thiết bị sửa chữa cơ khí như: tiện, cắt và các phụ tùng khác. Xây dựng nhà một tầng có kích thước: (20 x 12 x 5,4) m. 6.2.1.3. Kho nguyên liệu Là khu đất để đặt các xilô chứa nguyên liệu, các xilô chứa đặt ngoài trời. Khu đất có kích thước: (18×18) m. 6.2.1.4. Kho thành phẩm Kho được xây dựng đủ để chứa bia thành phẩm trong 7 ngày. Theo mục (4.2.2.23), lượng chai sử dụng trong một ngày là: 592105 chai. Chai được chứa trong két nhựa, mỗi két chứa 20 chai. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 94 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Kích thước két: (40×40×25) cm. Các két được xếp chồng lên nhau, mỗi chồng 15 két. Chiều cao của một chồng két bia: 0,25×15 = 3,75 m. Diện tích phần chứa két bia thành phẩm: F1 = (m2). Với n : Số ngày dự trữ, n = 7 ngày. N : Số chai bia sản xuất trong ngày, N = 592105 chai. f : Diện tích mỗi chồng két, f = 0,4×0,4 = 0,16 m2. n1 : Số chai trong một két, nl = 20 chai nk : Số két trong một chồng, nk = 15 két α : Hệ số khoảng cách giữa các chồng, α = 1,1. F1 = (m2). Diện tích phần đi lại trong kho chiếm 20% diện tích chứa két: F2 = 0,20 × 2431,58= 486,32 (m2). Diện tích kho chứa:F = F1 + F2 = 2431,58 + 486,32 = 2917,9 (m2). Vậy kho thành phẩm có kích thước:( 50 x 58 x 6 ) m. 6.2.1.5. Kho chứa két và chai không Lượng chai trong kho đủ chứa bia sản xuất ra trong 7 ngày. Tính tương tự kho thành phẩm ta được kích thước kho ( 50 x 58 x 6 ) m. 6.2.1.6. Phân xưởng lò hơi Phân xưởng lò hơi do dễ cháy nổ nên đặt cuối hướng gió. Phân xưởng có kích thước: (18 x 12 x 6) m. 6.2.1.7. Nhà hành chính Bao gồm các phòng sau: Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 95 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch + Phòng giám đốc : 6 × 4 = 24 ( m2) + Phòng phó giám đốc : 2× (4 × 3 ) = 24 ( m2) + Phòng tổ chức hành chính : 4 × 4 = 16 ( m2) + Phòng kế hoạch : 4 × 4 = 16 ( m2) + Phòng marketing : 4 × 4 = 16 ( m2) + Phòng kế toán tài vụ : 4 × 4 = 16 ( m2) + Phòng kỹ thuật : 6 × 4 = 24 ( m2) + Phòng KCS : 6 × 4 = 24 (m2) + Phòng đời sống : 4 × 4 = 16 (m2) + Phòng y tế : 3 × 2 = 6 ( m2) + Hội trường : 25 × 6 = 150 ( m2) Các công trình phụ (vệ sinh, lối đi) chiếm 25% so với các phòng trên là: 83 (m2) Tổng cộng diện tích nhà hành chính: 415 m2. Xây dựng nhà hai tầng, nên diện tích mỗi tầng là: 207,5 m2. Kích thước: - Tầng 1: ( 35 × 6 × 4,2) m. - Tầng 2: ( 35 × 6 × 4,2) m. 6.2.1.8. Khu xử lý nước thải Khu xử lý nước thải để đặt các bể như: Bể ngầm, bể lắng, bể metan... Xây dựng nhà kích thước: (20 x 10 x 5,4) m. 6.2.1.9. Khu xử lý nước Nhà này được dùng để đặt các thiết bị xử lý nước cung cấp cho phân xưởng nấu, lên men, lò hơi...Xây dựng nhà kích thước: (20 x 5 x 5,4) m. 6.2.1.10. Đài nước Đường kính 4m, chiều cao 6m, được đặt cách mặt đất 20 m. Kích thước xây dựng đài nước: 4 6 (m). Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 96 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 6.2.1.11. Trạm biến áp Trạm biến áp để hạ thế điện cao áp xuống lưới điện nhà máy sử dụng. Trạm biến áp đặt ở góc nhà máy, nơi ít người qua lại. Kích thước: (4 x 4 x 4,2) m. 6.2.1.12. Nhà đặt máy phát điện dự phòng: Kích thước: (6 x 6 x 4,2) m. 6.2.1.13. Nhà ăn - căn tin Tính cho 2/3 nhân viên ở ca đông nhất. Số nhân viên của ca đông nhất 96 người: 97 × 2/3 = 65 (người). Diện tích cho mỗi người : 2,25 m2 [11, tr 56] Diện tích nhà ăn : 65 × 2,25 = 146 (m2) Kích thước : (12×12×4,2) m 6.2.1.14. Nhà tắm, nhà vệ sinh Tính cho 60% nhân viên ở ca đông nhất. - Số phòng tắm: Trung bình 10 người/ phòng. Vậy cần xây 7 phòng. - Kích thước mỗi phòng: (0,9x 2,4 x 2,5 ) m - Số phòng vệ sinh: tương tự như phòng tắm là 7 phòng. - Kích thước mỗi phòng : (0,9 x 2,4 x 2,5) m. Xây một nhà trong đó có phòng tắm, phòng vệ sinh và chỗ để quần áo giày dép... của công nhân. Kích thước nhà: (15 x 4 x 4,2) m. 6.2.1.15. Gara ôtô Đây là nơi để xe của nhà máy và cũng là trạm bảo quản và sửa chữa xe. Số xe của nhà máy bao gồm: 1 xe lãnh đạo nhà máy, 1 xe đưa đón công nhân, 4 xe nâng, 5 xe chở hàng. Kích thước gara: (18 x12 x 3,6) m. 6.2.1.16. Nhà để xe đạp, xe máy: Kích thước: (25 x 4 x 3,6) m 6.2.1.17. Phòng thường trực và bảo vệ Phòng này được xây gần cổng chính của nhà máy. Kích thước: (3 x 3 x 4,2 ) m. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 97 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 6.2.1.18. Kho nhiên liệu Dùng chứa xăng, nhớt cho xe và các thiết bị máy móc. Kích thước: (12 x 6 x 6) m. 6.2.1.19. Khu chứa xử lý bã malt Dùng chứa bã malt dịch đường để xử lý Kích thước (20 x 15 x 5,4) m 6.2.1.20. Trạm lạnh Khu này là nơi đặt các thiết bị của hệ thống lạnh như: bình cao áp, bình thấp áp, dàn ngưng tụ, máy nén, dàn bay hơi, bể chứa chất tải lạnh. Kích thước: (10×8×6) (m). 6.2.1.21. Trạm thu hồi CO2 Trạm này là nơi đặt các thiết bị máy nén khí, balloon chứa, bình tách ẩm, bình ngưng tụ, bình CO2 lỏng, máy lạnh. Xây dựng trạm kích thước: (12 x 8 x6) (m) Bảng 6.3. Bảng tổng kết các công trình STT TÊN CÔNG TRÌNH 1 Phân xưởng nấu 2 KÍCH THƯỚC (m) DIỆN GHI TÍCH (m2) CHÚ 30 x 18 x 15 540 2 tầng Phân xưởng lên men 60 x 60 x 19,8 3600 2 tầng 3 Phân xưởng chiết rót 42 x 24 x 7,2 1008 4 Khu nguyên liệu 18 x 18 324 5 Kho thành phẩm 50×58×6. 