Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp hiện đại với năng suất 150 triệu lít bianăm ( full bản vẽ )

Bia là một loại nước giải khát phổ biến, là một loại nước uống có độ rượu nhẹ, có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu của hoa houblon. Nếu sử dụng đúng mức, bia sẽ giúp cho con người thấy thoải mái, dễ chịu và tăng sức lực cho cơ thể. Bia được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là nước, malt, hoa houblon. Ngoài ra, để làm tăng hiệu quả kinh tế và làm phong phú thêm hương vị, các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác để thay thế một phần malt đại mạch như: gạo, ngô, lúa mì để sản xuất bia. Ở nước ta, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng đang phát triển không ngừng và tạo sự cạnh tranh lớn trong xã hội. Hiện nay, có nhiều loại bia và mỗi loại bia được đặc trưng bởi mùi vị, màu sắc, độ rượu khác nhau vì quá trình sản xuất bia là phức tạp và dao động một cách đáng kể giữa các nhà sản xuất, tuy nhiên trong suốt quá trình hình thành và phát triển, quy trình công nghệ sản xuất bia vẫn luôn giữ được các nét đặc trưng riêng của mình. Với nhu cầu của thị trường về loại nước giải khát này đang rất cao, cả thị trường trong nước và quốc tế. Vì vậy, nước ta cần sản xuất được một loại bia có chất lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, thúc đẩy cạnh tranh và hướng tới xuất khẩu. Việc xây dựng thêm các nhà máy bia trong thời gian này là rất hợp lí và cần thiết. Với mục đích trên, tôi được phân công đề tài: “ Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp hiện đại với năng suất 150 triệu lít bianăm”.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch MỤC LỤC .......................................................................................................................................6 MỞ ĐẦU......................................................................................................................1 Chương 1.......................................................................................................................2 LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT..........................................................................2 1.1. Đặc điểm tự nhiên..............................................................................................2 1.2. Nguyên liệu........................................................................................................2 1.3. Nguồn cung cấp điện.........................................................................................3 1.4. Nguồn cung cấp hơi...........................................................................................3 1.5. Nguồn cung cấp nước........................................................................................3 1.6. Thoát nước bẩn và vệ sinh môi trường.............................................................3 1.7. Hệ thống giao thông vận tải..............................................................................4 1.8. Hợp tác hoá........................................................................................................4 1.9.Nguồn nhân lực..................................................................................................5 1.10. Thị trường tiêu thụ sản phẩm..........................................................................5 1.11. Thiết bị.............................................................................................................5 Chương 2.......................................................................................................................6 TỔNG QUAN...............................................................................................................6 2.1. Giới thiệu sản phẩm...........................................................................................6 2.2. Nguyên liệu........................................................................................................6 2.2.1. Malt đại mạch.............................................................................................6 2.2.2. Hoa houblon...............................................................................................8 Thành phần...........................................................................................................9 2.2.3. Nước.........................................................................................................10 2.2.4. Ngô...........................................................................................................11 2.2.4.1. Vai trò........................................................................................................11 2.3. Chất hỗ trợ kĩ thuật..........................................................................................12 2.3.1. Chế phẩm enzyme Termamyl..................................................................12 2.3.2. Nấm men bia.............................................................................................12 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 2.3.3. Các chất hỗ trợ kĩ thuật khác....................................................................13 2.4. Các quá trình sinh hoá quan trọng..................................................................13 2.4.1. Các quá trình xảy ra khi nấu....................................................................13 2.4.2. Các quá trình xảy ra khi lên men.............................................................15 Chương 3.....................................................................................................................16 LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ......................16 3.1. Chọn dây chuyền công nghệ...........................................................................16 3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ...............................................................17 3.2.1. Nhập nguyên liệu......................................................................................17 3.2.2. Làm sạch...................................................................................................17 3.2.3. Nghiền nguyên liệu..................................................................................17 3.2.4. Nấu nguyên liệu........................................................................................19 3.2.5. Lọc dịch đường và rửa bã.........................................................................20 3.2.6. Houblon hóa.............................................................................................21 3.2.7. Tách bã hoa...............................................................................................22 3.2.8. Lắng trong và làm lạnh dịch đường.........................................................22 3.2.9. Lên men....................................................................................................24 3.2.10. Lọc trong bia...........................................................................................26 3.2.11. Ổn định bia sau khi lọc...........................................................................26 3.2.12. Chiết rót và thanh trùng..........................................................................26 3.2.12. Hoàn thiện sản phẩm..............................................................................28 Chương 4.....................................................................................................................29 CÂN BẰNG VẬT CHẤT..........................................................................................29 4.1. Chọn các số liệu ban đầu.................................................................................29 4.2. Tính cân bằng sản phẩm..................................................................................29 4.2.1. Chọn số mẻ nấu trong một ngày..............................................................29 4.2.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy..................................................................30 4.2.3. Tính cân bằng sản phẩm cho 100kg nguyên liệu ban đầu.......................30 4.2.4. Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày....................................................36 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.5. Chi phí bao bì...........................................................................................39 CHƯƠNG 5................................................................................................................42 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ......................................................................................42 5.1. Công đoạn xử lý nguyên liệu..........................................................................42 5.1.1. Tính xilô chứa nguyên liệu.......................................................................42 5.1.2. Máy làm sạch nguyên liệu........................................................................44 5.1.3. Máy nghiền nguyên liệu...........................................................................44 5.1.4. Tính bunke................................................................................................45 5.1.5. Cân nguyên liệu........................................................................................47 5.1.6. Tính cơ cấu vận chuyển............................................................................47 5.2. Công đoạn chuẩn bị dịch đường.....................................................................51 5.2.2. Thiết bị lọc khung bản..............................................................................55 5.2.3. Thiết bị lắng whirlpool.............................................................................56 5.2.4. Thiết bị làm lạnh.......................................................................................57 5.2.5. Thiết bị tách bã hoa..................................................................................58 5.2.6. Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu.....................................59 5.3. Công đoạn lên men..........................................................................................61 5.3.1. Thiết bị lên men........................................................................................61 5.3.2. Thiết bị nuôi cấy nấm men.......................................................................63 5.3.3. Thiết bị lọc bia..........................................................................................65 5.3.4. Tính lượng diatomit và thùng phối trộn chất trợ lọc...............................66 5.3.5. Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc.........................................................66 5.3.6 Thiết bị xử lý sữa men...............................................................................66 67 Theo bảng (4.3) lượng sữa men thu hồi.............................................................67 5.3.7. Tính và chọn bơm.....................................................................................68 5.4. Công đoạn hoàn thiện......................................................................................69 5.4.1. Máy rửa chai.............................................................................................69 5.4.2. Chiết rót và đóng nắp ..............................................................................70 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 5.4.4. Máy rửa lon..............................................................................................71 5.4.5. Máy chiết lon và ghép mí.........................................................................71 5.4.5.Máy thanh trùng........................................................................................71 5.4.6. Máy dán nhãn...........................................................................................72 5.4.7. Băng tải chai, két:.....................................................................................73 5.4.8. Bia lon sau thanh trùng.............................................................................73 CHƯƠNG 6................................................................................................................76 TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG..........................................................................76 6.1. Tính tổ chức.....................................................................................................76 6.1.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy........................................................76 6.1.2. Chế độ làm việc của nhà máy..................................................................77 6.1.3. Phân bố lao động trong nhà máy..............................................................77 6.2. Tính xây dựng..................................................................................................78 6.2.1. Kích thước các công trình........................................................................78 6.2.2. Tính khu đất xây dựng nhà máy...............................................................83 Chương 7.....................................................................................................................84 TÍNH HƠI – NƯỚC...................................................................................................84 7.1. Tính hơi............................................................................................................84 7.1.1. Các công thức sử dụng để tính toán.........................................................84 7.1.2. Tính nhiệt cho các nồi trong phân xưởng nấu.........................................87 7.1.3. Tính chi phí hơi cho các nồi.....................................................................90 7.1.4. Tính và chọn lò hơi...................................................................................91 7.2. Tính nước.........................................................................................................92 7.