2918 6 Kho chứa két và chai 50×58×6. 2918 7 Phân xưởng lò hơi 18 x 12 x 6 216 8 Phân xưởng cơ điện 20 x 12 x 5,4 240 9 Nhà hành chính 36 × 6 × 4,2 216 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT 2 tầng Đồ án tốt nghiệp 98 10 Khu xử lý nước 11 Đài nước 12 Trạm biến áp 20 x 5 x 4,2 4 Nhà đặt máy phát điện dự phòng 13 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 6 100 24 4 x 4 x 4,2 16 6 x 6 x 4,2 36 14 Nhà ăn 12 x 12 x 5,4 144 15 Nhà tắm, nhà vệ sinh 15 x 4 x 4,2 60 16 Gara ôtô 18 x 12 x 3,6 216 17 Nhà để xe 25 x 4 x 3,6 100 18 Phòng thường trực và bảo vệ 3 x 3 x 4,2 9 19 Kho nhiên liệu 12 x 6 x 6 72 20 Khu xử lý nước thải 20 x 10 x 5,4 200 21 Khu chứa xử lý bã malt 20 x 15 x 5,4 300 22 Trạm lạnh 10 x 8 x 6 80 23 Trạm thu hồi CO2 12 x 8 x 6 96 DIỆN TÍCH TỔNG CỘNG 13433 6.2.2. Tính khu đất xây dựng nhà máy 6.2.2.1. Khu đất mở rộng Trong thực tế do năng suất của nhà máy chưa phải là lớn nên việc quy hoạch từ ban đầu để có một khu đất mở rộng là hết sức cần thiết.Thông thường khu đất dùng để dự trữ cho việc mở rộng nhà máy có thể chiếm từ a =30 ÷100% diện tích đất xây dựng ban đầu. Ta chọn a = 30%. Vậy diện tích khu đất mở rộng sẽ là:F mr = 30% x 13433= 4030 (m2). Ta có kích thước của khu đất mở rộng là: 40 x 101 (m) 6.2.2.2. Diện tích khu đất - Diện tích khu đất: F Trong đó: , (m2) [11, tr 44] F : Diện tích khu đất nhà máy. Fxd: Tổng diện tích xây dựng các công trình Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 99 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Kxd: Hệ số xây dựng. Với nhà máy thực phẩm thường Kxd = 35 ÷ 50%. Chọn Kxd = 40% [11, tr 44]. 33582 (m2) F= - Tính hệ số sử dụng: Trong đó: [11, tr 44]. Ksd: Hệ số sử dụng, nó đánh giá chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật tổng mặt bằng nhà máy Fsd: Diện tích sử dụng khu đất Fsd = Fcx + Fgt + Fxd + Fhr + Flh , (m2). Với: Fcx: Diện tích trồng cây xanh (bằng 25% tổng diện tích các công trình) Fcx = 0,25 13433 = 3358,3 (m2) Fgt: Diện tích đường giao thông (bằng 50% tổng diện tích các công trình) Fgt = 0,5 13433 = 6716,5 (m2) Fhl: Tổng diện tích hành lang nhà máy (bằng 20% tổng diện tích các công trình). Fhl = 0,2 x 13433= 2686,6 (m2) Fhr: Tổng diện tích hàng rào nhà máy (bằng 10% tổng diện tích các công trình). Fgt = 0,1 x 13433 = 1343,3 (m2) Vậy: Ksd = 0,72 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 100 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp Chương 7 101 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch HƠI VÀ NƯỚC 7.1. Các công thức sử dụng trong tính toán 7.1.1. Tính lượng nhiệt để nâng nhiệt cho khối nấu (Q1) Q1 = G1 × C1 (tc – tđ) [4, tr.11] tđ: nhiệt độ ban đầu của khối nấu, (oC). tc: nhiệt độ cuối của khối nấu, (oC). C1: Nhiệt dung riêng khối nấu , (Kcal/kg độ): C1 ≈ 1×(1-x) [3, tr.153] Với x: nồng độ của khối nấu (%). G1: Khối lượng của khối nấu (kg). Q1: là lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ của khối nấu từ nhiệt độ tđ đến nhiệt độ tc, (kcal) 7.1.2. Tính lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho khối nấu (Q2) Q2 = F × Tg × α × (tbm – tkk), (kcal) [11, tr.214] tkk: Nhiệt độ không khí môi trường xung quanh, (0C) tbm: Nhiệt độ bề mặt thiết bị, (0C); tbm= ( tg + tkk), (oC). tg: là nhiệt độ cần giữ cho khối nấu, (0C). α: Hệ số cấp nhiệt từ thiết bị ra môi trường xung quanh. α = 9,3 + 0,058 × tbm, (W/m2 độ). [4, tr.441] Tg: thời gian giữ nhiệt, (giây) F : Bề mặt trao đổi nhiệt, (m2). F = F1 + F2 F1 : Diện tích xung quanh phần hình trụ, F1 = 2πrh F2 : Diện tích mặt chỏm cầu, F2 = π (r2 + h2) Q2: lượng nhiệt cần thiết để giữ khối nấu ở t g (oC) trong thời gian Tg(giây), kcal 1 Kcal/ kg.độ = 4186 J /kg.độ Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 102 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 7.1.3. Lượng nhiệt đun nóng vỏ thiết bị (Q3) Q3 = G T C T ( toh- t0kk) , (Kcal). Trong đó : toh: Nhiệt độ của hơi đốt làm việc ở áp suất làm việc,( 0C). Ở áp suất của hơi đốt 3at thì nhiệt độ hơi đốt là toh =1330C CT: Nhiệt dung riêng của thép ở 133 0C: CT = 0,12 Kcal/kg0C [2,tr.163] GT: Khối lượng vỏ nồi, (kg). GT= FT δT T . (kg). [9, tr.162] FT: Diện tích bề mặt nồi, m2 Diện tích bề mặt trong của nồi: FTT, m2 Diện tích bề mặt ngoài của nồi: FTN, m2 D: Đường kính của nồi, m. d: Khoảng cách giữa hai lớp vỏ: d = 0,05m δT : Bề dày vỏ thiết bị, m. T : Khối lượng riêng của thép: = 7850 kg/m3 [2,tr.8] 7.1.4. Lượng nhiệt tổn thất (Q4) Q4 = FT × Tn × α ×( tbm - tkk ) tkk: Nhiệt độ môi trường , oC. tbm: Nhiệt độ bề mặt thiết bị, oC: tbm = ( th + tkk ). α : Hệ số cấp nhiệt; α = 9,3 + 0,058 × tbm , (W/m2 độ). [9, tr.40] Tn : Thời gian thực hiện quá trình nấu, (giây). FT : Diện tích bề mặt nồi, (m2). Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 103 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 7.1.5. Lượng nhiệt cần để bốc hơi nước Q5 = W × r, (kcal). r: Ẩn nhiệt hoá hơi của nước ở nhiệt độ tr tr = (ts + tkk), oC; (tr = 62,50C => r = 576,5 kcal/kg) [1, tr.254] ts: Nhiệt độ sôi tkk: Nhiệt độ môi trường, tkk=25 oC W: Lượng nước bốc hơi. 7.1.6. Kết quả tính nhiệt dùng cho các nồi trong phân xưởng nấu - Nồi gạo: + Khối lượng của khối nấu G1=mgạo+mmalt lót+mnước=2292,17+229,22+9970,95=12492,34(kg) + Nồng độ của khối nấu : X= = - Nồi malt: Giai đoạn nâng nhiệt từ 30- 520C: + G1=mmalt +mnước=3437,37+12030,8= 15468,17 (kg) + X= Giai đoạn nâng nhiệt từ 65 – 750C : + G1=12492,34 +15468,17= 27960,51 (kg) + X= -Nồi houblon hóa: Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 104 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch + G1 = +X=9,5 %: nồng độ dịch đường trước khi houblon hóa - Nồi nước nóng : + G1=21,2 + 7,1= 28,3(m3)=28300(kg): Lượng nước cần dùng kể cả nước rửa bã. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 105 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch  Tính Q1: Bảng 7.1. Lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ cho các nồi Tên thiết bị Số liệu tính Các giai đoạn nhiệt tđ,oC 30 - 66oC 66 – 100oC Q1, Kcal tc, C G1, Kg X, % C1,Kcal /Kg.độ 30 66 12492,34 18 0,82 368773,88 66 100 12492,34 18 0,82 348286,44 o Nồi gạo =717060,3 2 Nồi malt 30- 52oC 30 52 15468,17 21 0,79 268836,79 65 - 75oC 65 75 27960,51 20 0,8 223684,08 75 - 78 75 78 27960,51 20 0,8 67105,22 =559626,0 9 Nồi houblon hoá 78 -100oC 78 100 42645,25 10 0,9 844375,95 Nồi nước nóng 25 - 78oC 25 78 28300 0 1 1499900 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 106 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch  Tính Q2: Bảng 7.2. Lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho các nồi Tên thiết bị Nồi gạo Số liệu tính được Các giai đoạn Tg, s tkk, o C tbm, o α, C W/m2.độ Q2, Kcal F, m2 tg, o C Giữ 66oC 1200 25 45,5 11,94 29,78 66 2089,61 Giữ100oC 1800 25 62,5 12,93 29,78 100 6209,09 =8298,7 Nồi malt Giữ 52oC 1200 25 28,5 11,53 54,37 52 628,98 Giữ 65oC 1800 25 45 11,91 54,37 65 5568,96 Giữ 75oC 1500 25 50 12,2 54,37 75 5942,25 = 12140,19 Nồi houblo n hoá Giữ 78oC 1800 25 51,5 12,29 68,26 78 9559,5 Giữ100oC 5400 25 62,5 12,93 68,26 100 42696,34 =52255,8 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 107 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch  Tính Q3 : Bảng 7.3. Lượng nhiệt dùng để đun nóng vỏ thiết bị Số liệu tính được Tên thiết bị Nồi gạo Loại vỏ Ft, m2 δt, m ρt, kg/m3 Gt, kg Vỏ trong 37,56 0,004 7.850 1179,38 Vỏ ngoài 30,88 0,004 7.850 969,63 Q3, Kcal th , C tkk, o C 0,12 133 25 15284,82 0,12 133 25 12566,43 Ct o = 27851,25 Nồi malt Vỏ trong 58,78 0,004 7.850 1845,69 0,12 133 25 23920,17 Vỏ ngoài 47,89 0,004 7.850 1503,75 0,12 133 25 19488,55 =43408,72 Nồi houblo n Vỏ trong 63,93 0,004 7.850 2007,4 0,12 133 25 26015,93 Vỏ ngoài 52,02 0,004 7.850 1633,43 0,12 133 25 21169,23 = 47185,16 Nồi nước nóng Vỏ trong 54,12 0,004 7.850 1699,37 0,12 133 25 22023,81 Vỏ ngoài 46,56 0,004 7.850 1461,98 0,12 133 25 18947,31 = 40971,12 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 108 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch  Tính Q4 : Bảng 7.4. Lượng nhiệt tổn thất. Tên thiết bị Số liệu tính được Th, o C Q4, Kcal tkk, oC tbm, oC α, W/m2.độ Tn, s Ft, m2 Nồi gạo 133 25 79 13,88 6000 37,56 52457,09 Nồi malt 133 25 79 13,88 7800 58,78 97880,58 Nồi 133 25 79 13,88 5400 63,93 82417,84 25 79 13,88 3180 54,12 30815,48 houblon Nồi nước 133 nóng  Tính Q5 : Theo mục 4.2.1.6, nồng độ của dịch đường trước và sau khi houblon hóa Lượng chất khô có trong dịch đường đưa vào houblon hóa là m=72,95 (kg) Lượng nước bốc hơi trong quá trình houblon hóa/100kg . W =100 × m × = 100 × 72,95 × = 66,32 (kg) Lượng nước bốc hơi trong quá trình houblon hóa/ 1 mẻ : Wmẻ= = 3876,98(kg) Ẩn nhiệt hoá hơi của nước ở nhiệt độ tr, tr = (ts + tkk) = (100+ 25) = 62,50C tr = 62,50C => r = 576,5 (kcal/kg) [1, tr 254] Bảng 7.5. Lượng nhiệt cần để bốc hơi. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 109 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Tên thiết bị r (kcal/kg) W (kg) Q (kcal) Nồi houblon hóa 576,5 3876,98 2235078,97  Tổng lượng nhiệt dùng cho các nồi Bảng 7.6. Tổng lượng nhiệt dùng cho các nồi Tên thiết Q1, kcal Q2, kcal Q3, kcal Q4, kcal Q5, kcal ∑ Q, kcal Nồi gạo 717060,32 8298,7 27851,25 52457,09 - 805667,36 Nồi malt 559626,09 12140,19 43408,72 97880,58 - 713055,58 844375,95 52255,8 47185,18 82417,84 - 40971,12 30815,48 bị Nồi houblon Nồi nước nóng 1499900 2235078,9 7 - 3261313,74 1571686,6 7.2. Tính chi phí hơi 7.2.1. Tính chi phí hơi cho phân xưởng nấu a. Chi phí hơi cho nồi nấu D= Trong đó : [2,tr.313] i : hàm nhiệt của hơi nước ở t0 = 1330C, i = 651,28 kcal/kg ikk : hàm nhiệt của nước ngưng ở t0 = 133 0C, ikk = 133,4 kcal/kg Cường độ tiêu tốn hơi : Di= , kg/h Tn: Thời gian thực hiện quá trình nấu, phút. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp Tên thiết bị 110 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Bảng 7.7. Tính lượng hơi cho phân xưởng nấu D Các số liệu (kg) D’ (kg/h) i (kcal/kg) ikk (kcal/kg) Q (kcal) Tn (phút) 651,62 133,56 1571686,6 53 3033,79 3434,48 651,62 651,62 133,56 133,56 805667,36 713055,58 100 130 1555,16 1376,4 933,096 635,26 651,62 133,56 3261313,74 90 6295,24 4196,83 Nồi nấu nước nóng Nồi gạo Nồi malt Nồi houblon hóa Tổng lượng hơi cho phân xưởng nấu trong 1 mẻ là: ∑ D = 12260,59 (kg/mẻ) Tổng cường độ hơi tiêu tốn cho phân xưởng nấu trong 1 giờ là: ∑ D’ = 9199,67 (kg/h). 