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu..............................................................92 7.2.2. Nước dùng cho lò hơi...............................................................................92 7.2.3. Nước dùng cho phân xưởng lên men.......................................................92 7.2.4. Nước dùng cho chiết rót, rửa chai, thanh trùng.......................................92 7.2.5. Nước dùng cho hệ thống lạnh..................................................................93 7.2.6. Nước dùng cho sinh hoạt..........................................................................93 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 7.3. Tính nhiên liệu.................................................................................................93 7.3.1. Dầu FO.....................................................................................................93 7.3.2. Xăng..........................................................................................................94 7.3.3. Dầu DO.....................................................................................................94 7.3.4. Dầu nhờn..................................................................................................94 CHƯƠNG 8................................................................................................................95 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ÐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM.............95 8.1. Kiểm tra nguyên liệu.......................................................................................95 8.1.1. Kiểm tra chất lượng của malt...................................................................95 8.1.2. Kiểm tra chất lượng của hoa houblon......................................................95 8.1.3. Kiểm tra chất lượng của ngô....................................................................95 8.1.4. Kiểm tra men giống..................................................................................95 8.1.5. Kiểm tra nước dùng nấu bia.....................................................................96 8.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất.....................................................................96 8.2.1. Kiểm tra công đoạn nấu...........................................................................96 8.2.2. Kiểm tra công đoạn lên men....................................................................97 8.2.3. Kiểm tra công đoạn thành phẩm..............................................................98 8.3. Kiểm tra sản phẩm...........................................................................................98 8.3.1. Các chỉ tiêu cảm quan..............................................................................98 8.3.2. Các chỉ tiêu hoá lý....................................................................................98 8.3.3. Các chỉ tiêu hoá học.................................................................................98 CHƯƠNG 9..............................................................................................................100 VỆ SINH XÍ NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ÐỘNG.............................................100 9.1. Vệ sinh công nghiệp......................................................................................100 9.1.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân..............................................................100 9.1.2. Vệ sinh máy móc, thiết bị......................................................................100 9.1.3. Vệ sinh xí nghiệp....................................................................................100 9.1.4. Xử lý phế liệu của quá trình sản xuất....................................................100 9.1.5. Xử lý nước thải.......................................................................................100 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 9.1.6. Xử lý nước dùng để sản xuất.................................................................101 9.2. An toàn lao động...........................................................................................101 9.2.1. Tai nạn xảy ra do các nguyên nhân sau.................................................101 9.2.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động............................................101 9.2.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động............................................102 KẾT LUẬN...............................................................................................................104 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................105 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch MỞ ĐẦU Bia là một loại nước giải khát phổ biến, là một loại nước uống có độ rượu nhẹ, có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu của hoa houblon. Nếu sử dụng đúng mức, bia sẽ giúp cho con người thấy thoải mái, dễ chịu và tăng sức lực cho cơ thể. Bia được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là nước, malt, hoa houblon. Ngoài ra, để làm tăng hiệu quả kinh tế và làm phong phú thêm hương vị, các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác để thay thế một phần malt đại mạch như: gạo, ngô, lúa mì để sản xuất bia. Ở nước ta, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng đang phát triển không ngừng và tạo sự cạnh tranh lớn trong xã hội. Hiện nay, có nhiều loại bia và mỗi loại bia được đặc trưng bởi mùi vị, màu sắc, độ rượu khác nhau vì quá trình sản xuất bia là phức tạp và dao động một cách đáng kể giữa các nhà sản xuất, tuy nhiên trong suốt quá trình hình thành và phát triển, quy trình công nghệ sản xuất bia vẫn luôn giữ được các nét đặc trưng riêng của mình. Với nhu cầu của thị trường về loại nước giải khát này đang rất cao, cả thị trường trong nước và quốc tế. Vì vậy, nước ta cần sản xuất được một loại bia có chất lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, thúc đẩy cạnh tranh và hướng tới xuất khẩu. Việc xây dựng thêm các nhà máy bia trong thời gian này là rất hợp lí và cần thiết. Với mục đích trên, tôi được phân công đề tài: “ Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp hiện đại với năng suất 150 triệu lít bia/năm”. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 2 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chương 1 LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu, hệ thống giao thông vận tải và các điều kiện khác, tôi quyết định xây dựng nhà máy bia tại công nghiệp Phú Bài, nằm tại phường Phú Bài, thị xã Hương thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế. 1.1. Đặc điểm tự nhiên Việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch chung và đảm bảo sự phát triển chung về kinh tế của địa phương, phải gần nguồn nguyên liệu để giảm giá thành vận chuyển, giảm hao hụt nguyên liệu, từ đó giảm giá thành sản phẩm. Nhà máy phải đặt gần nguồn cung cấp năng lượng như điện, hơi, nước, gần trục đường chính để đảm bảo sự hoạt động bình thường và chú ý đến nguồn nhân lực địa phương. Từ đó nhà máy được thiết kế xây dựng nằm trong khu công nghiệp Phú Bài, thuộc phường Phú Bài, thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừ Thiên Huế, nằm cách trung tâm thành phố Huế khoảng 15 km; cạnh sân bay quốc tế Phú Bài; nằm dọc theo tuyến Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc-Nam; cách cảng biển Chân Mây 40km về phía Nam, cảng biển Thuận An 15km về phía Bắc. Khu công nghiệp Phú Bài được xây dựng trên nền kết cấu địa chất ổn định, độ cao sàn nền trung bình từ 6,01-34,37m, các mái dốc địa hình trong khu vực tùy vị trí sẽ được gia cố bằng đá xây hoặc trồng cỏ để tránh sạt lỡ. Tận dụng những đồi cao để làm công viên vui chơi, cây xanh. Bởi vậy, khu công nghiệp Phú Bài là địa điểm lý tưởng để xây dựng các nhà máy sản xuất công nghiệp, các công trình cao tầng. [17] 1.2. Nguyên liệu Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia tại nhà máy là malt đại mạch, ngô, hoa houblon... Do điều kiện khí hậu ở nước ta không thích hợp với việc trồng đại mạch và hoa houblon nên hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 3 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Ngô là nguyên liệu sẵn có tại địa phương cũng như ở các tỉnh lân cận do vậy việc thu mua rất đơn giản, dễ dàng. Việc sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô mang lại lợi ích kinh tế lớn trong việc thu mua nguyên liệu của địa phương, cũng như vận chuyển và hạ giá thành sản phẩm. [17] 1.3. Nguồn cung cấp điện Điện dùng trong nhà máy với nhiều mục đích: cho các thiết bị hoạt động, chiếu sáng trong sản xuất và dùng trong sinh hoạt. Nguồn điện: Nguồn cung cấp điện được lấy từ trạm 110KV hiện có ở khu công nghiệp giai đoạn I, II, III. Lắp đặt mới một trạm biến áp trung gian 110/35/22KV-2x25MVA tại vị trí phía Đông Bắc khu công nghiệp. Tuỳ theo công suất sử dụng mỗi nhà máy sẽ đặt các trạm 22KV/0,4. + Mạng lưới: Mạng lưới cấp điện cho toàn khu công nghiệp được bố trí theo hệ thống giao thông. + Chiếu sáng công cộng: Chiếu sáng bằng hệ thống đèn cao áp gắn trên cột thép bát giác, lưới điện ngầm. Đồng thời nhà máy cũng cần lắp thêm một máy phát điện dự phòng để đảm bảo sản xuất liên tục khi có sự cố mất điện. [16] 1.4. Nguồn cung cấp hơi Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhà máy. Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO. [16] 1.5. Nguồn cung cấp nước Nước được sử dụng trong nhà máy rất lớn, với nhiều mục đích khác nhau. Nguồn nước: Lấy từ hệ thống cấp nước cho khu vực thị xã Phú Bài và từ nhà máy nước Nong Thượng. Mạng lưới: Thiết kế hệ thống ống cấp mạng vòng nhánh cụt để cấp cho từng khu vực, nhà máy. [16] 1.6. Thoát nước bẩn và vệ sinh môi trường - Thoát nước bẩn: + Tiêu chuẩn thoát nước lấy bằng tiêu chuẩn cấp nước. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 4 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch + Nước thải từ khu vực nhà máy, khu điều hành dịch vụ, khu kỹ thuật đầu mối được xử lý sơ bộ đến giới hạn tiêu chuẩn cho phép sau đó đổ vào mạng lưới thu gom chung chảy về trạm xử lý nước thải ở phía Đông Bắc khu công nghiệp. Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn qui định được dẫn về sông Phú Bài. Hệ thống cống thoát ngầm, hoạt động theo nguyên tắc tự chảy có bổ sung một số trạm bơm chuyển tiếp. - Xử lý chất thải rắn: Về lâu dài phải đầu tư xây dựng khu xử lý chất thải rắn công nghiệp cho các khu công nghiệp. Trước mắt rác thải công nghiệp, có một phần là rác thải sinh hoạt được thu gom hàng ngày và vận chuyển về khu xử lý rác tập trung của huyện (khu xử lý rác phía Nam thành phố Huế). - Các biện pháp bảo vệ môi trường: + Môi trường nước: Nước thải được làm sạch tập trung 2 lần trước khi xả ra môi trường tự nhiên. + Môi trường không khí: Xử lý bụi, khí độc nhà máy bằng dây chuyền công nghệ hiện đại các thiết bị khử bụi, khí độc hiện tại theo tiêu chuẩn TCVN5939-1995 và TCVN 5940-1995. + Trồng cây xanh cách ly giữa các nhà máy khu công nghiệp và khu dân cư. [16] 1.7. Hệ thống giao thông vận tải * Giao thông đối ngoại: - Đường tránh phía Tây Huế có lộ giới 100m. * Giao thông đối nội: - Đường trục chính (mặt cắt 1-1) có lộ giới 31,0m (6,5m + 7,5m + 3m + 7,5m + 6,5m). - Các tuyến còn lại (mặt cắt 2-2) có lộ giới 19,5m (4,5m + 10,5m + 4,5m). Để đáp ứng kịp thời nhu cầu xuất sản phẩm và nhập nguyên liệu thì nhà máy phải có số lượng ôtô nhất định. [16] 1.8. Hợp tác hoá Trong sản xuất bia có một lượng lớn phế phẩm giàu chất dinh dưỡng như bã malt, men bia. Bã malt là nguồn nguyên liệu rất tốt để sản xuất thức ăn gia súc, có Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 5 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch giá trị đối với nông nghiệp. Men bia rất giàu chất dinh dưỡng, làm thức ăn cho gia súc. Các sản phẩm cặn lắng, bã hoa còn là nguyên liệu làm phân bón tốt. [16] 1.9.Nguồn nhân lực Công nhân được chọn trong địa bàn tỉnh để tận dụng nguồn nhân lực địa phương, do đó giảm đầu tư nhà ở và sinh hoạt công nhân. Đối với đội ngũ lãnh đạo nhà máy, tỉnh đáp ứng đầy đủ các kỹ sư, cử nhân tốt nghiệp từ các trường đại học trong cả nước. Đặc biệt Huế, Đà Nẵng, Quảng Trị có đủ kiến thức, năng lực nghiệp vụ để lãnh đạo. [16] 1.10. Thị trường tiêu thụ sản phẩm Bia thành phẩm của nhà máy sản xuất sẽ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của nhân dân địa phương, tiêu thụ trong nước và hướng tới xuất khẩu ra nước ngoài. [16] 1.11. Thiết bị Nhà máy sử dụng phần lớn các thiết bị trong nước chế tạo nhằm giảm chi phí, ngoài ra có thể nhập một vài thiết bị từ nước ngoài để đảm bảo qui trình công nghệ. Thiết bị phải đảm bảo phù hợp với quy trình công nghệ và được tự động hóa trong sản xuất, góp phần làm hiện đại hóa trong sản xuất. [16] Kết luận: từ những phân tích thực tế trên, việc xây dựng nhà máy bia tại khu công nghiệp Phú Bài, thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế là hoàn toàn hợp lý. Với năng suất 150 triệu lít/năm có thể đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng. Việc xây dựng nhà máy phù hợp với yêu cầu thực tế hiện nay. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 6 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chương 2 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 enzyme phong phú, kích thích tiêu hóa cho cơ thể con người, đặc biệt là nhóm enzyme kích thích tiêu hóa amylaza. 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. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon, và nước với quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có các tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người. Hương thơm đặc trưng, vị đắng dễ chịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 khá cao (4-5g/l) giúp cơ thể con người giải khát một cách triệt để khi ta uống. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại bia khác nhau. Sự khác nhau chủ yếu là do tỉ lệ khác nhau của nguyên liệu đem nấu. Tỉ lệ nguyên liệu đem nấu bia khác nhau, tạo ra nhiều loại bia, rất phong phú. Đồng thời giảm chi phí sản xuất khi sử dụng nguyên liệu phụ. Phương pháp sản xuất bia là phương pháp lên men hiện đại, với phương pháp này sẽ giảm bớt tổn thất, chi phí cho quá trình sản suất và thời gian lên men cũng được rút ngắn. [3] 2.2. Nguyên liệu 2.2.1. Malt đại mạch Malt là hạt hoà thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhất định. Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng so với các loại malt khác. Dùng malt đại mạch trong sản xuất bia có 2 mục đích chính vừa là nguyên liệu vừa là tác nhân đường hoá vì nó cho một tỉ lệ enzym cân đối thích hợp cho công nghệ sản xuất bia, ngoài ra vỏ malt đại mạch dai nên nghiền ít nát và tạo lớp trợ lọc rất xốp. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 7 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Hình 2.1: malt đại mạch Các yêu cầu chất lượng của malt khi nhập: + Màu hạt malt vàng sáng, óng mượt. + Mùi thơm đặc trưng, không được có mùi vị lạ, không được mốc và không hôi khói. + Vị ngọt nhẹ. + Hình dáng to, tròn, đều. + Tạp chất < 0,1%. + Hạt gãy < 0,5%. + Khối lượng hạt 28 ÷ 38 g/1000 hạt. + Độ hoà tan tính theo chất khô 76 ÷ 81,7% + Độ ẩm < 3%. Thành phần hoá học: - Độ ẩm của malt không quá 6%. - Thời gian đường hoá: từ 10÷20 phút/70 oC. - Chất hoà tan: trung bình 65÷82 % chất khô. - Cường độ màu: lấy màu chuẩn cho malt vàng là màu của 0,3÷0,16 mg iod/1lít H2O . - Độ acid: pH của dịch đường là 5,5÷6,5. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 8 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Bảng 2.1: Các thành phần chính của malt khô [1 - tr30] Thành phần % chất khô Tinh bột 58 Pentozan hoà tan 1 Hexozan và Pentozan không tan 9 Cellulo 6 Saccaroza 5 Đường khử 4 Protid 10 Protid hoà tan 3 Chất béo 2,5 Chất khoáng 2,5 Trong thành phần hoá học của malt, quan trọng nhất là hàm lượng tinh bột. Hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protêin phải nằm trong giới hạn cho phép từ 9÷12%. Nếu hàm lượng protein cao thì bia dễ bị đục, khó bảo quản, nếu thấp hơn thì bia sẽ kém bọt và có hương vị kém đậm đà. [3] 2.2.2. Hoa houblon 2.2.2.1. Vai trò của hoa houblon Hình 2.2: Hoa houblon [19] Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia bởi vì: - Hoa houblon truyền mùi thơm và vị đắng cho bia vì trong hoa houblon có chứa các nhựa đắng và tinh dầu Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 9 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt cho bia. - Tăng khả năng sát trùng cho bia vì vậy làm tăng độ bền cho bia. Houblon là loại thực vật lâu 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. Trong sản xuất bia người ta sử dụng hoa houblon dưới nhiều dạng khác nhau: dạng hoa nguyên cánh, dạng hoa nghiền, hoa viên và cao hoa. Trong nhà máy sử dụng hoa viên và cao hoa để sản xuất bia vì nó dễ bảo quản, chất lượng tốt. Không nên sử dụng 100% cao hoa để nấu bia vì nó sẽ làm cho mùi, vị của bia giảm sút. 2.2.2.2. Thành phần hoá học của hoa houblon Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau, nhưng các chất có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa hoa houblon, các tanin và tinh dầu. Ngoài ra trong hoa còn chứa một số các chất khác như: protein, mỡ, sáp, các tạp chất phi protein. Bảng 2.2: Thành phần hoá học của hoa houblon Thành phần Nước Nhựa đắng tổng số Tinh dầu Tanin Monosaccarit Pectin Amino axit Protein Lipit và sáp Chất tro Xenluloza, lignin và các chất khác 2.2.2.3. Biện pháp bảo quản hoa [5 - tr52] Hàm lượng chất khô (%) 11 ÷ 13 15 ÷ 20 0,5 ÷ 1,5 2÷5 2 2 0,1 15 ÷ 27 3 5÷8 40 ÷ 50 Để bảo quản hoa được tốt cần giữ hoa trong các điều kiện sau: - Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong thùng kín hoặc trong môi trường khí trơ. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 10 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0 0C vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kiềm chế các quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật. Nhà máy bảo quản 5 ÷ 100C. - Cách ẩm tốt. 2.2.3. Nước 2.2.3.1. Vai trò trong công nghệ sản xuất bia Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm hơn 90%. Nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia. Nước có ảnh hưởng lớn đến tiến trình công nghệ và chất lượng sản phẩm. 2.2.3.2. Thành phần hóa học của nước 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-, PO43- Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước. 2.2.3.3. Yêu cầu chất lượng Nước nấu bia phải trong suốt, không màu, vị dễ chịu, không có mùi vị lạ và không chứa các vi sinh vật gây bệnh. Độ cứng trung bình 5 - 6mg đương lượng/ lít, có pH= 6,8 - 7,3, độ oxy hóa không vượt quá 1 - 2mg/ lít, hàm lượng cặn khô không vượt quá 600mg/ lít. Hàm lượng các kim loại: - Sắt không quá 0,3 mg/ l - Đồng không quá 3 mg/ l - Mangan không quá 0,05 mg/ l - Kẽm không quá 5 mg/ l - Magie không quá 125 mg/ l - Flo không quá 1 mg/ l - Chì không quá 0,1 mg/ l - Asen không quá 0,05 mg/ l - Nitrat không quá 35 mg/ l - Sunphat 60 - 80 mg/ l và không vượt quá 250 mg/ l Trong nước nấu bia không được có xianit, Hg, Ba, Cr, NH3, photphat, nitrit. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 11 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 2.2.4. Ngô 2.2.4.1. Vai trò Trong sản xuất bia, để giảm giá thành sản phẩm người ta có thể thay thế một phần malt đại mạch bằng các loại nguyên liệu khác. Nguyên liệu này có thể dạng hạt hay dạng đường. Hình 2.3: Ngô Tại nhà máy, nguyên liệu thay thế được dùng là ngô với tỷ lệ 35% so với tổng lượng nguyên liệu. Ngô có các loại hạt như: ngô răng ngựa, ngô đá và ngô bột. Hạt ngô có màu vàng, trắng, đỏ hoặc hồng. Trong công nghệ sản xuất bia, ngô dùng để thay malt đại mạch chủ yếu là loại trắng đục (hàm lượng tinh bột cao, protein thấp), đã tách phôi, được sử dụng dưới dạng đã nghiền nhỏ. Ngô được thu mua ở những vùng lân cận, và đã được tách phôi. 2.2.4.2. Thành phần của hạt ngô - Hạt ngô bao gồm các thành phần sau: + lớp vỏ quả: 5÷7% khối lượng hạt + lớp vỏ hạt: 2% khối lượng hạt + lớp alơron: 6÷8% khối lượng hạt + phôi: 10÷11% khối lượng hạt + nội nhũ: 75% khối lượng hạt Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 12 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Trong thành phần của phôi có 33÷45% chất béo, 20% protein, 75% đường và tro, 4% xenluloza, gần 5% tinh bột. Trong thành phần của nội nhũ có 77÷84% tinh bột, 7÷11% protein, 1% chất béo, 0,3÷0,8% tro, 1% đường, 0,5% xelluloza. 2.2.4.3. Những yêu cầu cơ bản của ngô dùng để nấu bia - Có màu trắng đục, kích thước hạt đồng đều. - Hạt ngô sạch, được tách phôi hoàn toàn. - Trước khi nấu phải được nghiền mịn. 2.3. Chất hỗ trợ kĩ thuật 2.3.1. Chế phẩm enzyme Termamyl Công dụng: Chế phẩm enzyme này có bản chất là α-amylaza, dùng để bổ sung vào nồi ngô hỗ trợ cho quá trình thủy phân tinh bột tạo ra sản phẩm là glucose và dextrin. Nhờ quá trình phân cắt này mà độ nhớt của dịch cháo nhanh chóng giảm xuống. Là chế phẩm lấy từ vi khuẩn Baccillus licheniformis. Màu sắc: từ màu sáng cho đến nâu tối. Hoạt độ: 120 KNU-T/g Độ nhớt:1÷25 cPs. Tỉ trọng: 1,26 g/ml pH ở 25 oC là 5,5÷7. Chất ổn định: Methionine, Sodium chloride, Sucrose. 2.3.2. Nấm men bia 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. Ở đây ta sử dụng nấm men chìm. Thành phần hoá học của tế bào chứa khoảng 75% nước, protêin 15 - 45%, cacbonhiđrat 25 - 35%, chất béo 4 - 7%, chất vô cơ 8 - 9%. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 13 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chủng nấm men này có chứa enzyme melibiaza nên lên men được hoàn toàn đường rafinose. Chủng nấm men chìm lên men ở nhiệt độ 6 - 10 0C và nó sẽ ngừng lên men khi nhiệt độ dưới 00C. Vào thời kỳ cuối của lên men chính, chủng nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị lên men và tạo thành kết tủa đặc, đồng thời cũng kéo theo những chất lơ lửng 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. [14 - tr56] 2.3.3. Các chất hỗ trợ kĩ thuật khác - Axit lactic, H2SO4 điều chỉnh pH cho khối cháo. - CaCl2, ZnCl2: cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men hoạt động. - Chất màu caramen: dùng để điều chỉnh màu. 2.4. Các quá trình sinh hoá quan trọng Trong công nghệ sản xuất bia có nhiều quá trình sinh hoá xảy ra, nhưng quan trọng nhất là các quá trình xảy ra ở công đoạn nấu và lên men bia. 2.4.1. Các quá trình xảy ra khi nấu Các quá trình xảy ra trong khi nấu được chia làm 2 nhóm là: quá trình enzyme và quá trình phi enzyme. a) Quá trình enzyme Sự thuỷ phân tinh bột Tinh bột dưới tác dụng của hệ enzyme amylaza sẽ bị thuỷ phân thành đường và các dextrin với phân tử lượng khác nhau. Đường có ý nghĩa lớn với quá trình lên men còn các dextrin tuy không lên men được nhưng nó góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện vị của bia. Sự thuỷ phân protein Dưới tác dụng của enzyme proteaza thì protein bị thủy phân thành các axit amin và các sản phẩm có phân tử lượng lớn hơn như peptit, peptone, polypeptit. Các sản phẩm khác của quá trình thuỷ phân như axit amin và peptit là nguồn dinh Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 14 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch dưỡng nitơ cho nấm men, còn pha có phân tử lượng trung bình như pepton và polipeptit tạo vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia. Tuy nhiên nếu hàm lượng của chúng quá cao sẽ làm cho bia dễ bị đục và khó bảo quản. Sự thuỷ phân fitin Dưới tác dụng của hệ enzyme fitaza xảy ra sự thuỷ phân fitin tạo thành axit phosphoric và các sản phẩm khác. Axit phosphoric là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho nấm men và đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trường đệm thích hợp cho các enzyme hoạt động. Sự thuỷ phân hemixenluloza và một số các chất khác Dưới tác động của enzyme xitaza dẫn đến sự thuỷ phân hemixenluloza và một số chất khác của nguyên liệu để tạo thành glucose, xilose, arabinose. Sự thuỷ phân này mang 2 ý nghĩa là vừa bổ sung chất hoà tan cho dịch đường, vừa phá bỏ hàng rào chắn, tạo điều kiện thuận lợi cho các enzyme khác dễ dàng tác động. b) Quá trình phi enzym Sự kết lắng và biến tính của protein Dưới tác động của nhiệt độ cao, một phần protein bị biến tính và đông tụ. Đây là yếu tố có lợi cho công nghệ sản xuất bia vì sẽ loại được những protein dễ bị biến tính ra khỏi dịch đường làm tăng độ bền keo của bia tức là giảm được khả năng gây đục. Sự tạo thành melanoid Đây là một phản ứng đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuất bia. Tuy phản ứng này gây ra hao tổn axít amin và đường khử nhưng với một lượng melanoid vừa phải lại góp phần nâng cao giá trị cảm quan cho sản phẩm sau này. Quá trình tạo thành melanoid đã xảy ra một cách mạnh mẽ ở giai đoạn sấy malt, đến giai đoạn đường hoá, điều kiện về nhiệt độ và các yếu tố khác chưa tối ưu cho quá trình trên nhưng dù sao thì một lượng đáng kể melanoid cũng được tạo thành. Ngoài ra trong quá trình nấu còn xảy ra phản ứng giữa các muối của nước và photphat có trong khối cháo, xảy ra sự hoà tan các thành phần dễ hoà tan của malt vào dung dịch. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 15 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 2.4.2. Các quá trình xảy ra khi lên men 2.4.2.1. Lên men chính Quá trình sinh lý Thể hiện sự sinh sản của nấm men, nấm men sinh trưởng mạnh trong thời kỳ đầu của quá trình lên men chính. Lúc đó xảy ra đồng thời sự sinh sản của nấm men và sự lên men. Trong điều kiện lên men bình thường thì sự sinh sản của nấm men kết thúc xa trước khi lên men chính kết thúc xong. Quá trình sinh hóa Là sự chuyển hóa các chất nhờ tác động của enzyme trong tế bào nấm men. Cơ bản là sự chuyển hóa thành rượu và CO2. Trong quá trình lên men, nấm men thông qua con đường trao đổi chất và năng lượng trong các điều kiện kỹ thuật thích hợp để chuyển các gluxit phân tử lượng thấp (các đường, dextrin...) thành rượu, CO2 theo sơ đồ phản ứng: C6H12O6 [5 - tr230] C2H5OH + CO2 + H2O + Q Đồng thời có các quá trình sinh hoá xảy ra do sự xúc tác sinh học của các enzym được hình thành trong quá trình lên men, một số phản ứng phụ cũng hình thành như các axit hữu cơ, các este, các rượu bậc cao, andehyt, glyxerin... Quá trình hóa lý + Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm. + Sự thay đổi thế oxy hóa khử và cường độ màu. + Sự hòa tan CO2 và tạo bọt. 2.4.2.2. Lên men phụ và tàng trữ Mục đích chính của giai đoạn này là lên men phần đường còn sót lại để bổ sung thêm CO2 cho bia và hoàn thiện chất lượng bia. Trong giai đoạn này, các quá trình xảy ra giống như giai đoạn lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn vì nhiệt độ thấp hơn (0÷1oC) và lượng nấm men cũng ít hơn. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 16 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chương 3 LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1. Chọn dây chuyền công nghệ Malt Ngô Làm sạch Làm sạch Nghiền Nghiền Nước ấm Hoà Hơi Hoà bột Đường hoá 10% malt lót Nước ấm Chế phẩm E Hồ hoá và nấu chín Hơi Hội cháo Hơi Nước Đường hóa Lọc dịch đường và rửa bã Hoa houblon Bã Houblon hoá Hơi Tách bã hoa Chất tải lạnh Bã hoa Lắng trong và làm lạnh Nấm men Nuôi cấy Men giống Cặn và bã hoa Lên men chính CO 2 Lên men phụ và tàng trữ Xử lí Sữa men Hoạt hoá Xử lý Lọc bia Bia trong Cặn Nạp bình Ổn định bia Chai Rửa chai Kiểm tra Chiết, đóng nắp Lon Rửa lon Kiểm tra Thanh trùng Nắp Thành phẩm Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 17 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ 3.2.1. Nhập nguyên liệu Malt và ngô trước khi nhập vào kho chứa phải qua khâu kiểm tra chất lượng, đảm bảo chất lượng bia sau này. Malt và ngô được vận chuyển vào các xilo để bảo quản nhằm tránh những tác hại do vi sinh vật hay tác động của môi trường. 3.2.2. Làm sạch Malt và ngô dùng sản xuất bia cần phải làm sạch nếu không sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của bia. Do đó malt và ngô trước khi đưa vào nấu cần phải cho qua máy làm sạch để làm sạch bụi, loại bỏ mầm, rễ malt, bụi, sâu mọt còn sót lại trong nguyên liệu. Tiếp theo, để loại bỏ các tạp chất kim loại có thể có trong nguyên liệu, malt và ngô được đưa qua hệ thống làm sạch bằng nam châm. Tiến hành: Malt từ xilo chứa cho qua máy sàng tự động để làm sạch bụi, loại hạt lép, mầm, rễ malt còn sót lại trong nguyên liệu cũng như loại bỏ các tạp chất nặng. Sau đó để loại bỏ các tạp chất kim loại, malt được đưa qua hệ thống nam châm. Tương tự như malt, ngô từ xilo chứa cũng được làm sạch trước khi đem nghiền. 3.2.3. Nghiền nguyên liệu 3.2.3.1. Mục đích nghiền Nghiền nhỏ nguyên liệu nhằm phá vỡ cấu trúc của hạt để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ dễ hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trình thuỷ phân khác nhanh và triệt để hơn. 3.2.3.2. Cách tiến hành Có ba phương pháp nghiền malt là nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt. Chọn nghiền khô cho cả malt và ngô vì phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện. - Malt đại mạch: sử dụng máy nghiền 2 cặp trục để nghiền malt Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 18 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Hình 3.1. Thiết bị nghiền malt 2 đôi trục. [5-tr160] 1. Trục cấp liệu 5. Sàng rung. 2. Malt vào 6. Hệ thống truyền động. 3. Đôi trục nghiền thô. 7. Hỗn hợp sau khi nghiền thô. 4. Đôi trục nghiền lại vỏ. 8,9. Bột mịn. Nguyên lý 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%. - Ngô: cần tiến hành nghiền nhỏ để trong quá trình nấu các chất tinh bột, protein,… chuyển sang dạng hòa tan nhanh hơn. Nghiền ngô bằng thiết bị nghiền búa. 1. Phễu chứa nguyên liệu. 2. Trục phân phối nguyên liệu. 3. Máng trượt. 4. Roto. 5. Sàng. 6. Không khí vào. 7. Hạt vào bộ phận nghiền. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại Hình 3.2. Thiết bị nghiền búa. [5-tr164] SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 19 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 8. Búa. 9. Bột nghiền ra. 10. Sàng chống rung. 3.2.4. Nấu nguyên liệu 3.2.4.1. Mục đích Mục đích của quá trình nấu là chuyển các chất có 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. 