7.2.2. Tính cho thanh trùng, rửa chai, các hoạt động khác. - Chọn hơi dùng cho thanh trùng, rửa chai, các hoạt động khác chiếm 70% lượng hơi của phân xưởng nấu: D = ∑ D’ × 0,7 = 6439,77 (kg/h). 7.3. Tính và chọn lò hơi Theo tính toán ở trên ta có tổng lượng hơi tiêu thụ trong một giờ: DT = ∑ D’ + D ( mục 7.2.2) = 15639,44 (kg/h) Lượng hơi dùng thực tế: Dtt = D/η Với: η là hệ số tổn thất nhiệt độ, mất mát do bảo ôn, đường ống, các thiết bị phụ tải, tổn thất do trở lực trên đường ống và hiệu suất lò. Chọn η = 0,8. Vậy : Dtt = 19549,3 (kg/h). Chọn lò hơi kiểu LD7/13WH với các thông số kỹ thuật sau: - Sản lượng hơi (kg/h) [23] : 7.000 Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 111 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch - Áp suất hơi cực đại (kg/cm2): 13 - Nhiệt độ hơi bão hòa (0C) : 194 - Số lượng: n = chọn 3 cái 7.4. Tính nhiên liệu 7.4.1. Dầu FO Dầu FO là nhiên liệu chính sử dụng cho lò hơi: D = G (ih − in ) Qη [9, tr 31] Q: Nhiệt lượng của dầu, Q = 9200 kcal/kg. G = 19549,3 (kg/h): tổng lượng hơi tiêu thụ η= 85%: Hiệu suất lò hơi. ih: Nhiệt hàm của hơi ở áp suất làm việc, 13 at , ih= 666,6 (kcal/kg).[1, tr 314] in: Nhiệt hàm của nước ở áp suất làm việc, 13 at,in=193,6 (kcal/kg)[1, tr 314] Vậy D= = 1182,46(kg/h). Lượng dầu FO sử dụng/năm: 1182,46 x 24 x 304 = 8627228,16(kg). 7.4.2. Xăng Sử dụng cho các xe của nhà máy. Lượng xăng sử dụng/ ngày: 150 lít/ngày Lượng xăng nhà máy sử dụng trong một năm: 150 x 304 = 45600 (lít). 7.4.3. Dầu DO Dùng để chạy máy phát điện, định mức 10 (kg/ngày) khi mất điện. Lượng dầu dự trữ cho một năm là : 10 x 304 = 3040 (kg/năm) 7.4.4. Dầu nhờn Dùng để bôi trơn các máy móc, thiết bị. Sử dụng 10 kg/ngày.Lượng dầu nhờn cần cho một năm là: 10 x 304 = 3040 (kg/năm). Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 112 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 7.5. Tính nước 7.5.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu Nước dùng để nấu nguyên liệu trong một mẻ: V1 = 21,2 + 7,1 = 21,2 (m3). Nước dùng để rửa bã lấy bằng 1/3 thể tích nước nấu = V2 = 7,1 (m3). Nước dùng vệ sinh thiết bị nấu V3 = 15% × (V1+ V2) = 0,15 × (21,2 + 7,1) = 4,25 (m3). Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu một ngày VN = 24 × (V1+ V2+ V3)= 24× (21,2 + 7,1 + 4,25) = 781,2 (m3). 7.5.2. Nước dùng cho lò hơi Theo mục (7.3 ) lượng nước dùng cho lò hơi/giờ là: 5,8 m3, lượng nước dùng cho một ngày là: V= 5,8 x 24 = 139,2(m3). 7.5.3. Nước dùng cho phân xưởng lên men Lượng nước dùng cho một ngày là: Vlm = 40 (m3/ngày). 7.5.4. Nước dùng cho máy rửa chai Theo thông số máy rửa chai thì lượng nước cần tiêu hao là 1 lít/chai. Vậy lượng nước cần dùng cho một ngày là: 1 x 592105 = 592105(lít) ≈ 592,11 (m3). 7.5.5. Nước dùng cho thanh trùng Lượng nước cần tiêu hao là 1,5 lít/chai Vậy lượng nước dùng cho một ngày là: 1,5 x 592105= 888157,5(lít) ≈ 888,16 (m3). 7.5.6. Nước dùng cho hệ thống lạnh Yêu cầu 1 lít nước/1 lít bia. Theo bảng 4.3, lượng bia thành phẩm/ngày là: 296052,62 lít. Do đó, lượng nước cần dùng là: 296052,62(lít) ≈ 296,05(m3). 7.5.7. Nước dùng cho nhà sinh hoạt vệ sinh: Tiêu chuẩn 50 lít/1 ngày/1 người Vậy lượng nước cần dùng: 50 [11, tr 37] 189 = 9450 (lit/ngày) = 9,45 (m3/ngày) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 113 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 7.5.8. Nước rửa xe Tiêu chuẩn 400 lít/ngày/xe [11, tr 37] Vậy tổng lượng nước dùng rửa xe trong một ngày: 400 11= 4.400 (lít/ngày) = 4,4(m3/ngày) 7.5.9. Nước dùng cho nhà ăn sinh hoạt Tiêu chuẩn 30 lít/1 ngày/ 1 người [11, tr 37] Vậy tổng lượng nước dùng cho nhà ăn trong một ngày: 30 189 = 5.670 (lít/ngày) = 5,67 (m3/ngày) 7.5.10. Nước cứu hoả Lượng nước cần dùng 10 lít/giây và chữa cháy trong 2 giờ liên tục 3600 × 2 × 10 = 72.000 (lit) = 72 (m3). 7.5.11. Nước tưới cây xanh và dùng cho các mục đích khác Sử dụng 3 m3/h., lượng nước sử dụng trong một ngày: 3 x 24 = 72 (m3). Như vậy, tổng lượng nước cần dùng trong một ngày của nhà máy (không tính nước cứu hoả) là V = 781,2 + 139,2 + 40 + 592,11 + 888,16 + 296,05 + 9,45 + 4,4 + 5,67 = 2756,24 (m3/ngày). Tổng lượng nước cần dùng trong một năm của nhà máy là: 2756,24 x 304 = 837896,96 (m3/năm) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp Chương 8 114 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM Kiểm tra sản xuất là việc hết sức quan trọng, đặc biệt đối với ngành công nghệ thực phẩm. Kiểm tra sản xuất nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm của nhà máy, đảm bảo cho công nhân thao tác đúng quy trình kỹ thuật, tránh ảnh hưởng xấu đến sản phẩm cũng như những sự cố kỹ thuật và hư hỏng của máy móc, thiết bị. Kiểm tra sản xuất giúp ta đánh giá được tình hình hoạt động của nhà máy và đề ra biện pháp và kế hoạch thực hiện hợp lý. Ðồng thời qua đó phát hiện được những sai sót để điều chỉnh hoặc có biện pháp cải tiến kỹ thuật để nhà máy hoạt động tốt. 8.1. Kiểm tra nguyên liệu 8.1.1. Kiểm tra chất lượng của malt * Khi thu nhận: - Màu sắc: Malt phải có màu vàng sáng, bóng. - Mùi: Thơm nhẹ, không hôi khói, mốc, chua. - Vị: Ngọt dịu. - 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. - Ðộ ẩm: Ðộ ẩm cho phép khi bảo quản phải nhỏ hơn 6%. Xác định bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi. -Kiểm tra năng lực đường hoá của malt. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 115 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch * Trước khi đưa vào sản xuất: Tiến hành kiểm tra như trước lúc nhập kho. Nếu có sự biến đổi rõ rệt các chỉ tiêu chất lượng phải báo ngay cho phòng kỹ thuật công nghệ để có biện pháp xử lý. 8.1.2. Kiểm tra chất lượng của hoa houblon Hoa houblon dưới dạng cao hoa, hoa viên khi nhập về phải có mùi thơm, vị đắng đặc trưng. Hoa viên khi còn tốt có màu xanh nhạt, khi bị biến đổi có màu vàng nâu và không còn mùi vị của hoa houblon. 8.1.3. Kiểm tra chất lượng của gạo Gạo khi thu nhận phải sạch, không có mùi vị lạ, không được mốc, không bị sâu mọt... . Ðộ ẩm cho phép nhỏ hơn 12%. 8.1.4. Kiểm tra men giống * Chỉ tiêu cảm quan: - Men trắng bóng - Đường gây không bị nhoè, ướt - Đường gây có độ dày * Chỉ tiêu hoá lý: - Rửa chóng sạch, mau lắng, liên kết tốt. - Độ đồng nhất của tế bào nấm men. 8.1.5. Kiểm tra nước dùng nấu bia - Kiểm tra độ trong, màu sắc và vi sinh vật của nước sau khi đã xử lý. Nước sản xuất phải bảo đảm trong suốt, không màu và mùi vị lạ, không chứa vi sinh vật gây bệnh. - Kiểm tra độ cứng, độ pH và độ oxy hoá của nước. + Ðộ cứng cho phép : 5 ÷ 6 mg đương lượng/lit + Ðộ pH : 6,8 ÷ 7,3 ( Ðo bằng giấy quỳ ) + Ðộ oxy hoá : ≤ 2 mg. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 116 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 8.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất 8.2.1. Kiểm tra công đoạn nấu * Nghiền nguyên liệu: Khi nghiền nguyên liệu, phải kiểm tra mức độ nát của nguyên liệu. - Malt: Xác định kích thước của bột nghiền, mức độ nát của vỏ, tỷ lệ giữa tấm thô, tấm mịn và bột. - Gạo: Ðộ mịn của bột gạo sau khi nghiền càng cao càng tốt. * Nấu nguyên liệu, houblon hoá, lọc dịch đường: - Kiểm tra nhiệt độ nấu, tốc độ nâng nhiệt và giữ nhiệt bằng đồng hồ nhiệt kế. - Kiểm tra mức độ đường hoá: Dùng dung dịch iod để kiểm tra khối dịch đã đường hoá hết chưa. - Kiểm tra độ trong của dịch lọc. - Kiểm tra quá trình rửa bã: Kiểm tra nồng độ chất tan trong nước rửa bã để kết thúc quá trình lọc. Khi nồng độ chất tan có trong nước rửa bã nhỏ hơn 1% thì quá trình rửa bã kết thúc. - Kiểm tra nồng độ dịch đường chảy vào nồi houblon sau khi lọc. 8.2.2. Kiểm tra công đoạn lên men - Kiểm tra quá trình lên men: + Kiểm tra nhiệt độ của dịch lên men và mức thay đổi nhiệt độ. + Kiểm tra tốc độ giảm độ chiết qua các thời kỳ lên men. + Kiểm tra sự nhiễm khuẩn và xác định giá trị pH của dịch. + Kiểm tra mức độ kết lắng của huyền phù. + Kiểm tra hàm lượng CO2 và độ lên men biểu kiến của bia trước khi đi lọc. - Kiểm tra quá trình lọc trong bia: Kiểm tra độ trong của bia sau khi lọc. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 117 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 8.3. Kiểm tra sản phẩm Ðể kiểm tra, người ta lấy 0,5% lượng bia thành phẩm ở các vị trí khác nhau của lô bia để kiểm tra, xác định các chỉ tiêu. Các chai được đưa đi kiểm tra phải không hở nắp, nứt vỏ, xì hơi... 8.3.1. Các chỉ tiêu cảm quan - Ðộ trong: Bia được kiểm tra độ trong trước khi vào máy chiết và kiểm tra sau khi chai qua máy thanh trùng. Bia chai thành phẩm được kiểm tra bằng cách quan sát ở đáy chai, bia phải trong suốt, không có cặn ở đáy chai, cặn lơ lửng và các hạt nhỏ. - Ðộ bọt : Độ bọt của bia được đánh giá khi rót bia vào cốc thuỷ tinh rồi quan sát chiều dày lớp bọt, độ mịn, độ trắng của bọt, thời gian lưu bọt. Bia chất lượng tốt phải có nhiều bọt, bọt trắng mịn, lâu tan. - Mùi: Đưa nhẹ cốc từ xa vào mũi và ngửi. Bia phải có mùi thơm đặc trưng của hoa houblon, của malt và không có mùi men chua. - Vị: Vị bia phải thơm ngon, có vị đắng nhẹ của hoa houblon và hơi ngọt nhẹ. Đồng thời vị bia phải hài hòa không quá đắng, quá ngọt hay chua, nhạt. 8.3.2. Các chỉ tiêu hoá lý - Xác định tỷ trọng bia bằng tỷ trọng kế, tỷ trọng của bia từ 1,005÷1,02. - Ðộ màu: Được xác định bằng số ml dung dịch I 2 0,1N đã pha vào 100 ml dung dịch nước cất để tạo thành dung dịch có màu tương đương với màu của bia. Màu sắc bia là màu vàng rơm. - Ðộ pH của bia: 4,1 ÷ 4,8. 8.3.3. Các chỉ tiêu hoá học 8.3.3.1. Xác định độ khô Lấy 10 ml bia đã loại CO2 cho vào cốc có dung tích 50ml đã sấy khô, đặt vào nồi cách thủy đun nóng, cô cạn bia trong cốc. Lấy cốc ra đặt vào tủ sấy, sấy đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 100÷ 1050C. Ðộ khô của bia được tính theo công thức: (gam/lít). Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 118 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Với: M2 là khối lượng cốc đựng bia sau khi sấy (mg). M1 là khối lượng của cốc ban đầu (mg). 10 là số ml bia dùng để cô cạn và sấy khô. 8.3.3.2. Xác định nồng độ rượu và chất hoà tan ban đầu Xác định bằng phương pháp chưng cất. 8.3.3.3 Xác định độ chua Độ chua được xác định bằng số ml dung dịch NaOH nồng độ 1N để trung hoà hoàn toàn 100ml bia. Độ acid của bia khoảng 4. 