3.2.4.2. Tiến hành nấu Nhà máy có sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô với tỉ lệ 35% nên chọn phương pháp kết hợp giữa ngâm và đun sôi một lần là thích hợp nhất. Biểu đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu Hình 3.3. Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu - Nồi ngô: Tỷ lệ phối trộn ngô : nước nấu = 1kg : 5lít Bột ngô đã nghiền mịn cùng với 10% bột malt lót (so với tổng lượng ngô cần dùng cho một mẻ nấu) được đem phối trộn với nước ở 52 oC trong nồi phối trộn có cánh khuấy trong 5 phút. Nhiệt độ chung của khối nấu sẽ hạ xuống khoảng 50 oC. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 20 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Bổ sung axit lactic để hạ pH xuống còn 5,6. Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu lên 67 oC trong 20 phút và bổ sung khoảng 0,1% chế phẩm enzyme Termamy so với khối lượng ngô, giữ ở 67oC trong 20 phút để hồ hóa dịch bột. Sau đó nâng khối nấu lên nhiệt độ sôi trong 30 phút và giữ sôi trong 20 phút. - Nồi malt: Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu : nước nấu = 1kg : 4,5lít Khi nồi ngô chuẩn bị nâng nhiệt để đun sôi thì tại nồi đường hóa cũng cho nước có nhiệt độ 52oC vào trước rồi tiến hành xuống bột hòa malt trong 5 phút. Dùng axit lactic để hạ pH của khối nấu xuống 5,6 rồi sau đó tiến hành nâng nhiệt lên 55oC và giữ 20 phút để thực hiện quá trình đường hóa. Phải tính toán để khi nồi ngô kết thúc quá trình đun sôi thì nồi malt cũng đường hóa xong. Sau đó bơm cháo từ nồi ngô sang nồi malt. Sau khi hội cháo xong thì nhiệt độ chung của toàn khối nấu phải đạt 65 oC, giữ 30 phút để tạo điều kiện cho enzyme β-amylaza thuỷ phân tinh bột. Sản phẩm chủ yếu của quá trình này là maltoza và một ít dextrin. Tiếp tục nâng nhiệt độ của khối nấu lên 75 oC trong 10 phút và giữ 25 phút để enzim α-amylaza thủy phân tinh bột. Sản phẩm chủ yếu của quá trình này là dextrin và một ít maltoza. Cuối cùng nâng nhiệt của toàn khối nấu lên 78oC trong 5 phút rồi sau đó bơm dịch đi lọc. Thời gian thực hiện một mẻ nấu là 180 phút. Thiết bị nấu: sử dụng nồi nấu thân trụ đáy chỏm cầu. 3.2.5. Lọc dịch đường và rửa bã 3.2.5.1.Mục đích Lọc: Tách các phần tử không tan và các phần kết tủa trong quá trình đun sôi ra khỏi dịch đường. Rửa bã: nhằm thu hồi các chất còn sót lại trong bã. 3.2.5.2. Tiến hành lọc dịch đường: Nhà máy sử dụng thiết bị lọc ép khung bản để lọc dịch đường. Thiết bị này có ưu điểm là lọc kiệt, năng suất lớn và chu kì ngắn hơn so với thùng lọc nhưng cũng có một số nhược điểm là lao động phức tạp và vất vả hơn vì sau khi lọc phải tháo Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 21 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch bã, vệ sinh sát trùng và lắp thiết bị lại. Mặt khác do thiết bị lọc kiệt nên một số chất không cần thiết lẫn vào dịch đường làm chất lượng dịch không tốt bằng thiết bị lọc thùng. Quá trình lọc được tiến hành ở 75÷78 oC. Để rửa bã người ta dùng nước nóng 78 oC để thu hồi các chất còn sót lại trong bã. Không nên dùng nước lớn hơn 78 oC để rửa bã vì nước nóng sẽ làm vô hoạt các hệ enzyme amylaza, đình chỉ quá trình thuỷ phân tinh bột đồng thời tinh bột sót bị hồ hoá làm tăng độ nhớt của dịch lọc. Kết quả làm cho dịch đường khó lọc và bị đục. Quá trình rửa bã ngừng khi nồng độ chất khô trong nước rửa bã còn khoảng 0,5% là được. Thời gian lọc và rửa bã không quá 2 giờ. Sau khi lọc xong bã được tháo ra ngoài để vệ sinh máy móc chuẩn bị cho mẻ sau. 3.2.6. Houblon hóa 3.2.6.1. 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. 3.2.6.2. Tiến hành houblon hóa 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. Tiến hành: Dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển vào nồi houblon hóa. Dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độ dịch đường luôn giữ ở 70÷75oC. Duy trì ở nhiệt độ này để enzyme α-amylaza tiếp tục thủy phân tinh bột còn sót. Khi nước rửa bã chảy vào nồi houblon hóa gần kết thúc thì bắt đầu nâng nhiệt đun sôi. Đối với hoa nguyên cánh: chia lượng hoa ra làm 3 phần: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 22 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch + 1/2 lượng hoa sử dụng cho vào thiết bị houblon hoá khi dịch đường vừa lấp đáy nồi. + 1/4 lượng hoa cho vào trước khi quá trình sôi kết thúc 1 giờ. + 1/4 còn lại cho vào trước khi kết thúc quá trình sôi 15 phút. Đối với cao hoa: + Cho vào dịch đường sau khi sôi 30 phút. 3.2.7. Tách bã hoa 3.2.7.1 Mục đích Hoa houblon sử dụng trong quá trình houblon hoá là hoa nguyên cánh và cao hoa. Vì vậy phải tách bã hoa sau khi houblon để đảm bảo chất lượng của bia thành phẩm. 3.7.2.2 Cách tiến hành Sau khi houblon hoá, dịch đường sẽ được chuyển qua thiết bị tách bã hoa, là một thiết bị hình trụ, có tấm lưới để lọc và giữ được bã hoa ở trên lưới. Tấm lưới cách mặt trên của thiết bị 0,2m. Sau đó dịch đường được bơm qua thiết bị lắng trong. 3.2.8. Lắng trong và làm lạnh dịch đường 3.2.8.1. Mục đích - Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên men. - Bão hòa O2 cho dịch lên men. - Kết tủa các huyền phù, làm trong dịch đường. 3.2.8.2. Phương pháp tiến hành Tiến hành lắng trong và làm lạnh qua hai giai đoạn: - Giai đoạn 1: Tiến hành lắng trong bằng thiết bị lắng Whirlpool. Thiết bị này có ưu điểm là đảm bảo vô trùng vì dịch đường khi đưa vào thiết bị là vừa đun sôi, còn ra khỏi thiết bị cũng có nhiệt độ rất cao (90oC). 1. Ống hơi. 4. Dụng cụ phá bọt. 2. Cửa quan sát. 5. Đường dịch vào. 3. Vệ sinh VIP. 6. Đường dịch ra. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại 7. Cặn SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 23 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Hình 3.4. Thiết bị lắng Whirlpool [24] Khi quá trình houblon hoá kết thúc, dịch nấu sẽ được chuyển vào thiết bị lắng, do cửa vào được bố trí theo đường tiếp tuyến với thành trong của thiết bị nên dòng vào sẽ được tạo thành dòng chảy xoáy, kết tủa sẽ được đẩy vào trung tâm của thiết bị lắng nhờ lực hướng tâm mạnh. Khi đã nhập liệu vào đầy thiết bị lắng, quá trình lắng trong thiết bị lắng diễn ra khoảng 20 phút. - Giai đoạn 2: Làm lạnh dịch đường trong thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng. Dịch đường được làm lạnh đến nhiệt độ lên men chính là 9 oC. Ưu điểm của thiết bị này là thiết bị kín, tránh sự nhiễm khuẩn cho dịch đường. Tốc độ hạ nhiệt độ của dịch đường nhanh nên hạn chế được sự hoạt động của vi sinh vật. Thực hiện làm lạnh ở trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm với tác nhân lạnh là nước lạnh ở 3-60C. Nhiệt độ dịch đường sau làm lạnh khoảng 9-10 0C, của nước khoảng 780C. Hình 3.5. Máy làm lạnh [19] Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 24 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 3.2.9. Lên men 3.2.9.1. Mục đích Nhằm lên men rượu các loại đường có trong dịch lên men dưới tác dụng của hệ enzym của nấm men. 3.2.9.2. Chuẩn bị giống + Nuôi cấy men giống thuần khiết: Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua hai giai đoạn: giai đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và giai đoạn nuôi cấy sản xuất. Nấm men thuần khiết là nấm men thu nhận từ một tế bào. Trong phòng thí nghiệm, để đảm bảo men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường 10% và bảo quản ở nhiệt độ 2÷4 oC. 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 cho đến 5÷10 lít. Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt bên cạnh phân xưởng lên men. Trong mỗi lần nhân giống, thể tích men giống tăng lên 3÷5 lần. Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 25 oC. Trong phòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18÷20 oC. Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thì cho nó phát triển ở 12÷15 oC rồi tiếp tục giảm đến 8÷10 oC rồi đưa vào thiết bị lên men. + Xử lý sữa men: Sau khi lên men chính sữa men được thu vào các chậu chuyên dùng và chuyển đến phân xưởng lên men để xử lý. Đầu tiên sữa men được trộn với nước vô trùng có cùng thể tích, sau đó cho qua rây có đường kính 0,4÷0,6 mm và ngâm trong nước lạnh. Hàng ngày phải thay nước cho nấm men và giữ nhiệt độ của nước trong thiết bị bảo quản gần 0oC. Trong nước lạnh, nấm men có thể bảo quản tốt 4÷6 ngày. Để lên men trở lại tiến hành như sau: men cái sau khi đã rửa và sát trùng thì cho trộn với dịch lên men theo tỉ lệ 2÷6 lít/ 1 lít 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 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 25 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch nấm men nảy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% thì được. Sữa men có thể tái sử dụng nhiều lần. Tuy nhiên số lần tái sử dụng còn phụ thuộc vào hoạt lực và sự nhiễm tạp của nó, thường khoảng 8 lần. 3.2.9.3 Tiến hành lên men Phương pháp lên men hiện đại: quá trình lên men chính và phụ của bia được tiến hành trong cùng một thiết bị. Hay còn gọi là công nghệ lên men một pha. Công nghệ lên men một pha được tiến hành trong các thiết bị có kích thước lớn. Do thiết bị có kích thước lớn nên hiệu ứng của các biến đổi thủy động học đến trạng thái sinh lý của nấm men và các quá trình chuyển hóa là theo chiều hướng tích cực. Thiết bị thân trụ đáy côn kích thước lớn là loại hình thích hợp nhất đối với công nghệ lên men một pha. Được chế tạo từ thép không gỉ. Trên thân được trang bị từ 3÷5 áo lạnh. Chu kỳ sản xuất bia trong thiết bị loại này là 16÷25 ngày đêm. Công nghệ được tiến hành như sau: Dịch đường sau khi lọc và làm lạnh đến 9oC được thông khí bằng không khí vô trùng với 0,3÷0,4 g oxy cho 10 lit dịch lên men và được chuyển vào thiết bị lên men. Dịch đường đưa vào thiết bị lên men có thể chia làm 2÷3 lần trong một ngày đêm (phụ thuộc vào năng suất phân xưởng nấu). Khi dịch đường chiếm 2÷3% thể tích của thiết bị lên men thì cho men giống vào. Men sử dụng ở đây có độ ẩm 88% và theo tính toán 0,09 lít men cho 10 lít dịch đường. Tiếp theo cho dịch đường vào đầy 85% thể tích của thiết bị thì ngừng và cho lên men. Trong 24h, kể từ lúc nạp nấm men vào tank, van xã CO 2 của nó phải mở để CO2 tạo thành đẩy hết không khí ra ngoài. Sau đó đường ống dẫn CO 2 được nối vào mạng để qua bộ phận thu hồi. Khi quá trình lên men chính kết thúc thì nấm men bắt đầu kết lắng. Áo lạnh ở phần “côn” của tank cho làm việc.Nhiệt độ của bia non vùng này hạ xuống sẽ thúc đẩy quá trình kết lắng của nấm men nhanh hơn và chặt hơn. Áp suất dư trong tank lên men luôn luôn khống chế ở 1,5kG/cm 2, với áp suất này nấm men sẽ được kết lắng rất chặt ở phần đáy của tank . Việc thu hoạch nấm Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 26 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch men sản xuất được thực hiện một cách nhẹ nhàng: mở van đáy ở phần côn, sinh khối sẽ bị đây ra, và chúng theo đường ống đến khu vực xữ lí và bảo quản ở 0 0C. Sau khi tách hết kết tủa men người ta tiến hành cacbonat hóa cho bia với 0,1kg CO2 cho 100 lít bia. Bia đã bão hòa CO 2 được giữ trong thiết bị lên men trong khoảng 1÷2 ngày ở nhiệt độ 0÷5 oC. Sau đó bia được làm lạnh đến 0 oC rồi đi lọc và rót vào chai. Bia đưa ra khỏi thiết bị lên men phải nhờ áp lực CO2. Thiết bị lên men sau khi được giải phóng phải tiến hành rửa, sát trùng và rửa bằng nước lạnh vô trùng rồi mới lên men mẻ sau. Tổng thời gian lên men 16 ngày. [3- tr457] 3.2.10. Lọc trong bia Để loại các hạt nhỏ bé như tế bào nấm men, protein…làm cho bia đạt được độ trong cần thiết. 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 tỉ lệ nhất định và tạo thành dung dịch huyền phù. Sau đó dung dịch này được bơm vào máy lọc ép để tạo thành lớp diatomit trên vải lọc. Tiếp theo bia được lọc qua lớp diatomit này. Sau khi ra khỏi thiết bị lọc bia được đưa vào thùng chứa. 3.2.11. Ổn định bia sau khi lọc Trong quá trình lọc bia bị xáo trộn, CO 2 có thể bị mất đi nên cần phải ổn định thành phần CO2 và bổ sung thêm CO2 cho bia nếu cần. Để khôi phục lại sự bão hòa CO2 ban đầu của bia thì sau khi lọc bia phải được giữ ở một thời gian nhất định dưới áp suất dư của CO2. Ở đây ta cho bia vào thùng chứa và giữ ở nhiệt độ 0,5÷1 oC dưới áp suất dư của CO2 là 0,3 at. Thời gian ổn định bia là 24h. 3.2.12. Chiết rót và thanh trùng 3.2.12.1. Chiết rót bia vào chai Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 27 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Nhằm thuận tiện trong việc vận chuyển và sử dụng. Tiến hành: Bia sau khi ổn định được rót vào chai màu nâu có dung tích 0,45 lít. 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 và dung dịch NaOH 2% có bổ sung stabilon để làm bóng chai. Sau đó chai được làm nguội và rót bia vào. Rót bia theo nguyên tắc đẳng áp nếu không sẽ không rót đầy và tổn thất nhiều CO2. Sử dụng thiết bị chiết rót tự động 3 trong 1: rửa chai, chiết rót và dán nhãn. 3.2.11.2. Chiết rót bia lon Nhằm thuận tiện trong việc vận chuyển và sử dụng. Tiến hành: Bia sau khi ổn định được rót vào lon có dung tích 0,33 lít. Lon đưa vào rót phải đảm bảo kín, nguyên vẹn, đúng kích thước và sạch. Trước khi rót lon được rửa và sát trùng kỹ bằng nước nóng và dung dịch NaOH 2% . Sau đó lon được làm nguội và rót bia vào. Rót bia theo nguyên tắc đẳng áp nếu không sẽ không rót đầy và tổn thất nhiều CO2. Sau khi rót xong đươc ghép mí lon cẩn thận, tranh không khí xâm nhập vào lon. 3.2.11.3. Thanh trùng bia chai Hình 3.6. Máy thanh trùng kiểu tunel [20] Thanh trùng để tăng độ bền cho bia. Phần lớn các vi sinh vật và nấm men có thể bị tiêu diệt khi thanh trùng. Hầm thanh trùng sử dụng nước nóng là tác nhân gia nhiệt: nước được xối từ trên xuống. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 28 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Sau khi qua khỏi thiết bị thanh trùng, chai được đưa đến thiết bị dán nhãn. Trên đường đi của chai có rất nhiều cảm biến được thiết kế nhằm phát hiện ra các chai khác kích cỡ, chai chiết chưa đạt yêu cầu thì máy sẽ tự động đẩy chai ra khỏi hệ thống. Nhà máy sử dụng máy thanh trùng kiểu tunel phun tuyến tính với thời gian thanh trùng là 45 phút ở 63oC. Các vùng nhiệt độ mà bia phải đi qua là 29 oC, 35oC, 45oC, 63oC, 45oC, 35oC và 29oC. 3.2.11.4. Thanh trùng bia lon Lon sau khi được rót bia xong được ghép mí cẩn thận rồi đưa qua thiết bị thanh trùng để tiêu diệt vi sinh vật có trong bia, nhằm tăng thời gian bảo quản, tăng độ bền cho bia. Nhà máy sử dụng thiết bị thanh trùng nhãn hiệu SJ. 3.2.12. Hoàn thiện sản phẩm Sau khi thanh trùng xong, chai bia được đưa qua băng chuyền kiểm tra xem có đủ lượng bia không và có vật thể lạ trong bia không sau đó mới đưa qua thiết bị gián nhãn và màng co chống hàng giả,cuối cùng là xếp két và đưa vào nhập kho. Bia sau thanh trùng két Xe nâng Băng chuyền kiểm tra dán nhãn, màng co Nhập kho. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn xếp Đồ án tốt nghiệp 29 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chương 4 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1. Chọn các số liệu ban đầu - Ðộ bia của sản phẩm: 100. - Năng suất của nhà máy: 150 triệu lít bia/năm. - Tỉ lệ nguyên liệu dùng: Malt: 65%; Ngô: 35% - Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu: + Ðộ ẩm của malt: 5% + Ðộ ẩm của ngô: 11% + Ðộ chiết của malt: 79% + Ðộ chiết của ngô: 81% - Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn: Bảng 4.1. Bảng tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn Công Làm Nghiền Nấu đoạn Tiêu sạch 1 Houblon Lắng Làm Lên Lọc hoá trong lạnh men bia định Lọc 0,5 3 1 1 0,5 1 1 ổn bia 0,5 Chiết Thanh chai trùng 2 2 hao,% Hao hụt ở các công đoạn làm sạch, nghiền, nấu, lọc, houblon hoá, lắng trong và làm lạnh tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó. Còn hao hụt trong các quá trình lên men, lọc bia, chiết rót và thanh trùng được tính theo phần trăm thể tích bán thành phẩm trước đó. - Lượng hoa houblon sử dụng: 3 g/lít dịch đường đem đun sôi. 4.2. Tính cân bằng sản phẩm 4.2.1. Chọn số mẻ nấu trong một ngày Theo quy trình nấu đã chọn ở chương 3, thời gian thực hiện một mẻ nấu là 180 phút. Nhưng do nồi malt và nồi ngô nấu song song nên thời gian nấu thực tế là 120 phút. Nên ta chọn số mẻ nấu trong ngày là 12 mẻ. Nghỉ các ngày lễ, tết và chủ nhật. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 30 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Nhà máy làm việc 3 ca/ngày, riêng phân xưởng chiết rót làm ngày 2 ca. 4.2.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy Bảng 4.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy năm 2014 Tháng Cả 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 26 24 25 25 26 25 27 26 25 27 25 27 308 78 72 75 75 78 75 81 78 75 81 75 81 924 52 48 50 50 52 50 54 52 50 54 50 54 616 312 288 300 300 312 300 324 312 300 324 300 324 nấu/tháng Riêng đối với phân xưởng lên men làm việc liên tục. 3696 Số ngày làm việc/tháng Số ca làm việc của px năm nấu/tháng Số ca làm việc của px chiết rót/tháng Số mẻ 4.2.3. Tính cân bằng sản phẩm cho 100kg nguyên liệu ban đầu 4.2.3.1. Lượng chất khô trong nguyên liệu - Malt: mmalt = 65 × (100 − 5) = 61,75 (kg) 100 - Ngô: mngô = 35 × (100 − 11) = 31,15 (kg) 100 4.2.3.2. Lượng chất khô và nguyên liệu còn lại sau làm sạch Chất khô: - Malt: m1malt = - Ngô: m1ngô = mmalt × (100 − 1) 61,75 × (100 − 1) = = 61,13 (kg) 100 100 mngo × (100 − 1) 100 Nguyên liệu: - Malt: M1malt= = 31,15 × (100 − 1) = 30,84 (kg) 100 m1malt × 100 61,13 × 100 = = 64,35 (kg) (100 − 5) (100 − 5) Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 31 - Ngô: M1ngô= GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch m1ngo × 100 (100 − 11) = 30,84 × 100 = 34,65 (kg) (100 − 11) 4.2.3.3. Lượng chất khô và nguyên liệu sau khi nghiền Chất khô: - Malt: m2malt = m1malt × - Ngô: m2ngô = m1ngo × 100 − 0,5 100 − 0,5 = 61,13 × = 60,8 (kg) 100 100 100 − 0,5 100 − 0,5 = 30,84 × = 30,69 (kg) 100 100 Nguyên liệu: - Malt: M2malt = m2malt × -Ngô: M2ngô = m2ngo × 100 100 = 60,8 × = 64 (kg) (100 − 5) (100 − 5) 100 100 = 30,69 × = 34,48 (kg) (100 − 11) (100 − 11) 4.2.3.4. Lượng chất khô chuyển từ nguyên liệu vào dịch đường sau nấu (m3) - Malt: m4malt = m2malt × - Ngô: m4ngô = m2ngo × 79 79 = 60,8 × = 48,03 (kg) 100 100 81 81 = 30,69 × = 24,86 (kg) 100 100 Tổng lượng chất khô chuyển vào dịch đường khi nấu: M4 = m4malt + m4ngô = 48,03 + 24,86 = 72,89 (kg) 4.2.3.5. Lượng chất khô còn lại sau quá trình nấu và lọc (m4) M5 = m4 × 100 − 3 100 − 3 = 72,89 × = 70,7 (kg) 100 100 4.2.3.6. Thể tích của dịch đường khi đun sôi Nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là 10%. Trong quá trình houblon hoá có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịch đường tăng khoảng 1÷1,5% [3- tr341], ta chọn 1%. Còn quá trình lắng trong và làm lạnh, nồng độ của dịch đường tăng khoảng 0,4÷1,2% [7 - tr52], ta chọn 0,5%. Do đó cần phải khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá là: C% = 10% - (1% + 0,5% )= 8,5% Khối lượng riêng của dịch đường 8,5% ở 20ºC là: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 32 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch ρ = 1.033,81 (kg/m³).[6- tr58] Khối lượng của dịch đường từ 100kg nguyên liệu ban đầu là: 70,7 × 100 = 831,76 (kg) 8,5 831,76 × 103 = 804,56 Thể tích dịch đường trước khi đun sôi (qui về 20ºC) là:V 6= 1.033,81 ’ (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:1.000,77 × 10-6 m³/kg Thể tích riêng của nước ở 100oC là:1.043,43 × 10-6 m³/kg. [6- tr11] Vậy thể tích dịch đường khi đun sôi là: V6' × 1.043,43 × 10 −6 804,56 × 1.043,43 × 10 −6 = = 836,86 (lít) V6 = 1.000,77 × 10 −6 1.000,77 × 10 −6 4.2.3.7. Lượng chất khô còn lại sau khi houblon hóa (m7) m7 = m5 × 100 − 1 100 − 1 = 70,7 × = 69,99 (kg) 100 100 4.2.3.8. Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa (m8) + Tính theo khối lượng: m8 = m7 × 100 69,99 × 100 = 736,77 (kg) = 8,5 + 1 C% + Tính theo thể tích: Khối lượng riêng của dịch đường 9,5% ở 20oC là: ρ = 1.037,92 (kg/m³) [6- tr58] + Thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 100oC: V8 = 736,77 × 10 3 1.043,43 × 10 −6 × = 740,11 (lít) 1.037,92 1.000,77 × 10 −6 4.2.3.9. Lượng chất khô còn lại sau quá trình lắng trong (m9) m9 = m7 × 100 − 1 100 − 1 = 69,99 × = 69,29 (kg) 100 100 Khối lượng dịch đường sau lắng trong: m’9 = m9 × 100 69,29 × 100 = 692,9 (kg) = 10 10 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 33 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Thể tích dịch đường sau lắng trong (V9): - Khối lượng riêng của dịch đường 10% ở 20oC: ρ = 1.039,98(kg/m3). [6- tr58] V9 = m ' 9 692,9 × 10 3 = = 666,26 (lít) ρ 1.039,98 4.2.3.10. Lượng chất khô còn lại sau quá trình làm lạnh (m10) m10 = m9 × 100 − 0,5 100 − 0,5 = 69,29 × = 68,94 (kg) 100 100 4.2.3.11. Thể tích của dịch lên men (V11) Khối lượng của dịch lên men từ 100 kg nguyên liệu ban đầu: m11 = 68,94 × 100 = 689,4 (kg) 10 Khối lượng riêng của dịch đường 10% ở 20oC: ρ = 1.039,98 (kg/m3). Thể tích của dịch đường 10% ở 20oC là: m11 689,4 × 103 = = 662,9 (lít) V= ρ 1.039,98 Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men (9oC) thì có sự giảm thể tích của dịch lên men và ta coi sự giảm này cũng là sự giảm thể tích riêng của nước theo nhiệt độ. Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20oC là: 1.000,77 × 10-6 (m³/kg) [6-tr12] và ở 10oC là: 1.000,27 × 10-6 (m³/kg) Như vậy, thể tích của dịch lên men là : 662,9 × 1.000,27 × 10 −6 = 662,5 (lít) V11 = 1.000,77 × 10 −6 4.2.3.12. Lượng bia non sau khi lên men (V12) V12 = V11 × (100 − 1) 662,5 × (100 − 1) = 655,88 (lít) = 100 100 4.2.3.13. Lượng bia còn lại sau khi lọc (V13) V13 = V12 × 100 − 1 100 − 1 = 655,88 × = 649,3 (lít) 100 100 4.2.3.14. Lượng bia còn lại sau khi ổn định (V14) Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 34 V14 = V13 × GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 100 − 0,5 100 − 0,5 = 649,3 × = 646,05 (lít) 100 100 4.2.3.15. Lượng bia sau chiết chai (V15) V15 = V14 × 100 − 2 100 − 2 = 646,05 × = 633,13 (lít) 100 100 4.2.3.16. Lượng bia sau thanh trùng (V16) V16 = V15 × 100 − 2 100 − 2 = 633,13 × = 620,47 (lít) 100 100 4.2.3.17. Lượng hoa houblon cần dùng Thể tích của dịch đường trước khi đun sôi: 804,56 (lít). Vậy lượng hoa cần dùng: mhoa = 804,56 × 3 = 2.413,68 (g). Ta dùng 50% lượng hoa nguyên cánh mhoa nguyên cánh = 2.413,68 × 50 = 1.206,84 (g) 100 Và 50% lượng còn lại ta dùng cao hoa, mà 1 gam cao hoa có thể thay thế cho 5 gam hoa nguyên cánh, nên: mcao hoa = 2.413,68 × 50 = 241,36 (g) 5 × 100 4.2.3.18. Lượng bã nguyên liệu Thông thường cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu, sau khi nấu và lọc thu được khoảng 125-130 kg bã ướt có độ ẩm 75%. [9 - tr76] Theo mục (4.2.3.3) thì lượng nguyên liệu sau khi nghiền là: Vậy lượng bã ướt thu hồi được: mbã = 98,48 (kg) 98,48 × 125 = 123,1 (kg) 100 4.2.3.19. Lượng cặn nóng qua bể lắng WHIRLPOOL Thường cứ 100 kg nguyên liệu người ta thu được khoảng 2,5 kg cặn lắng với độ ẩm 80%. [7, tr 76]. Vậy lượng cặn lắng trong dịch đường đun sôi thu được là: mcặn = 98,48 × 2,5 = 2,46 (kg) 100 Chọn độ ẩm cặn là 80% ta có lượng cặn ướt thu được là: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại [9 - tr76] SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 35 mcặn ướt = GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 2,46 × 100 = 3,08 (kg) 80 4.2.3.20. Lượng men giống đặc cần dùng Cứ 100 lít dịch lên men thì cần 0,9 lít men giống đặc có độ ẩm 85÷88%. Vậy lượng men giống cần dùng là: Vmen g = V11 × 0,9 662,5 × 0,9 = 5,96 (lít) = 100 100 4.2.3.21. Lượng CO2 thu được Độ lên men biểu kiến đối với bia vàng khoảng 60-65%. [9 - tr61], độ lên men thực luôn nhỏ hơn độ lên men biểu kiến, ta chọn 60%, lượng chất chiết trong dịch lên men là 68,94 kg. Với độ lên men thực tế là 60% và coi toàn bộ lượng đường lên men là maltoza. Ta có cứ 1kg đường maltoza đem lên men thì thu dược 0,682 lít cồn, do đó độ cồn của bia sau lên men là : 68,94 × 0,682 × 0,6 × 100 / 649,3 = 4,34% (v/v). Lượng chất khô hoà tan đã lên men là: m10 × 60 68,94 × 60 = 41,36 (kg) = 100 100 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 2C6H12O6 342 2C6H12O6 4C2H5OH + 4CO2 + Q. 176 Lượng CO2 sinh ra: mCO2 = mcklm × 176 41,36 × 176 = = 21,28 (kg) 342 342 Chọn hàm lượng CO2 trong bia chiếm khoảng 0,4 % [14- tr74] , do đó hàm lượng CO2 liên kết trong bia là: mCO2 l/k = 646,05 × 0,4 V14 × 0,4 = 2,58 (kg) = 100 100 Vậy lượng CO2 tự do thu hồi được: mCO2 = 21,28 – 2,58= 18,7 (kg) Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 36 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.3.22. Lượng men thu hồi Thường cứ 100 lít dịch lên men thì thu được 2 lít sữa men có độ ẩm 85% [9-tr59], trong số đó chỉ có 0,5 lít dùng làm men giống, số còn lại được sử dụng vào mục đích khác. + Lượng sữa men thu hồi được: Vmen t/h = + Lượng sữa men dùng làm giống: Vmen g = V11 × 2 662,5 × 2 = = 13,25 (lít) 100 100 V11 × 0,5 662,5 × 0,5 = 3,31 (lít) = 100 100 4.2.3.23. Lượng chế phẩm enzyme Lượng chế phẩm enzyme Termamyl sử dụng chiếm 0,1% so với lượng nguyên liệu ngô đem nấu Theo mục 4.2.3.3 khối lượng ngô đem vào nấu là: 34,48 (kg) Lượng chế phẩm ezyme sử dụng: V= 34,48 × 0,1 =0,034 (lít) 100 × 1 Tỉ trọng của enzyme Termamyl: d=1 4.2.3.24. Lượng bã hoa houblon Thông thường cứ 100kg hoa nguyên cánh ban đầu, sau khi houblon và lọc thu được 60-65kg bã ướt. Theo mục 4.2.3.17 thì lượng hoa dưới dạng nguyên cánh: 1,20684 (kg) Vậy lượng bã hoa: mbãhoa = 1,20684 × 60 = 0,72 (kg) 100 4.2.4. Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày Như đã tính ở mục (4.2.3.16), cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu sản xuất được 620,47 lít bia thành phẩm. Như vậy, với năng suất 150 triệu lít/năm thì lượng nguyên liệu cần dùng là: m= 150 × 10 6 × 100 150 × 10 6 × 100 = = 24.175.222,01 (kg) V16 620,47 Lượng nguyên liệu cần cho một ngày là:mng = 24.175.222,01 = 78.490,98 (kg) 308 4.2.4.1. Lượng nguyên liệu ban đầu (m’) Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 37 + Malt: m’malt = + Ngô: m’ngô = 65 × mng = 65 × 78.490,98 = 51.019,14 (kg/ngày) 100 = 35 × 78.490,98 = 27.471,84 (kg/ngày) 100 100 35 × mng 100 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.4.2. Lượng nguyên liệu sau làm sạch (M’1) + Malt: M’1malt = + Ngô: M’1ngô = M 1malt × mng 100 M 1ngo × mng 100 64,35 × 78.490,98 = 50.508,95 (kg/ngày) 100 = 34,65 × 78.490,98 = 27.197,12 (kg/ngày) 100 = 4.2.4.3. Lượng nguyên liệu sau nghiền (M’2) + Malt: M’2malt = + Ngô: M’2ngô = M 2 malt × mng = 100 M 2ngo × mng 100 = 64 × 78.490,98 = 50.234,23 (kg/ngày) 100 34,48 × 78.490,98 = 27.063,69 (kg/ngày) 100 4.2.4.4. Lượng dịch đường đun sôi V ’4 = V6 × mng 100 = 836,86 × 78.490,98 = 656.859,62 (lít/ngày) 100 4.2.4.5. Lượng dịch đường sau houblon hoá ở 100oC V ’5 = V8 × mng 100 = 740,11 × 78.490,98 = 580.919,59 (lít/ngày) 100 4.2.4.6. Lượng dịch đường sau lắng trong V ’6 = V9 × mng 100 = 666,26 × 78.490,98 = 522.954 (lít/ngày) 100 4.2.4.7. Lượng dịch lên men V ’7 = V11 × mng 100 = 662,5 × 78.490,98 = 520.002,74 (lít/ngày) 100 4.2.4.8. Lượng bia non sau lên men V ’8 = V12 × mng 100 = 655,88 × 78.490,98 = 514.806,64 (lít/ngày) 100 4.2.4.9. Lượng bia sau lọc V ’9 = V13 × mng 100 = 649,3 × 78.490,98 = 509.641,93 (lít/ngày) 100 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 38 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.4.10. Lượng bia sau khi ổn định V’10 = V14 × mng 646,05 × 78.490,98 = 507.090,98 (lít/ngày) 100 = 100 4.2.4.11. Lượng bia thành phẩm: V’11 = V16 × mng 620,47 × 78.490,98 = 487.012,98 (lít/ngày) 100 = 100 4.2.4.12. Lượng hoa houblon cần dùng Dạng hoa nguyên cánh: m’hoa nguyên cánh= mhoanguyencanh × mng 100 = 1.206,84 × 10 −3 × 78.490,98 = 947,26 (kg/ngày) 100 Dạng cao hoa: m’cao hoa = mcaohoa × mng 100 = 241,36 × 10 −3 × 78.490,98 = 189,45 (kg/ngày) 100 4.2.4.13. Lượng bã nguyên liệu m’bã = mbã × mng 100 = 123,1 × 78.490,98 = 96.622,4 (kg/ngày) 100 4.2.4.14. Lượng men giống V’men g = Vmeng × mng 100 = 5,96 × 78.490,98 = 4.678,06 (lít/ngày) 100 4.2.4.15. Lượng men thu hồi V’men t/h = Vment / h × mng 100 = 13,25 × 78.490,98 = 10.400,05 (lít/ngày) 100 4.2.4.16. Lượng CO2 thu hồi m’CO2 = mCO 2 × mng 100 = 18,7 × 78.490,98 = 14.677,81 (kg/ngày) 100 4.2.4.17. Lượng enzym cần dùng V= 0,034 × 27.063,69 =26,69 (lít/ngày) 34,48 × 1 4.2.4.18. Lượng bã hoa houblon m’ bãhoa = 0,72 × 78.490,98 = 565,13 (kg/ngày) 100 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 39 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 4.2.4.19. Lượng cặn nóng sau lắng ở bể whirlpool 3,08 × 78.490,98 = 2.417,52 (kg/ngày) 100 m’cặn = 4.2.5. Chi phí bao bì 4.2.5.1. Lượng vỏ chai, vỏ lon Nhà máy dùng chai có dung tích 450 ml = 0,45 lít và lon có dung tích 330 ml = 0,33 lít để chứa bia Dựa vào nhu cầu của thị trường hiện nay ta chọn tỷ lệ bia đem chiết vào chai : lon là 60 : 40 Vậy lượng vỏ chai cần dùng trong một ngày là: 487.012,98 × 60 V '11 × 60 = 649.351 (chai) = nchai = 0,45 × 100 0,45 × 100 Lượng vỏ lon cần dùng trong 1 ngày là: V '11 × 40 487.012,98 × 40 = 590.319 = Nlon = (lon) 0,33 × 100 0,33 × 100 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. Chu kỳ quay vòng chai là là 27 ngày và lượng chai và lon hao hụt hao hụt là: 5%/chu kỳ. Lượng chai cần sử dụng trong một chu kỳ là: 649.351 × 27 = 17.532.477 (chai) Lượng chai cần bổ sung trong một năm là: 17.532.477 × 5 × 12 = 10.519.487 (chai) 100 Vậy lượng chai cần cho một năm là: Nchai = 17.532.477 + 10.519.487 = 28.051.964 (chai) Trong quá trình chiết rót thì lon có thể bị hư hỏng như bi trầy lớp men, lon bị móp. Do đó có thêm phần hao hụt, chọn hao hụt 1%. Lượng lon xuất ra thì không có quay vòng lại nên ta có lượng lon trong 1 năm là : Nlon =590.319 x 308 + ( 590.319 × 308 × 1 ) = 183.636.435 (lon) 100 4.2.5.2. Số lượng nhãn Ta dùng một nhãn cho một chai bia. Chọn lượng hao hụt nhãn là: 2%/năm. Lượng nhãn cần dùng cho một năm: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 40 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 150 × 10 6 × 60 2 150 × 106 × 60 + ×( ) = 204.000.000 (nhãn) Nnhãn = 0,45 × 100 100 0,45 × 100 Bia lon thì ta không dùng nhãn. 4.2.5.3. Lượng nắp đậy Chọn lượng hao hụt nắp khoảng: 3%/năm. Lượng nắp chai cần dùng cho một năm là: 150 ×106 × 60 3 60 × 10 6 × 60 + ×( ) = 206.000.000 (nắp chai) Nnắp chai = 0,45 × 100 100 0,45 × 100 Lượng nắp lon cần dùng cho một năm là : Nnắp lon = 150 × 106 × 40 3 60 × 106 × 40 + ×( ) = 187.272.728 (nắp lon) 0,33 × 100 100 0,33 × 100 4.2.5.4. Lượng két đựng chai Nhà máy dùng loại két: 20 chai/két. 17.532.477 = 876.624 (két) 20 Lượng két cần dùng trong một chu kỳ là: Chọn lượng két hao hụt là: 1%/chu kỳ. Do đó, lượng két cần bổ sung trong một năm là: 876.624 × 0,01 × 12 = 105.195 (két) Số két cần cung cấp cho một năm: Nkét = 876.624 + 105.195 = 981.819 (két) Bia lon thì dùng két bằng giấy, mỗi két chứa 24 lon Lượng két cần dùng trong một năm là : 183.636.435 = 7.651.519 (két giấy) 24 Bảng 4.3. Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất STT Tính nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm, phế liệu 1 Nguyên liệu ban đầu(kg) 2 Nguyên liệu sau làm sạch (kg) 3 Nguyên liệu sau nghiền (kg) Malt Ngô Malt Tính Tính cho 1 cho mẻ 100kg 65 4.251,60 35 2.289,32 64,35 4.209,08 Tính cho 1 Tính cho 1 năm ngày 51.019,14 27.471,84 50.508,95 15.713.895,12 8.461.326,72 15.556.756,6 Ngô 34,65 2.266,43 27.197,12 8.376.712,96 Malt 64 4.186,19 50.234,23 15.472.142,84 Ngô 34,48 2.255,31 27.063,69 8.335.616,52 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp STT Tính nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm, phế liệu 41 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Tính Tính cho 1 Tính cho 1 cho Tính cho 1 năm mẻ ngày 100kg 4 Dịch đường đun sôi (lít) 836,86 54.738,30 656.859,62 202.312.763 5 Dịch đường sau houblon hoá(lít) 740,11 48.409,97 580.919,59 178.923.233,7 6 Dịch đường sau lắng trong (lít) 666,26 43.579,5 522.954 161.069.832 7 Dịch lên men (lít) 662,5 43.333,56 520.002,74 160.160.843,9 8 Bia sau lên men(lít) 655,88 42.900,55 514.806,64 158.560.445,1 9 Lượng bia sau lọc (lít) 649,3 42.470,16 509.641,93 156.969.714,4 10 Lượng bia sau ổn định(lít) 646,05 42.257,58 507.090,98 156.184.021,8 11 Lượng bia thành phẩm (lít) 620,47 40.584,42 487.012,98 149.999.997,8 12 Lượng bã nguyên liệu (kg) 123,1 8.051,87 96.622,4 29.759.699,2 13 Lượng cao hoa (kg) 0,24136 15,79 189,45 58.350,6 14 Lượng nguyên cánh (kg) 1,20684 78,94 947,26 291.756,08 18,7 4,34 1.223,15 14.677,81 4.520.765,48 16 Lượng men giống (lít) 5,96 389,84 4.678,06 1.440.842,48 17 Lượng men thu hồi (lít) 13,25 866,67 10.400,05 3.203.215,4 18 Chế phẩm Termamyl (lít) 0,034 2,22 26,69 8.220,52 19 Lượng bã hoa houblon (kg) 0,72 47,09 565,13 174.060,04 20 Lượng cặn nóng (kg) 3,08 201,46 2.417,52 744.596,16 21 Lượng chai (cái) 649.351 200.000.108 22 Lượng lon (cái) 590.319 181.818.252 23 Lượng két chai (két) 3.188 981.819 24 Lượng két lon (két) 24.843 7.651.519 15 Lượng CO2 thu hồi (kg) Độ cồn trong bia (% v/v) Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 42 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1. Công đoạn xử lý nguyên liệu 5.1.1. Tính xilô chứa nguyên liệu Xilô có dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng α = 60 o, được chế tạo bằng thép, chọn hệ số chứa đầy φ = 0,90. Thể tích xilô: V = V T + VN = m ρ ×ϕ Trong đó: V : Thể tích xilô VT : Thể tích phần hình trụ: VT = π × D2 × h2 . 4  D2 d 2 D d  1 V = × π × h × VN : Thể tích phần hình nón: N 1   4 + 4 + 2 × 2  . 3   m : khối lượng nguyên liệu cần xử lí, kg ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m 3 Với: d là đường kính ống tháo liệu D D−d × tgα Mà: h1 = 2 h2 H D Chọn: h2 = 3D và d = 10 Suy ra: V = 6.000πD 3 + 333πD 3tgα 8.000 (1) 5.1.1.1.Tính xilô chứa malt h1 h d Hình 5.1.Xilô chứa nguyên liệu Dự tính malt nhập về đủ để sản xuất trong 30 ngày và được bảo quản trong 8 xilô. Theo Bảng 4.3, lượng malt cần dùng trong 1 ngày là: 51019,14 (kg). Vậy lượng malt bảo quản của 1 xilô trong 30 ngày: 51019,14 × 30 = 191321,78 (kg). 8 Khối lượng riêng của malt:ρ = 580(kg/m3). Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại [9 - tr32] SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 43 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Thể tích thực của xilô: V= 191321,78 = 366,5 (m3). 0,90 × 580 Từ (1) ta có: V = 6.000πD 3 + 333πD 3 tgα = 366,5 (m3). 8.000 Suy ra: - Đường kính phần hình trụ : D = 5,22(m). - Đường kính ống tháo liệu : d = 0,52 (m). - Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,5 (m). - Chiều cao phần hình trụ : h2 = 15,65(m). - Chiều cao chóp : h1 = 4,07 (m). Vậy chiều cao của xilô chứa: H = h1 + h2 + h = 4,07 + 15,65 + 0,5 = 20,22 (m). Số lượng: 8 xilô 5.1.1.2. Tính xilô chứa ngô Theo Bảng 4.3, lượng ngô cần dùng trong 1 ngày là: 27471,84 (kg). Dự tính lượng ngô nhập về nhà máy được bảo quản trong 2 xilô và đủ để sản xuất trong 20 ngày. Lượng ngô cần bảo quản trong xilô: 27471,84 × 20 = 274718,4 (kg). 2 Khối lượng riêng của ngô: ρ = 1.000 (kg/m3). Thể tích thực của xilô: V = Từ (1) ta có: V = [10 - tr 132] 274718,4 = 305,24 (m3). 1.000 × 0,90 6.000πD 3 + 333πD 3 tgα =305,24 (m3). 8.000 Suy ra:- Đường kính phần hình trụ : D = 4,91 (m). - Đường kính ống tháo liệu : d = 0,49 (m). - Chọn chiều cao ống tháo liệu - Chiều cao phần hình trụ Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại : h = 0,5 (m). : h2 = 14,72 (m). SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 44 - Chiều cao chóp GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch : h1 = 3,83 (m). Vậy chiều cao của xilô chứa: H = h1 + h2 + h = 3,83 + 14,72 + 0,5 = 19,05 (m). Số lượng: 2 xilô. 5.1.2. Máy làm sạch nguyên liệu Thời gian nấu trung bình một mẻ kể cả thời gian vệ sinh sát trùng là 120 phút. Nên ta chọn thời gian làm sạch một mẻ là 80 phút. Chọn malt và ngô cùng làm sạch trên 1 thiết bị. Theo Bảng 4.3, tổng lượng nguyên liệu phải làm sạch trong 1 mẻ là: 4251,60 + 2289,32 = 6540,92 (kg). Năng suất cần có của máy làm sạch là: 6540,92 × 60 = 4905,69 (kg/h) = 4,9 (tấn/h). 80 Chọn máy làm sạch STC - 40 với các thông số kỹ thuật sau. [14 – tr 30] - Năng suất : N = 6 - 7 (tấn/h). - Công suất động cơ điện (kW) : 4,6 - Kích thước của máy (DxRxC), (mm) :1500x1100x3760 (mm). - Số lượng thiết bị (cái) : 4,9 = 0,82 ⇒ chọn 1 (cái). 6 5.1.3. Máy nghiền nguyên liệu 5.1.3.1. Máy nghiền malt Chọn thời gian nghiền một mẻ là 80 phút. Theo Bảng 4.3, lượng malt cần nghiền trong một mẻ là: 4209,08 (kg). Năng suất cần có của máy nghiền là: N= 4209,08 × 60 = 3156,81 (kg/h) = 3,2 (tấn/h). 80 Chọn máy nghiền trục có nhãn hiệu 3M với các thông số kĩ thuật sau: [ 12–tr90 ] - Kích thước trục nghiền DxL (m) : 0,3 x 0,6 - Vận tốc góc của trục nghiền (rad/s) : 36 - Năng suất một cặp trục : 96(tấn/ngày) = 4 (tấn/h). - Công suất tối đa trên cặp trục (kW) : 50 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 45 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Kích thước (mm) : 1700x1500x1600 Số lượng thiết bị (cái) : 3,2 = 0,8 ⇒ chọn 1 (cái). 4 5.1.3.2. Máy nghiền ngô Theo Bảng 4.3, lượng ngô cần nghiền trong 1 mẻ là: 2266,43 (kg). Chọn thời gian nghiền một mẻ là 80 phút. Vậy năng suất của máy nghiền là: N= 2266,43 × 60 = 1699,82 (kg/h) = 1,7 (tấn/h). 80 Chọn máy nghiền búa Ø – 1m với các thông số kĩ thuật sau: [10- tr87] - Năng suất của máy (tấn/h) :2 - Tốc độ quay của trục máy (vg/ph) : 2950 - Hình dáng lỗ : tròn - Kích thướt lỗ(mm) :2 ; 3 ; 4 ; 6 ; 8 - Số búa/số hàng búa(cái) : 54/6 - Công suất cần thiết của động cơ (kW) : 23 - Kích thước của máy (DxRxC), (mm) : 1700 x 2200 x 2620 - Số lượng (cái) : 1,7 = 0,85 ⇒ chọn 1 (cái). 2 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 α = 60o, được chế tạo bằng thép, chọn hệ số chứa đầy ϕ = 0,9 Thể tích bunke chứa là: V = V T + VN = m ρ ×ϕ Trong đó: V : là thể tích bunke, m3 VT : là thể tích phần hình trụ, m3 m : là khối lượng nguyên liệu cần xử lý, kg ρ : là khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3 - Thể tích phần hình nón cụt: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 46 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch  D2 d 2 D d  1 V N = × π × h1 ×  + + ×  3 4 2 2  4 h2 Với: d là đường kính ống tháo liệu D là đường kính bunke H h1 là chiều cao phần hình nón cụt. - Thể tích phần hình trụ: VT = π × D α D2 × h2 4 h1 Với: h2 là chiều cao phần hình trụ h ds h là chiều cao ống tháo liệu. h1 = Mà: D−d × tgα 2 Chọn: h2 = 1,3 × D , d = Suy ra: V = Hình 5.2.Bunke chứa nguyên liệu D m và h(malt ) = 0,3 m, h(ngo) = 0,15 m 10 2600 × π × D 3 + 333 × π × D 3 × tan α 8000 5.1.4.1. Bunke chứa malt Theo Bảng 4.3, lượng malt sau khi làm sạch cần chứa 1 mẻ là: 4209,08 (kg). Khối lượng riêng của malt : 580 kg/m3 [9 – tr32] Vậy thể tích của bunke chứa malt là: V= mM 4209,08 = = 8,06(m 3 ) ρ × ϕ 580 × 0,9 Do đó: V = 2600 × π × D 3 + 333 × π × D 3 × tan α = 8,06 8000 Suy ra: - Đường kính bunke chứa malt : D = 1,86 (m) - Ðường kính ống tháo liệu : d = 0,19 (m) - Chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m) - Chiều cao thân bunke : h2 = 2,42 (m) - Chiều cao phần đáy chóp : h1 = 1,45 (m). Chiều cao toàn bộ bunke: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 47 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch H = h2 + h1 + h = 2,42+1,45+0,3=4,17 (m). Số lượng bunke: 2 cái + 1 bunke để chứa malt trước khi nghiền + 1 bunke để chứa malt sau khi nghiền. 5.1.4.2. Bunke chứa ngô Theo Bảng 4.3, lượng ngô cần chứa cho 1 mẻ là: 2266,43 (kg). Vậy thể tích của bunke chứa ngô là: V = Do đó: V = mG 2266,43 = = 2,52 (m3). ρ × ϕ 1.000 × 0,9 2600 × π × D 3 + 333 × π × D 3 × tan α =2,52 (m3) 8000 Suy ra: - Ðường kính bunke chứa ngô là : D = 1,26 (m) - Ðường kính ống tháo liệu : d = 0,13 (m) - Chiều cao ống tháo liệu : h = 0,15 (m) - Chiều cao thân bunke : h2 = 1,64(m) - Chiều cao chóp : h1 = 0,98 (m). Chiều cao toàn bộ bunke: H = h2 + h1 + h = 1,64 + 0,98+ 0,15 = 2,77 (m). Số lượng bunke: 2 cái + 1 bunke để chứa ngô trước khi nghiền + 1 bunke để chứa ngô sau khi nghiền. 5.1.5. Cân nguyên liệu Chọn cân điện tử nhãn hiệu ES-100 của công ty cổ phần Cân Hải Phòng. [18] Tải trọng tối đa là 100kg. Số lượng: 2 (cái). + Một cái dùng để cân malt. + Một cái dùng để cân ngô. 5.1.6. Tính cơ cấu vận chuyển Nguyên liệu từ khi nhập được đưa đến thiết bị nấu theo sơ đồ sau: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 48 Nguyên liệu từ ôtô nấu gàu tải G1 gàu tải G5 máy nghiền GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch vít tải V1 xilô vít tải V2 gàu tải G2 gàu tải G4 bunke gàu tải G3 máy làm sạch 5.1.6.1. Gàu tải Công suất cần thiết của động cơ truyền động cho gàu tải là: N đc = Q×H , KW [2 – tr115] 367 × η Với: Q: năng suất của gàu tải, tấn/h. H: chiều cao nâng của gàu tải, m η : Hiệu suất gàu tải, với loại dạng hạt có H ≤ 30m thì η = 0,7 a .Gàu tải G1 Theo mục (5.1.1.1) lượng malt nhập vào 1 xilô mỗi một đợt ( ứng 30 ngày nhập 1 lần) là : 191.321,78 kg vậy 8 xilo thì lượng malt nhập vào là 1.530.574,24 kg Chọn thời gian vận chuyển nguyên liệu từ dưới đất lên xilô là 12 tiếng. Năng suất cần thiết của gàu tải là: 1.530.574,24 = 127.547,85 kg/h ≈ 127,55 12 tấn/h Chọn gàu tải loại I với các thông số kĩ thuật sau: [23] - Năng suất (tấn/h) : 120 - Động cơ hộp số (kw): N đc = Q × H 120 × 21,5 = 10,04 KW = 367 × η 367 × 0,7 - Gàu múc: TH315, B320, V= 6,4L - Vận tốc gàu (m/s) : 0,5 - Số lượng : Chọn 1 cái để vận malt và 1 cái để vận chuyển ngô b .Gàu tải G2, G3 , G4 ,G5 Theo Bảng 4.3, lượng nguyên liệu lớn nhất cần vận chuyển của 1 mẻ là: 4.251,6 (kg). Để tiện lợi cho việc gia công thì chọn một loại gàu tải để vận chuyển các loại nguyên liệu.Thời gian tải nguyên liệu sau làm sạch của một mẻ là 80 phút Do đó chọn thời gian tải nguyên liệu lớn nhất của gàu trong 1 mẻ là: 80 phút. Vậy năng suất cần thiết của gàu tải là: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp N tb = 49 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 4.251,6 × 60 = 3.188,7 (kg/h) = 3,2 (tấn/h). 80 Chọn gàu tải vận chuyển hạt loại I theo các thông số kĩ thuật sau: - Năng suất : Q = 3,5 tấn/h - Chiều rộng tấm băng : 125mm - Chiều rộng gàu : 110 mm - Chiều cao gàu : 132 mm - Tấm với gàu : 110 mm - Chiều cao nâng của gàu : 20 m [2- tr110] - Gàu làm bằng thép lá có chiều dày : 0,7 mm Số lượng gàu tải: n = N tb 3,2 = = 0,91 . N 3,5 Vậy chọn: 9 gàu tải: + 1 gàu tải vận chuyển malt và ngô lên máy làm sạch. Chiều cao của gàu tải là: 4,4 m Công suất động cơ: N đc = 3,5 × 4,4 Q×H = 0,06 KW = 367 × η 367 × 0,7 + 2 gàu tải vận chuyển malt và ngô lên bunke chứa sau làm sạch. Chiều cao của gàu tải ngô là: 10 m Công suất động cơ: N đc = 3,5 × 10 Q×H = 0,14 KW = 367 × η 367 × 0,7 Chiều cao của gàu tải malt là: 10,9 m Công suất động cơ: N đc = Q × H 3,5 × 10,9 = 0,15 KW = 367 × η 367 × 0,7 + 2 gàu tải vận chuyển malt và ngô qua máy nghiền. + 2 gàu tải vận chuyển bột malt và ngô sau nghiền lên bunke chứa. + 2 gàu tải vận chuyển bột malt và ngô qua nồi nấu. Chiều cao của gàu tải chuyển bột ngô là: 3,6 m Công suất động cơ: N đc = Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại 3,5 × 3,6 Q×H = 0,05 KW = 367 × η 367 × 0,7 SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 50 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chiều cao của gàu tải chuyển bột malt là: 4,1 m Công suất động cơ: N đc = 3,5 × 4,1 Q×H = 0,06 KW = 367 × η 367 × 0,7 5.1.6.2. Vít tải Năng suất của vít tải Q =0,047 D3nρKBKZKY (kg/h) [4-tr56] Trong đó: D - Đường kính vít tải.(m) ρ - mật độ xếp (kg/m3). n - Số vòng quay của trục vít, (vòng/phút). Chọn n=30 (vòng/phút). KB- Hệ số phụ thuộc bước vít và đường kính trục vít. (KB = 0,7÷1). Chọn KB = 0,7. KZ - Hệ số chất đầy máng. (KZ = 0,32). KY - hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng của vít tải. (KY = 1) D=3 Suy ra: Q 0,047 × n × ρ × K B × K Z × K Y Công suất dẫn động của vít tải: N= , (m). Q( LK c + H ) K Z 367η [4 - tr56] Trong đó: Q - Năng suất vít tải, (tấn/h). L - Chiều dài vít tải theo đường nằm ngang, (m) H - Chiều cao nâng vật liệu. KZ - Hệ số dự trữ công suất. (KZ = 1,15 ÷ 1,25). Chọn KZ =1,2. η - Hiệu suất truyền động. (η = 0,8 ÷ 0,85). Chọn η = 0,85. Kc - Hệ số cản của chuyển động với nguyên liệu (Kc= 1,5 ÷1,6). Chọn Kc = 1,6. ρ - Mật độ xếp (kg/m3). a. Vít tải V1 Từ gàu tải đến xilo dung vít tải năng suất mỗi vít tải là 30 (tấn/h), (bằng năng suất của gàu tải lên xilô). Suy ra đường kính của vít tải là: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại D=3 30 = 0,35 0,047 × 30 × 580 × 0,7 × 1,2 × 1 (m) SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 51 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chọn ρmalt = 580 (kg/m3), (vì ρmalt chọn 3 cái 40 5.2.6.2. Bơm dịch đường hoá đi lọc Thể tích khối cháo cần bơm là : 39,58 (m3). Chọn thời gian bơm là : 30 (phút). Năng suất cần làm việc của bơm là : N = 39,58 × 60 = 79,16 (m3). 