8.3.3.4. Xác định hàm lượng CO2 có trong bia Xác nh b ng ph ng pháp chu n . Hàm l ng CO 2 có trong bia t 0,35 ÷ 0,4 (g/l) 8.3.3.5. Xác định diaxetil và các chất dixeton khác - Xác định các chất vicinaldiaxeton trong bia bằng máy đo quang phổ đo ở bước sóng cực tím. - Nguyên tắc: Tách các chất dixeton từ bia bằng cách chưng cất. Cho phản ứng phần chưng cất được với dung dịch O-fenilendiamin và được chất dẫn xuất của quinoxalin. Axit hoá và đo quang phổ các chất thu được từ phản ứng. Tính nồng độ các chất dixeton nhờ một hệ số được xác định qua chất chuẩn. [6, tr 122] - Tiêu chuẩn cho phép < 0,1 (mg/l). 8.3.3.6. Xác định độ tro Lấy 10 ml mẫu thử cho vào chén sứ đã sấy khô và cân trên cân phân tích. Sau đó cô khô trên ngọn lửa, tiếp tục cho chén vào lò nung và nung đến khi tạo tro có màu trắng và sấy cho đến khối lượng không đổi. Hàm lượng tro trong bia được tính: X= (g/l) Với: G1 là khối lượng của chén sứ đã sấy khô (mg). Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 119 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch G2 là khối lượng của chén và tro (mg). Chương 9 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP NHÀ MÁY 9.1. Vệ sinh công nghiệp Trong nhà máy bia vấn đề vệ sinh công nghiệp có ý nghĩa hết sức quan trọng. Nếu tiêu chuẩn vệ sinh trong nhà máy không đảm bảo sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho VSV gây bệnh phát triển, làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và sức khoẻ của người tiêu dùng và công nhân. 9.1.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân - Công nhân khi vào sản xuất phải mặc đồng phục theo yêu cầu của nhà máy. - Không được ăn uống trong khu vực sản xuất. - Khám sức khoẻ cho công nhân theo định kỳ 6 tháng/ lần. 9.1.2. Vệ sinh máy móc, thiết bị - Máy móc, thiết bị định kỳ phải vệ sinh sạch sẽ. - Ðối với thùng lên men sau khi giải phóng hết lượng dịch lên men, cần phải vệ sinh sát trùng kỹ để chuẩn bị lên men lượng dịch lên men tiếp theo. 9.1.3. Vệ sinh xí nghiệp Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 120 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch - Trong phân xưởng, sau mỗi mẻ, mỗi ca cần phải làm vệ sinh khu làm việc. - Thường xuyên kiểm tra việc thực hiện vệ sinh trong và ngoài các phân xưởng. 9.1.4. Xử lý phế liệu của quá trình sản xuất Phế liệu trong quá trình sản xuất như bã hèm, bã men… rất dễ gây nhiễm bẩn. Sau mỗi mẻ sản xuất cần phải chứa vào thùng chứa riêng. Thông thường bán các phế liệu này cho nhà máy chế biến thức ăn gia súc và phân bón, tránh để ứ đọng phế liệu, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, sức khoẻ con người và môi trường. 9.1.5. Xử lý nước thải Nước thải được xử lý bằng phương pháp kết hợp hiếu khí và kị khí. Nước thải từ nhà máy được bơm lên bể cân bằng tạo điều kiện cho VSV tiếp xúc với các chất dinh dưỡng. Sau đó bơm lên bể hiếu khí, tại đây có sục khí oxi, tạo điều kiện cho VSV phân giải các chất hữu cơ. Tiếp theo được bơm qua bể kị khí các chất còn lại được phân huỷ. Cuối cùng bơm đến bể ổn định các chỉ tiêu COD, BOD. 9.1.6. Xử lý nước dùng để sản xuất Nước dùng để sản xuất bia đòi hỏi tiêu chuẩn chất lượng cao, do đó cần phải được xử lí qua nhiều công đoạn khác nhau. Trước khi đưa vào sản xuất, nước lần lượt qua các bể lọc cát, lọc than, lọc tinh loại bỏ hoàn toàn tạp chất. Áp dụng các phương pháp làm mềm nước, bổ sung các thành phần cần thiết cho nước và cải tạo thành phần sinh học của nước. 9.2. An toàn lao động Đây là vấn đề được đặt lên hàng đầu có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất cũng như sức khoẻ và tính mạng của công nhân. Do đó, cần phải phổ biến rộng rãi cho cán bộ công nhân viên nhà máy hiểu biết và vận dụng một cách có hiệu quả. 9.2.1. Nguyên nhân xảy ra tai nạn lao động trong nhà máy - Tổ chức lao động và sự liên hệ giữa các bộ phận không chặt chẽ. - Các thiết bị bảo hộ lao động còn thiếu hoặc không đảm bảo an toàn. - Ý thức chấp hành kỷ luật của công nhân chưa cao. - Vận hành thiết bị, máy móc không đúng quy trình kỹ thuật. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 121 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch - Các thiết bị, máy móc được trang bị không tốt hoặc chưa hợp lý. 9.2.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 9.2.2.1. An toàn lao động cho người - Giáo dục ý thức và biện pháp bảo hộ lao động. - Công nhân trực tiếp sản xuất được cấp phát quần áo bảo hộ lao động theo định kỳ và theo tính chất của công việc. 9.2.2.2. An toàn về trang thiết bị Trong nhà máy bia, hệ thống máy móc và thiết bị tương đối phức tạp, nhiều đường ống dẫn và các van áp suất cao… Do đó an toàn lao động về trang thiết bị vô cùng quan trọng. - Máy móc thiết bị phải sử dụng đúng chức năng và phù hợp với công suất. - Mỗi thiết bị phải có hồ sơ rõ ràng, sau mỗi ca làm việc phải bàn giao nêu rõ tình trạng để ca sau dễ quản lý. - Phải có chế độ vệ sinh, bôi dầu mỡ vào ốc vít để tránh rò rỉ, xả dầu và khí không ngưng ra khỏi hệ thống. 