30 Chọn bơm li tâm nhãn hiệu: BЦH - 40 giống (mục 5.2.6.1) Số lượng: 79,16 = 1,98 ⇒ Chọn 2 (cái) vì có 2 nồi nấu malt nấu thay phiên nhau. 40 5.2.6.3. Bơm dịch đường đi lắng trong Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 60 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Thể tích dịch đường bơm đi lắng trong chính là thể tích dịch đường sau houblon hoá nên theo Bảng 4.3 ta có: V = 48,409,97 (lit/mẻ) = 48,41 (m3/mẻ). Theo (mục 5.2.4) thời gian bơm lên thiết bị whirlpool: 20,4 phút. Năng suất cần làm việc của bơm: N = Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu: 48,41 × 60 = 142,38 (m3/h). 20,4 50LG260 Năng suất(m3/h) : 40-60 Áp suất làm việc (MPa) : 0,4 [23] Tốc độ quay (vòng /phút) : 2900 Công suất động cơ (KW) : 22 Kích thước (mm) Số lượng (cái): : 1.385 x 510 x 907 142,38 = 2,373 ⇒ chọn 3 (cái). 60 5.2.6.4. Bơm dịch đường đi làm lạnh Lượng dịch đường bơm đi làm lành bằng với lượng dịch đường sau lắng trong: V = 43.5795 (lít/mẻ) = 43,58 (m3/mẻ) Thời gian làm lạnh là 55 phút (theo mục 5.2.5) , có 7 thiết bị làm lạnh Năng suất cần làm việc của bơm là : Ntb = 43,58 × 60 = 6,8 (m3/h) 55 × 7 Chọn bơm ly tâm 1 cấp nhãn hiệu 32LV160N [23] Với các thông số kỹ thuật sau : - Năng suất (m3/h) :6-9 - Áp suất làm việc (Mpa) : 0,4 - Tốc độ quay (vg/phút) : 2900 - Công suất động cơ (kW) : 2,2 - Ðường kính ống hút / xả (mm) : 50/32 - Kích thước (mm) : 1.385 x 510 x 907 - Số lượng (cái) :1 5.2.6.4. Bơm nước nóng Lượng nước nóng bơm đi đến các nồi nấu malt, nồi nấu ngô và bơm đi rửa bã là : V = 40,13 m3/mẻ. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 61 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chọn thời gian bơm là 30 phút. Năng suất cần làm việc của bơm là : Ntb = 40,13 × 60 = 80,26 (m3/h). 30 Chọn bơm ly tâm 1 cấp nhãn hiệu LT90-43 [23] Với các thông số kỹ thuật sau : - Năng suất (m3/h) : 65 - 100 - Áp suất làm việc (Mpa) : 0,4 - Tốc độ quay (vg/phút) : 2900 - Công suất động cơ (kW) : 22 - Ðường kính ống hút / xả (mm) : 100/60 - Kích thước (mm) : 1.385 x 510 x 907 - Số lượng (cái) :1 5.2.6.5. Bơm dịch đi lên men Sử dụng 7 thiết bị làm lạnh bản mỏng với năng suất 5(m3/h). Đặt 7 bơm sau 7 thiết bị làm lạnh bản mỏng với năng suất 5(m3/h) để bơm dịch đường vào thiết bị lên men (đấu nối 6 đường ống nhỏ thành 1 đường ống lớn dẫn vào thiết bị lên men) Chọn bơm li tâm nhãn hiệu: OЦH-7 với các thông số kỹ thuật sau : - Năng suất (m3/h) : 7 - Áp suất làm việc (Mpa) : 0,2 - Tốc độ quay (v/phút) : 1420 - Công suất động cơ (kW) : 2,2 - Chiều cao bơm lên (m) : 8 h1 - Ðường kính ống hút / đẩy (mm) : 36/36 - Kích thước (mm) : 432x280x285 2 - Khối lượng (kg) : 103 - Số lượng : 7 5.3. Công đoạn lên men 5.3.1. Thiết bị lên men Quá trình lên men chính được thực hiện trong tank lên men. α h3 h4 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại 1 Văn Tuấn SVTH: Nguyễn Đồ án tốt nghiệp 62 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Tank có dạng thân trụ đáy côn như hình vẽ. h2 1. Cửa nạp dịch vào và ra. Hình 5.5.Thiết bị lên men 2. Áo lạnh. Thể tích thiết bị là: πh1  2 3D 2  πD 2 h2 πh3  D 2 d 2 D × d   h1 + +   (m3). V = V N + VT + V D = + + + 6  4  4 3  4 4 4  Chọn: h2 = 3,5D, h1 = 0,1D, α = 550, d = 0,05D (m), h4 = d.  2 ( 0,05D ) 2 D × 0,05 D  π 0,1D  3D 2  πD 2 3,5 D π  D − 0,05D  2 0 D   ( 0,1D ) + + ⇒V = +  + + tg 55   6  4  4 3 2 4 4 4    ⇒ V = 2,98 D 3 (m3). (***) Theo Bảng 4.3, lượng dịch đường đưa đi lên men trong một mẻ là: 43.333,56 (lít/mẻ) = 43,33 (m3/mẻ). Và lượng nấm men giống cần cho một mẻ là: 389,84 (lít/mẻ) = 0,38984 (m3/mẻ). Ta phân phối 4 mẻ vào một thùng lên men. Như vậy một tank lên men sẽ chứa: V = (43,33 + 0,39) × 4 = 174,88 (m3). Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị: φ = 0,85. Vậy thể tích thực của thiết bị để chứa một mẻ bia là: VT = Từ (***) ⇒ D = 3 V 174,88 = = 205,74 (m3). ϕ 0,85 V 205,74 =3 = 4,1 (m). 2,98 2,98 ⇒ h2 = 3,5D = 3,5 × 4,1 = 14,35 (m). h1 = 0,1D = 0,1 × 4,1 = 0,41 (m). d = 0,05D = 0,05 × 3,02 = 0,21 (m). h4 = d = 0,21 (m). D−d   4,1 − 0,21  0 0 h3 =  tg 55 =   × tg 55 = 2,78 (m). 2 2     Chiều cao của tank lên men là: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 63 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch H = h1 + h2 + h3 + h4 = 0,41 + 14,35+ 2,78 + 0,21 =17,75 (m). Theo công nghệ thì chu kì lên men là 16 ngày, một ngày nấu 12 mẻ và 1 tank lên men chứa 4 mẻ, tuy nhiên phân xưởng nấu 1 tuần chỉ làm việc 6 ngày. Vì vậy số tank lên men cần có là: n = 16 × 12 × 6 = 41,14 ⇒ ta chọn 44 cái. (2 tank lên men dự 4×7 trữ). 5.3.2. Thiết bị nuôi cấy nấm men Thiết bị có thân trụ, nắp hình chỏm cầu, đáy hình nón, làm bằng thép không gỉ, bên trong có bộ phận lọc khí.Trên thiết bị có ống dẫn dịch đường vào và dịch men ra D: Đường kính phần thân trụ, m h1 h1 : chiều cao phần nắp hình chỏm cầu, m h2 : chiều cao thân hình trụ, m h3 : chiều cao phần đáy hình nón, m h4 : chiều cao phần cửa tháo liệu, m α d : đường kính cửa tháo liệu, m. D h2 d h3 h4 Hình 5.6.Thiết bị nuôi cấy nấm men Theo Bảng 4.3, lượng men giống đặc cần cung cấp cho một ngày là: V= 4.678,06 (lit) = 4,68 (m3) Nuôi cấy nấm men trải qua 2 giai đoạn: - Nuôi cấy trong phòng thí nghiệm đến 12 (lít). - Nuôi cấy trong sản xuất: gồm 3 cấp. + Cấp 1 : từ 12 lít đến 150 lít. + Cấp 2 : từ 150 lít đến 750 lít. + Cấp 3: từ 750 lít đến 4678,06 (lít). Vì mỗi ngày có 3 thiết bị lên men nên số thiết bị nuôi cấy cấp 3 là bội của 3 và thêm 1 thiết bị dự trữ. Thể tích thiết bị: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 64 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch π  2 3 2  πD 2 h2 πh3  D 2 d 2 D × d    (m3). + + + V= Vnắp+Vthân+Vđáy = h1  h1 + D  + 6 Chọn h1= 0,1D; h2 =  4  4 3  4 4 4  3 D−d D ; α = 60 0; d = 0,1D; h4 = d; ta lại có: h3 =  tgα . 2  2   2 ( 0,1D ) 2 D × 0,1D  π 3 2  πD 2 × 3D π 3  D − 0,1D   2 0 D  ⇒ V = 0,1D ( 0,1D ) + D  + +  + + tg 60   6 4 4× 2 3  2 4 4 4      V= 1,46D3 ⇒ D = 3 V (m). (****) 1,46 5.3.2.1. Nuôi cấy cấp 1 Thể tích dịch chứa trong thiết bị nuôi cấy cấp 1 là 150 (lít). Chọn hệ số chứa đầy của thùng là ϕ = 0,6. Thể tích thiết bị là: V = V = Từ (****) ta có: D = 3 150 = 250 (lit) = 0,25 (m3). 0,6 V 0,25 =3 = 0,56 (m). 1,46 1,46 h 1 = 0,1D = 0,1 × 0,56=0,056 (m). h2 = 3 3 D = × 0,56 = 0,84 (m). 2 2 d = 0,1D = 0,1 × 0,56= 0,056 (m). D−d   0,56 − 0,056  0 h3 =  tgα =  tg 60 = 0,44 (m). 2 2     h4 = d = 0,056 (m). Chiều cao của thiết bị là: H = h1 + h2 + h3 + h4= 0,056 + 0,84+ 0,44 + 0,056 = 1,39(m). Số lượng thiết bị: 2 (cái). 5.3.2.2. Nuôi cấy cấp 2 Thể tích dịch chứa trong thiết bị nuôi cấy là 750 (lít). Chọn hệ số chứa đầy của thùng là ϕ = 0,6. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp Thể tích thực của thiết bị là : VT = 65 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 750 = 1250 (lit) = 1,25 (m3). 0,6 Tương tự như thiết bị nuôi cấy cấp 1 ta có: D=0,95(m); h1= 0,095(m); h2= 1,43(m); d=0,095 (m); h4= d= 0,095(m); h3=0,74(m). Chiều cao toàn bộ thiết bị là : Htb = h1 + h2+ h3 +h4= 0,095 + 1,43 + 0,74 + 0,095 = 2,36 (m). Số lượng thiết bị: 2 (cái). 5.3.2.3. Nuôi cấy cấp 3 Thể tích dịch chứa trong thiết bị nuôi cấy là 4.678,06 (lít). Chọn hệ số chứa đầy của thùng là ϕ = 0,6. Thể tích thực của thiết bị là : VT = 4.678,06 = 7.796,77 (lit) = 7,8 (m3). 0,6 Tương tự như thiết bị nuôi cấy cấp 1 ta có: D=1,75(m); h1=0,175(m); h2= 2,63(m); d=0,175 (m); h4= d= 0,175(m); h3=1,36(m). Chiều cao toàn bộ thiết bị là : Htb = h1 + h2+ h3 +h4= 0,175 + 2,63 + 1,36 + 0,175 = 4,34 (m). Số lượng thiết bị: 2 (cái). 5.3.3. Thiết bị lọc bia Theo Bảng 4.3, ta có lượng bia cần lọc trong một ngày là: 514,81 (m3). Năng suất cần có của thiết bị là: VT = 514,81 = 21,45 (m3/h). 24 Chọn thiết bị lọc khung bản nhãn hiệu: B12 − BφC 423 − 53 − 00 − 00 [15- tr109] Với các thông số kỹ thuật sau: - Năng suất (m3/h) : 12 - Diện tích bề mặt lọc (m2) : 19,5 - Số lượng bản lọc (cái) : 80 - Kích thước bản (mm) : 565 × 575 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 66 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Áp suất làm việc (kg/cm2) : 2,5 - Công suất động cơ điện (kW) :6 - Kích thước thiết bị (mm), (DxRxC) : 2500 × 1080 × 1470 - Khối lượng (kg) : 1470 - Số lượng (cái) : 21,45 = 1,787 ⇒ chọn 2 (cái). 12 5.3.4. Tính lượng diatomit và thùng phối trộn chất trợ lọc Để tăng hiệu suất của quá trình lọc và làm bia có độ trong đạt yêu cầu, nhà máy sử dụng chất trợ lọc diatomit. Chi phí bột diatomit để tạo lớp lọc đầu tiên khoảng 500 (gam/m 2) và trong khi lọc bổ sung thêm (50 gam/m2) để làm xốp lớp lọc. [9 –tr69] Theo thông số kĩ thuật của thiết bị lọc bia ở mục 5.3.3 diện tích bề mặt lọc của thiết bị là: 19,5 (m2). Như vậy lượng diatomit dùng trong một ngày là: 500 × 19,5+50 × 19,5 = 10725 (g) = 10,73 (kg). Thùng phối trộn hình trụ, có thể chứa được 400 (lít). Hệ số chứa đầy ϕ = 0,8. - Thể tích thiết bị là: V = 400 = 500 (lít) = 0,5 (m3). 0,8 - Chọn đường kính: D = 0,8 (m). - Chiều cao thùng : H = 4.Vtru 4 × 0,5 = = 0,99 (m). 2 π .D π × 0,82 - Số lượng: 1 (cái). 5.3.5. Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc Thùng ổn định bia có cấu tạo và kích thước tương tự thiết bị lên men, nhưng chịu được áp lực lớn hơn. Thời gian ổn định là 2 ngày, 1 ngày có 9 mẻ nấu. Vậy số thiết bị ổn định là: n= 308 12 × × 2 = 10,13 . Chọn 12 thùng ổn định ( 1 thùng dự trữ) 365 2 5.3.6 Thiết bị xử lý sữa men Thùng bảo quản và hoạt hóa sữa men có dạng thân trụ, nắp chỏm cầu, đáy côn, góc nghiêng 30o, làm bằng thép không gỉ. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 67 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Gọi: + h1, h2, h3, h4: lần lượt là chiều cao phần nắp, phần thân trụ, phần đáy, ống tháo liệu (m) + D,d: lần lượt là đường kính thiết bị và đường kính ống tháo liệu (m) Chọn h1 = 0,1D (m) ; h2 = Thể tích phần đáy: VĐ = Thể tích phần trụ: VT = 4 D−d tg 30o (m), h4=d=0,2(m). D (m), h3 = 3 2 πh3  D 2 d 2 D × d  π 3 ( D 3 − d 3 )  = + + 3  4 4 4  72 πD 2 h2 πD 3 = 4 3 Thể tích phần nắp: VN = h1 πh1  2 3D 2  0,304πD 3  h1 + = 6  4  24 Thể tích thiết bị: V = VĐ + VT + VN (24,912 + 3 )πD = 3 α − π 3d 3 D h2 d h3 72 h4 Theo bảng (4.3) lượng sữa men thu hồi là: 10.400,05(lít/ngày) Hình 5.7. xử lý sữa men 5.3.6.1. Thùng bảo quản sữa men Chọn hệ số chứa đầy là 0,95 Thể tích thực của thiết bị là: V = 10.400,05 × 10 −3 = 10,95 m3 0,95 Suy ra: D = 2,1(m) h1= 0,21 (m), h2 = 2,8 (m), h3 = 0,54(m) Vậy chiều cao thiết bị là: H = 0,21 + 2,8 + 0,54 + 0,2 = 3,75(m) Chọn thêm 1 thùng dự trữ Số lượng 2 thùng 5.2.6.2. Thùng hoạt hóa sữa men Chọn hệ số chứa đầy là 0,8 10.400,05 × 10 −3 = 13 (m3) Thể tích thực của thiết bị là: V = 0,8 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 68 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Suy ra: D = 2,24(m) h1 = 0,22 (m), h2 = 2,99(m), h3 = 0,58(m) Vậy chiều cao thiết bị là: H = 0,22 + 2,99 + 0,58 + 0,2 = 3,99(m) Chọn thêm 1 thùng dự trữ. Số lượng: 2 thùng 5.3.7. Tính và chọn bơm 5.3.7.1. Bơm bia đi lọc Năng suất máy lọc là 12 (m3/h) nên chọn bơm li tâm:BЦH-12 [15- tr372] Với các thông số kỹ thuật như sau: - Năng suất (m3/h) : 12 - Áp suất làm việc (Mpa) : 0,2 - Tốc độ quay (vg/phút) : 2900 - Công suất động cơ (kW) :3 - Ðường kính ống hút / đẩy (mm) : 48/32 - Kích thước (mm), (DxRxC) : 1307 × 380 × 740 - Số lượng (cái) : 12 = 1 ⇒ chọn 1 (cái). 12 5.3.7.2. Bơm nước vệ sinh trong phân xưởng lên men Phân xưởng lên men đòi hỏi phải đảm bảo vệ sinh sạch sẽ, vì vậy cần có bơm để bơm nước vệ sinh. Chọn 2 bơm li tâm nhãn hiệu BЦH-12 giống mục 5.3.7.1 5.3.7.3. Bơm nấm men từ thiết bị nuôi cấy sang thiết bị lên men Theo Bảng 4.3, lượng nấm men cần cung cấp cho một ngày là: 4678,06 (lit) = 4,68 (m3). Chọn bơm li tâm có nhãn hiệu: H-HM6 [11- tr372] Với các thông số kỹ thuật như sau: - Năng suất (m3/h) :6 - Áp suất làm việc (Mpa) : 0,1 - Tốc độ quay (vg/phút) : 1420 - Công suất động cơ (kW) : 1,7 - Ðường kính ống hút / đẩy (mm) : 35/35 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 69 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Kích thước (mm), (DxRxC) : 1280 × 340 × 665 - Khối lượng (kg) : 100 - Số lượng (cái) : 4,68 = 0,78 ⇒ Chọn 1 (cái). 6 5.3.7.4. Bơm bia sang phân xưởng chiết rót Chọn bơm li tâm nhãn hiệu BЦH -12 với thông số kỹ thuật như trên. Số lượng : 1 cái. 5.4. Công đoạn hoàn thiện Một ngày phân xưởng chiết rót làm việc 2 ca; mỗi ca làm việc 8 h, chọn thời gian đổi ca là 15 phút. Bia được rót vào chai có thể tích là 0,45(lít) và lon có thể tích là 0,33 (lít) Theo Bảng 4.3 lượng bia cần rót trong 1 ngày là 487.012,98 (lít/ngày). Tỷ lệ bia đem chiết chai và lon là 60 : 40 => Lượng bia đem chiết chai là :VC = 487.012,98 × 60 = 292.207,79 lít/ngày. 100 Lượng bia đem chiết lon là :VL = 487.012,98–292.207,79=194.805,19lít/ ngày. Thời gian làm việc phân xưởng chiết rót trong 1 ngày là : 8 x 2 - 15 =15,75 (h). 60 Vậy + Năng suất cần có của dây chuyền chiết rót chai là: NC = 292,207,79 ≈ 18.553 (chai/h). 15,75 Chọn 1 dây chuyền chiết rót có năng suất 20.000(chai/h). + Năng suất cần có của dây chuyền chiết rót lon là : NL = 194.805,19 ≈ 12.369 (lon/h). 15,75 Chọn 1 dây chuyền chiết rót có năng suất 15.000(lon/h). 5.4.1. Máy rửa chai Chọn máy rửa chai nhãn hiệu AMM-20 [15 - tr178] Với các thông số kĩ thuật : + Năng suất : 20.000 (chai/h) Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 70 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch + Công suất cơ điện: 40 (kW) + Kích thước : (7.460 x 3.840 x 2.650) mm + Khối lượng : 13.500 (kg) + Số lượng : 1 cái 5.4.2. Chiết rót và đóng nắp Chọn hệ thống máy 2 in 1 F606015 [19] Hình 5.7. Máy chiết rót và đóng nắp Các thông số kĩ thuật : - Năng suất (chai/h) : 20000 - Số mâm : 138 - Số chai trong mâm : 24 - Công suất cơ điện (kW) : 12 - Kích thước (DxRxC), (mm) : 6500x4500x3400 - Khối lượng (kg) Số lượng (cái) : 9800 :1 5.4.3. Máy rửa két Năng suất của dây chuyền chiết rót là 18.553 chai/h, mỗi két đựng 20 chai. Vậy lượng két cần dùng trong 1 giờ là: Chọn máy rửa két nhãn hiệu: Б2-AAЯ 18.553 ≈ 928 (két/h). 