9.2.2.3. An toàn về điện sản xuất - Phải có hệ thống báo động khi thiết bị có sự cố. - Thiết bị điện phải có rơle đề phòng quá tải. - Các phần cách điện của thiết bị phải đảm bảo bền chặt, không bị ăn mòn. - Thiết bị điện phải được nối đất khi làm việc. - Khi sửa chữa thiết bị điện phải cách ly điện với người sửa chữa. - Khi cắt điện phải có biển báo và mang dụng cụ bảo hiểm điện. 9.2.2.4. Phòng chống cháy nổ - Ðề phòng cháy nổ cần phải tuyệt đối tuân theo các thao tác về thiết bị đã được hướng dẫn. - Không hút thuốc tại kho nguyên liệu, xăng dầu, gara ô tô,… - Phải đủ nước, thiết bị chữa cháy. - Thường xuyên kiểm tra định kỳ công tác phòng cháy tại nhà máy. 9.2.2.5. Thông gió Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 122 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Phải có chế độ thông gió tốt ở các phân xưởng thải nhiều nhiệt (đặc biệt phân xưởng nấu), thường bố trí thêm quạt trong phân xưởng. 9.2.2.6. An toàn với hoá chất Các hoá chất phải đặt đúng nơi quy định. Khi sử dụng phải tuân theo quy định đề ra để tránh gây độc hại, ăn mòn và hư hỏng thiết bị. 9.2.2.7. Chống sét Ðể đảm bảo an toàn cho các công trình trong nhà máy, phải có cột thu lôi cho những công trình ở vị trí cao. KẾT LUẬN Sau hơn 3 tháng nghiên cứu tài liệu, học hỏi, cố gắng cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn và bạn bè, đến nay tôi đã hoàn thành tập đồ án tốt nghiệp với đề tài : "Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp liên tục với năng suất 90 triệu lít bia/ năm". Việc thiết kế nhà máy sản xuất bia đáp ứng được phần nào nhu cầu của thị trường trong nước, thúc đẩy nền kinh tế của tỉnh nhà phát triển và góp phần vào nền kinh tế chung của đất nước. Nếu tuân thủ theo các nguyên tắc về vệ sinh cũng như đầu tư ban đầu thì sẽ thu được hiệu quả kinh tế rất lớn. Tập đồ án này đã đưa ra được những vấn đề sau: - Tính thiết thực của việc xây dựng một nhà máy sản xuất bia theo phương pháp lên men liên tục với một năng suất khá lớn là 90 triệu lít bia/ năm. - Quy trình công nghệ sản xuất phù hợp với thực tế. - Hệ thống thiết bị phù hợp với qui trình công nghệ. - Một số nguyên tắc an toàn trong sản xuất. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 123 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Trong quá trình thiết kế, tôi đã nắm bắt được những kiến thức về công nghệ sản xuất bia nói riêng và vấn đề xây dựng nhà máy thực phẩm nói chung. Tuy nhiên với thời gian thiết kế còn hạn hẹp cùng với sự hạn chế về chuyên môn và nhất là kinh nghiệm thực tế ít ỏi nên tập đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong quí thầy, cô và các bạn góp ý kiến để tập đồ án này được hoàn chỉnh hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Trần Xuân Ngạch cùng các thầy cô và bạn bè đã giúp tôi hoàn thành tập đồ án này. Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2014 SVTH Nguyễn Hoàng Hương Bình Tài liệu tham khảo Tiếng Việt 1. Gs, Ts Nguyễn Bin và tập thể tác giả (1999). Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập I – NXB KH&KT. 2. Đoàn Dụ, Mai Văn Lề, Bùi Đức Hưng (1983). Công nghệ và máy chế biến lương thực, NXB KH&KT. 3. Đỗ Văn Đài và tập thể tác giả (1978), Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hoá học tập I. NXB ĐH&THCN, Hà Nội. 4. Đỗ Văn Đài và tập thể tác giả (1992), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập II, NXB KH&KT, Hà Nội. 5. GS.TS. Nguyễn Thị Hiền (chủ biên), PGS.TS. Lê Thanh Mai, ThS. Lê Thị Lan Chi, ThS. Nguyễn Tiến Thành, ThS. Lê Viết Thắng (2009), Khoa học và công nghệ Malt và Bia , NXB KH&KT, Hà Nội. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 124 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 6. PGS, TS Hoàng Đình Hoà (2000). Công nghệ sản xuất malt và bia, NXB KH&KT , Hà Nội. 7. Phạm Châu Huỳnh (2007), Công nghệ sản xuất đồ uống, Trường Cao đẳng Lương thực – Thực phẩm Đà Nẵng. 8. Phan Bích Ngọc (1991). Công nghệ lên men, NXB Đà Nẵng. 9. Phan Sâm (1985). Sổ tay kỹ thuật nồi hơi, NXB Hà Nội. 10. Trần Văn Phú, Lê Nguyên Đương (1991). Kỹ thuật sấy nông sản, NXB KH&KT. 11. ThS Trần Thế Truyền (1999). Cơ sở thiết kế nhà máy hoá, NXB Đà Nẵng 12. PGS, TS Trần Minh Vượng (1999). Máy phục vụ chăn nuôi, NXB Giáo Dục. 13. Giáo trình Các quá trình và truyền chất, ĐHBK Đà Nẵng. Tiếng Nga 14. 14.Ц.P.3aйчиk(1977).OБOPYДOBAHИEПPEДПPИЯTИЙBИHOДEΛЬЧECKOЙ ПPOMЬIШΛEHHOCTИ, MOCKBA. Website 15. . http://www.anphujsc.vn/. 16. http://www.Alibaba.com.product_gs/396271599/beverage_industry_progr am controlled_membrane_filter. 17. http://www.alfalaval.com/solution.finder/products/frontline/pages/aspx. 18. http://www.anphujsc.vn/. 19. http://hsfilling.en.made-in-china.com/product-group/kqKQUFMjfTci/Washingmachine-catalog-1.html 20. http://hsfilling.en.made-in-china.com/product-group/kqKQUFMjfTci/Washingmachine-catalog-1.html 21. http://www.tma1992.ru/english/beer/pasteurizer/index.html 22. http://www.tma1992.ru/english/labeling-machine/hot-melt/index.html 23. http://www.noihoivietnam.com.vn/vietnamese/general.asp?main=products.asp Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 125 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch 24. Tài liệu thực tập nhà máy bia VBL MỤC LỤC Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 126 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô giáo trong khoa Hóa , các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm và đặc biệt là thầy Trần Xuân Ngạch, giáo viên hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian hoàn thành đồ án của mình. Tiếp đến tôi xin chân thành cảm ơn tất cả bạn bè và người thân đã động viên giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian làm đồ án và học tập. Họ là những người luôn cho tôi những góp ý về nội dung cũng như giúp tôi thu thập những tài liệu cần thiết phục vụ cho đồ án tốt nghiệp . Dù đã cố gắng hết sức nhưng không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong quý thầy cô giáo và các bạn đóng góp ý kiến để tôi có thêm kinh nghiệm và trưởng thành hơn sau này. Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 127 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Đà Nẵng, ngày tháng năm 2014 Sinh viên Nguyễn Hoàng Hương Bình Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT [...]... đun sôi) có bổ sung chế phẩm enzyme từ bên ngoài - Phương pháp lên men: Có 3 phương pháp lên men: Lên men cổ điển, lên men hiện đại và lên men liên tục Để giảm chi phí và rút ngắn thời gian lên men mà vẫn giữ được chất lượng của bia tôi chọn phương pháp lên men liên tục Đây là phương pháp lên men kiểu mới có chu kì lên men ngắn, năng suất lớn, dễ cơ giới hóa và tự động hóa trong quá trình sản xuất Đề... + Malt: (kg) + Gạo: (kg) + Malt: + Gạo: (kg) (kg) 4.2.1.3 Lượng nguyên liệu còn lại sau khi nghiền: - Chất khô: - Nguyên liệu: + Malt: (kg) + Gạo: (kg) + Malt: + Gạo: (kg) (kg) 4.2.1.4 Lượng chất khô của hạt chuyển vào dịch đường khi nấu: + Malt: (kg) + Gạo: (kg) Tổng lượng chất khô của hạt chuyển vào dịch đường khi nấu: Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít... 15 triệu tế bào /1lit Sau đó bơm (1 2) bơm bia non từ thùng (1 1) sang tank lên men phụ đầu tiên cua hệ thống (1 3) Các tank lên men phụ cũng được nối với nhau như các tank lên men chính và bia non cũng lưu lại ở mỗi thùng 1 ngày đêm Số ngày lên men phụ lá 10 ngày, nhiệt độ lên men phụ 1-20C và áp suất trong thiết bị lên men phụ là 0,5-0,6 at Bia từ tank lên men phụ được chuyển vào tank chứa (1 4) và... Quá trình nuôi giống trong thùng (4 ) được thực hiện ở 100C và có sục không khí đã được vô trùng nhờ (1 ) Nhờ hệ thống bơm định lượng (5 ), dịch đường từ tank tiếp liệu (2 ) và dịch men giống từ thùng (4 ) liên tục được đưa vào tank lên men chính (6 ) với tỉ lệ 92:8 Nồng độ nấm men trong tank lên men đầu tiên là 70 triệu tế bào/1ml Các tank lên men chính (6 ) phải nối với nhau sao cho dịch đường đi vào... quá trình sinh hóa cơ bản trong công nghệ sản xuất bia Trong sản xuất bia có rất nhiều quá trình sinh hóa xảy ra, trong đó quá trình nấu và lên men là hai quá trình cơ bản ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của bia Ở đây ta xét các quá trình quan trọng đó: 2.3.1 Các quá trình xảy ra trong quá trình nấu [8, tr 76] Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH... nấm men và giữ nhiệt độ của nước trong thiết bị bảo quản gần 0oC Để lên men trở lại thì men cái sau khi đã rửa và sát trùng cho trộn với dịch lên men theo tỉ lệ 2÷6 lit/1 lit men, khuấy đều rồi để yên 1÷3 giờ cho lên men ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính đầu tiên Khi nào nấm men nảy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% thì được Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục. .. Trong công nghệ sản xuất bia người ta sử dụng các chủng nấm men: + Saccharomyces cerevisiae: thuộc loại lên men nổi + Saccharomyces carlsbergensis: thuộc loại lên men chìm Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 28 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Ở đây ta sử dụng chủng nấm men chìm Chủng nấm men chìm có... 200C là :1000,77 × 10-6 m³/kg [1, tr.11] Thể tích riêng của nước ở 900 C là :1035 ,90 × 10-6m³/kg [1, tr.12] Nên thể tích của dịch đường sau lắng trong : (lít) 4.2.1.11 Thể tích của dịch đường sau làm lạnh (dịch lên men) : Lượng chất khô còn lại sau làm lạnh: (kg) Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT ... Bơm (5 ) phải điều khiển sao cho dịch đường lưu lại trong mỗi tank là 24h Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 30 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Dịch đường và men giống chảy chuyền từ tank đầu sang tank sau và tiến hành lên men chính ở nhiệt độ 8 - 9 0C cho đến khi đạt độ lên men cần thiết Quá trình lên. .. búa Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục năng suất 90 triệu lít / năm SVTH : Nguyễn Hoàng Hương Bình – 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 19 GVHD : Th.S Trần Xuân Ngạch Nguyên tắc hoạt động Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu (1 ) Gạo được nghiền nát nhờ vào lực va đập của búa nghiền (2 ) vào thành trong của máy nghiền búa Búa được lắp trên đĩa treo số (4 ), các búa được ... phương pháp kết hợp ( phương pháp ngâm phương pháp đun sôi) có bổ sung chế phẩm enzyme từ bên - Phương pháp lên men: Có phương pháp lên men: Lên men cổ điển, lên men đại lên men liên tục Để giảm... bong bóng lên bề mặt dính lại với tạo thành bọt bề mặt dịch lên men, trình lên men dạng bên của bọt thay đổi liên tục Đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men liên tục suất 90 triệu lít... gian lên men mà giữ chất lượng bia chọn phương pháp lên men liên tục Đây phương pháp lên men kiểu có chu kì lên men ngắn, suất lớn, dễ giới hóa tự động hóa trình sản xuất Đề tài : Thiết kế nhà máy

Ngày đăng: 23/10/2015, 20:42

Xem thêm