20 [15 -tr256] Với các thông số kĩ thuật sau: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 71 - Năng suất (két/h) GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch : 1700 - Vận tốc băng chuyền (m/s): 0,48 - Công suất động cơ (kW) : 0,6 - Kích thước (mm) : 4400 x 1083 x 1175 - Khối lượng (kg) : 645 - Số lượng (cái) : Chọn 1 5.4.4. Máy rửa lon Năng suất của dây chuyền chiết rót là 12.369 lon/h. Chọn máy rửa két nhãn hiệu: YCG [20] Với các thông số kĩ thuật sau: - Năng suất (lon/h) : 15.000 - Công suất động cơ (kW) : 40 - Kích thước (mm) : 6500 x 2850 x 1550 - Số lượng (cái) : Chọn 1 5.4.5. Máy chiết lon và ghép mí Chọn hệ thống máy 2 in 1 YPXGD/YPYG bao gồm máy dở pallet lon, máy chiết và ghép mí lon [20] Các thông số kĩ thuật : - Năng suất (lon/h) : 15.000 - Số mâm : 138 - Số lon trong mâm : 24 - Công suất cơ điện (kW) : 12 - Kích thước (DxRxC), (mm) : 6000x3750x3200 - Khối lượng (kg) Số lượng (cái) : 9450 :1 5.4.5. Máy thanh trùng  Máy thanh trùng chai: Chọn máy thanh trùng nhãn hiệu Tunel KHS: [21] Với các thông số kĩ thuật: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 72 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Năng suất (chai/h) : 20.000 - Kích thước thiết bị (mm) : 16.000 x 3.480 x 2.750 - Khối lượng (kg) : 16.500 - Công suất (kW) : 20 - Số lượng (cái) :1  Máy thanh trùng lon: Chọn máy thanh trùng nhãn hiệu SJ [20] Với các thông số kĩ thuật: - Năng suất (lon/h) : 10.000 ÷ 15.000 - Kích thước thiết bị (mm) : 12.000 x 2.550 x 2.250 - Khối lượng (kg) : 12.600 - Công suất (kW) : 15 - Số lượng (cái) :1 5.4.6. Máy dán nhãn Chỉ dán nhãn cho chai. Chọn máy dán nhãn của hãng Krones 745 [22] Hình 5.8. Máy dán nhãn Với các thông số kĩ thuật: -Năng suất (chai/h) : 16.000 -Kích thước thiết bị (mm) : 2.900 x 2.000 x 2.150 - Công suất (kW) : 18 - Khối lượng (kg) : 1100 -Số lượng (cái) : 2 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 73 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 5.4.7. Băng tải chai, két: Chọn hệ thống băng tải chai, két nhãn hiệu BЯA – 6 với các thông số kỹ thuật sau: - Vận tốc : 0,35 m/s - Công suất động cơ [15- tr386] : 3 Kw Chọn 4 băng tải chai, 2 băng tải két. 5.4.8. Bia lon sau thanh trùng Sau khi thanh trùng bia lon được đưa qua các máy sau để hoàn thiện sản phẩm bia lon: + Hệ thống vệ sinh: Lon sau khi thanh trùng được qua hệ thống vệ sinh số hiệu QXZ: bao gồm 2÷4 bồn hoặt động tự động. [20] + Máy thổi khô: Lon bia sau khi vệ sinh cần đưa qua máy thổi khô để thổi khô. Chọn máy thổi khô số hiệu CG [20] + Máy đóng thùng: dây chuyền chiết rót có năng suất 12.369 lon/h . Mỗi thùng chứa 24 lon như vậy lượng thùng cần dùng trong 1 giờ là: 12.369 ≈ 516 (thùng/h). 24 Chọn máy đóng thùng số hiệu YBGP với năng suất 900 thùng/h. Số lượng: [20] 519 = 0,57 => chọn 1 máy. 900 BẢNG 5.1: BẢNG TỔNG KẾT THIẾT BỊ TT 1 2 3 4 5 6 7 TÊN THIẾT BỊ Xilô chứa malt Xilô chứa ngô Máy làm sạch Máy nghiền malt Máy nghiền ngô Bunke chứa malt Bunke chứa ngô Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại KÍCH THƯỚC (mm) D = 5.220, H= 20.220 D = 4.910, H= 19.050 1.500 x 1.100 x 3.760 1.700 x 1.500 x 1.600 1.700 x 2.200 x 2.620 D = 1.860 ; H = 4.170 D = 1.260; H = 2.770 CSĐC SỐ (kW) LƯỢNG 8 2 1 1 1 2 2 4,6 50 23 SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp TT 74 TÊN THIẾT BỊ GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch KÍCH THƯỚC (mm) CSĐC SỐ (kW) LƯỢNG Gàu tải - Gàu tải nguyên liệu lên xiclo 1.300 x 400 x 17.000 10,04 2 - Gàu tải nguyên liệu lên máy làm sạch B=160 0,06 1 - Gàu tải vận chuyển malt và ngô lên bunke B=160 0,14 1 B=160 0,14 2 B=160 0,14 2 B=160 0,14 2 D= 350 0,33 1 - Vít tải từ xiclo đến gàu tải của máy làm sạch D= 400 0,66 2 Cân nguyên liệu Nồi nấu ngô Nồi nấu malt Nồi houblon hoá Nồi nấu nước nóng Thiết bị lọc khung bản Thiết bị Whirlpool Thiết bị làm lạnh nhanh Thiết bị lọc bã hoa Bơm khối cháo từ nồi ngô sang nồi malt Bơm dịch đường sau khi đường hoá đi lọc Bơm dịch đường hoá đi lắng trong Bơm dịch đường đi làm lạnh Bơm nước nóng Bơm dịch đường đi lên men Tank lên men Thiết bị nuôi cấy nấm men D = 3.360; H = 3.460 D =4.220 ; H = 4.350 D = 4.370; H = 4.500 D = 4.240; H =5.430 2.650 x 1.240 x 1.550 D = 3.870; H = 5.590 1.870 x 700 x1.400 D=2.630; H=4.200 1.385 x 510 x 907 1.385 x 510 x 907 1.385 x 510 x 907 1.385 x 510 x 907 1.385 x 510 x 907 432 x 280 x 285 D = 4.100; H = 17.750 10,05 10,05 7,52 Nuôi cấy cấp 1 D = 560; H = 1.390 2 Nuôi cấy cấp 2 D = 950; H =2.360 2 chứa sau làm sạch. 8 - Gàu tải vận chuyển malt và ngô qua máy nghiền. - Gàu tải vận chuyển bột malt và ngô sau nghiền lên bunke chứa - gàu tải vận chuyển bột malt và ngô qua nồi nấu Vít tải 9 - Vít tải nguyên liệu từ gàu tải đến xiclo 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Nuôi cấy cấp 3 27 Thiết bị lọc bia 28 Thùng phối trộn chất trợ lọc 29 Thùng ổn định bia sau lọc Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại D = 1750; H = 4.340 2.500 x 1.080 x 1.470 D = 800; H = 990 D = 4.100; H = 17.750 4,5 5,5 5,5 22 2,2 22 2,2 6 2 1 1 1 1 2 1 7 1 3 2 3 1 1 7 44 2 2 1 12 SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp TT TÊN THIẾT BỊ Thiết bị xử lý sữa men 30 + thùng bảo quản sữa men 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 75 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch KÍCH THƯỚC (mm) + lon Máy dán nhãn Băng tải chai Băng tải két Máy bốc chai ra vào két Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SỐ (kW) LƯỢNG D=2.100; H=3.600 + Thùng hoặc hóa sữa men D= 2.240; H= 3.840 Bơm nấm men 1.307 x 380 x 740 Bơm bia đi lọc 1.307 x 380 x 740 Bơm nước vệ sinh trong phân xưởng lên men 1.307 x 380 x 740 Bơm bia sang phân xưởng chiết rót 1.307 x 380 x 740 Máy rửa chai 7.460 x 3.840 x 2.650 Máy chiết rót và đóng nắp hiệu DCGF6060156.500 x 4.500 x 3.400 Máy rửa két 4.400 x 1.083 x 1.175 Máy rửa lon 6.500 x 2.850 x 1.550 Máy chiết rót và ghép mí hiệu YPXGD/YPYG6.000 x 3.750 x 3.200 Máy thanh trùng + chai CSĐC 2 1,7 3 3 3 12 12 0,6 40 12 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16.000 x 3.480 x 2.750 20 1 12.000 x 2.550 x 2.250 2.900x2.000x2.150 46.000 x 200 x 400 16.000 x 580x 400 3.700 x 3.050 x 2.720 15 18 1 2 4 2 6 SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 76 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 6 TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 6.1. Tính tổ chức 6.1.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy GIÁM ĐỐC PGĐ KINH DOANH Phòng kinh doanh Phòng maketing Phân xưởng sản xuất Phân xưởng nấu Phân xưởng lên men PGĐ TÀI CHÍNH PGĐ KỸ THUẬT Phòng kế hoạch Phòng kỹ thuật Phân xưởng hoàn thiện Phân Kho Kho xưởng bao bì thành chiết phẩm rót Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại Phòng KCS Phòng kế toán, tài vụ Phân xưởng cơ điện Phân Phân xưởng xưởng lò hơi lạnh, khí nén Phòng tổ chức hành chính Phòng y tế Phân xưởng phụ trợ Phân xưởng cơ khí Cung Xử lý nước cấp sản nguyên liệu, xuất và nước nhiên thải. liệu SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Phòng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp 77 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 6.1.2. Chế độ làm việc của nhà máy Thời gian làm việc hành chính là 8 giờ/ngày. - Buổi sáng: từ 7h đến 11h. - Buổi chiều: từ 13h30 đến 15h30. Tất cả các phân xưởng đều làm việc 3 ca/ngày. - Ca 1 : Từ 6h đến 14h. - Ca 2 : Từ 14h đến 22h. - Ca 3 : Từ 22h đến 6h ngày hôm sau. Riêng phân xưởng chiết rót làm việc 2 ca, mỗi ca 8h.. - Ca 1: Từ 6h đến 14h. - Ca 2: Từ 14h đến 22h. 6.1.3. Phân bố lao động trong nhà máy 6.1.3.1. Lao động gián tiếp Bảng 6.1: Bảng phân phối lao động gián tiếp STT CHỨC NĂNG SỐ NGƯỜI 1 SỐ CA TỔNG HC 1 1 Giám đốc 2 Phó giám đốc 3 HC 3 3 Phòng kinh doanh 4 HC 4 4 5 Phòng maketting Phòng kế hoạch 4 3 HC HC 4 3 6 Phòng kĩ thuật 6 HC 6 7 Phòng KCS 3 3 9 8 Phòng kế toán, tài vụ 3 HC 3 9 Phòng tổ chức hành chính 3 HC 3 10 Phòng y tế 11 Phòng bảo vệ 12 Nhà ăn, căn tin 13 Nhà vệ sinh Tổng cộng lao động gián tiếp 1 1 3 2 37 3 3 3 3 3 3 9 6 53 6.1.3.2. Lao động trực tiếp Bảng 6.2: Bảng phân phối lao động trực tiếp Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 78 CHỨC NĂNG Quản đốc phân xưởng Xử lý nguyên liệu Nấu nguyên liệu, lọc dịch đường Houblon hoá, lắng trong, làm lạnh Phân xưởng lên men Lọc trong bia Rửa chai và két Kiểm tra chai sau khi rửa Chiết chai, đóng nắp, thanh trùng Kiểm tra bia sau thanh trùng Dán nhãn, bốc chai ra và vào két Kho nguyên liệu Kho thành phẩm Vận hành trạm lạnh Khu thu hồi CO2 Phân xưởng cơ điện Phân xưởng lò hơi Lái xe vận chuyển trong nhà máy Lái xe vận chuyển ngoài nhà máy Lái xe cho lãnh đạo nhà máy. Tổng cộng lao động lao động trực tiếp Tổng cộng nhân lực của nhà máy: GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch SỐ SỐ CA NGƯỜI 4 HC 1 3 2 3 3 3 3 3 1 3 2 2 1 2 3 2 1 2 2 2 1 3 1 2 2 3 2 3 2 3 2 3 4 2 4 2 1 42 53 + 98 = 151 (người). TỔNG 4 3 6 9 9 3 4 2 6 2 4 3 2 6 6 6 6 8 8 1 98 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 : 42+ 37 = 79 (người). 6.2. Tính xây dựng 6.2.1. Kích thước các công trình 6.2.1.1. Phân xưởng nấu Phân xưởng nấu là nhà 2 tầng: - Tầng 1: kích thước (48 x 24 x 5,5) m, (kể cả diện tích khu đất đặt xiclo). - Tầng 2: kích thước (24 x 24 x 6,8) m. 6.2.1.2. Khu đất đặt tank lên men Chọn khu đất trống cạnh khu lên men để đặt tank lên men: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 79 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chọn khu đất có kích thước : (36 x 36) m 6.2.1.3. Phân xưởng lên men Kích thước: (36 x 24 x 20) m. 6.2.1.4. Phân xưởng chiết rót Phân xưởng chiết rót là nhà 1 tầng, kích thước: (48 x 42 x 6) m. 6.2.1.5. Kho thành phẩm Kho được xây dựng đủ để chứa bia thành phẩm trong 7 ngày. Theo Bảng 4.3, lượng chai sử dụng trong một ngày là 435.730 (chai). Chai được xếp trong két nhựa, mỗi két chứa 20 (chai). Kích thước két: (0,40 x 0,35 x 0,25) m. Để tiết kiệm diện tích các két được xếp chồng lên nhau, mỗi chồng 15 (két). Diện tích phần kho chứa két bia chai thành phẩm: F1 = Trong đó: α ×n× N × f (m2) nl × n k n : Số ngày dự trữ, n = 7 (ngày). N: Số chai bia sản xuất trong ngày, N = 435.730 (chai). f : Diện tích mỗi chồng két , f = 0,4 x 0,35 = 0,14 (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, chọn α = 1,1. F1 = 1,1 × 7 × 649.351× 0,14 = 2.333,33 (m2). 20 × 15 Theo Bảng 4.3, lượng lon sử dụng trong một ngày là 590.319 (lon). lon được xếp trong thùng, mỗi thùng chứa 24 (lon). Kích thước thùng: (0,74 x 0,38 x 0,13) m. Để tiết kiệm diện tích các két được xếp chồng lên nhau, mỗi chồng 25 (thùng). Diện tích phần kho chứa két bia lon thành phẩm: F2 = Trong đó: α ×n× N × f (m2) nl × n k n : Số ngày dự trữ, n = 7 (ngày). N: Số chai bia sản xuất trong ngày, N = 590.319 (lon). f : Diện tích mỗi chồng két , f = 0,74 x 0,38 = 0,2812 (m2). Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 80 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch n1: Số lon trong một két, nl = 24 (chai). nk: Số két trong một chồng, nk = 25 (két). α: Hệ số khoảng cách giữa các chồng, chọn α = 0,8. F2 = 0,8 × 7 × 590.319 × 0,2812 = 1.549,31 (m2). 24 × 25 Diện tích phần đi lại trong kho chiếm 20% diện tích chứa két của kho.Vậy diện tích kho chứa là: F = 1,2 x F1 +1,2 x F2 = 1,2 x 2.333.33 + 1,2 x 1.549,31 = 4659,17 (m2) Vậy kho thành phẩm có kích thước: (80 x 60 x 6 ) m. 6.2.1.6. Kho chứa két và chai Tương tự kho thành phẩm ta tính được kích thước kho chứa két, chai, thùng giấy và lon là: 80 x 60 x 6 (m). 6.2.1.7. Phân xưởng lò hơi Xây dựng phân xưởng có kích thước: (12 x 12 x 6) m. 6.2.1.8. Nhà hành chính Bao gồm các phòng sau: - Phòng giám đốc : 6 x 4 = 24 (m2) - Phòng phó giám đốc : 3 (4 x 3 ) = 36 (m2) - Phòng kế toán, tài vụ : 4 x 4 = 16 (m2). - Phòng tổ chức hành chính : 4 x 4 = 16 (m2). - Phòng kỹ thuật : 6 x 4 = 24 (m2). - Phòng KCS : 6 x 4 = 24 (m2). - Phòng kinh doanh : 4 x 4 = 16 (m2). - Phòng maketing : 4 x 4 = 16 (m2). - Phòng kế hoạch : 4 x 4 = 16 (m2). - Hội trường : 20 x 6 = 120 (m2). - Nhà vệ sinh : 4 x 4 = 16 (m2). - Tổng cộng : 324 (m2). Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 81 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Xây dựng nhà hai tầng, kích thước: Tầng 1: (27 x 7 x 3,9) m. Tầng 2: (27 x 7 x 3,9) m. 6.2.1.9. Khu xử lý nước cho sản xuất Xây dựng nhà kích thước: (12 x 9 x 5,4) m. 6.2.1.10. Đài nước Kích thước: + Chiều cao đặt đài nước : 20 m + Đường kính đài nước : 2m + Chiều cao đài nước : 3m 6.2.1.11. Bể chứa nước dự trữ Kích thước: (6 x 6 x 4) m. 6.2.1.12. Trạm biến áp Kích thước: (4 x 4 x 5,4) m. 6.2.1.13. Nhà đặt máy phát điện dự phòng Kích thước: (6 x 6 x 5,4) m. 6.2.1.14. Nhà ăn - căn tin Tính cho 2/3 nhân viên ở ca đông nhất : 77 x 2/3 = 52 (người) Diện tích cho mỗi người : 2,25 m2. Diện tích nhà ăn : 52 x 2,25 = 117 m2. Kích thước : (16 x 8 x 5,4) m. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 82 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 6.2.1.15. Gara ôtô Số xe của nhà máy bao gồm: - 01 xe lãnh đạo nhà máy. - 02 xe chở hàng - 03 xe vận chuyển trong nhà máy. Tính diện tích 15 m2 cho một xe, thêm 10 m2 làm phòng nạp điện acqui và 10m2 để sửa chữa xe. Diện tích cần có là: 6 x 15 + 10 + 10 = 110 (m 2). Kích thước gara: (36 x 5 x 5,4) m. 6.2.1.16. Nhà để xe 2 bánh Tính cho 80% nhân viên ở ca đông nhất, diện tích được tính là 1m2/1 xe. Diện tích cần có của nhà để xe là: 73 x 80% = 58,4 (m2). Vậy kích thước của khu nhà để xe là: (15 x 5 x 3,6) m. 6.2.1.17. Phòng thường trực và bảo vệ Kích thước: (4 x 3 x 3,6) m. 6.2.1.18. Kho nhiên liệu Kích thước: (12 x 6 x 6) m. 6.2.1.19. Khu làm lạnh Kích thước : (18 x 6 x 6) m 6.2.1.20. Phân xưởng cơ điện Xây dựng nhà một tầng có kích thước: (12 x 12 x 6) m. 6.2.1.21. Khu xử lí nước thải Kích thước: (18 x 6 x 6) m. 6.2.1.22. Khu xử lí bã Kích thước : (12 x 6 x 6) 6.2.1.23. Khu thu hồi CO2 Kích thước : (36 x 12 x 6) Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 83 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Bảng 6.3: Bảng tổng kết các công trình. STT TÊN CÔNG TRÌNH KÍCH THƯỚC DIỆN TÍCH (m) (m2) 1 Phân xưởng nấu 48 x 24 x 10,2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Phân xưởng lên men 36 x 24 x 20 Phân xưởng chiết rót 48 x 42 x 6 Kho thành phẩm 80 x 60 x 6 Kho chứa két và chai 80 x 60 x 6 Phân xưởng lò hơi 12 x 12 x 6 Nhà hành chính 27 x 7 x 7,8 Khu xử lý nước cho sản xuất 12 x 9 x 5,4 Đài nước D = 2, H = 23 Bể chứa nước dự trữ 6x6x4 Trạm biến áp 4 x 4 x 5,4 Nhà đặt máy phát điện dự phòng 6 x 6 x 5,4 Nhà ăn - Căn tin 16 x 8 x 5,4 Gara ô tô 36 x 5 x 5,4 Nhà để xe 2 bánh 15 x 5 x 3,6 Phòng thường trực, bảo vệ 4 x 3 x 3,6 Kho nhiên liệu 12 x 6 x 6 Khu làm lạnh 18 x 6 x 6 Phân xưởng cơ điện 12 x 12 x 6 Khu xử lý nước thải 18 x 6 x 5,4 Khu đặc tank lên men 36 x 36 Khu xử lý bã 12 x 12 x 6 Khu thu hồi CO2 36 x 12 x 6 DIỆN TÍCH TỔNG CỘNG 1.152 864 2.016 4.800 4.800 144 189 108 6,3 36 16 36 128 180 75 12 72 48 144 108 1296 144 432 16.806,3 GHI CHÚ 2 tầng 2 tầng 2 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 30 ÷100% diện tích đất xây dựng ban đầu. Ta chọn a = 50%. Vậy diện tích khu đất mở rộng sẽ là:Fmr = 50% x 16.806,3 = 8.403,2 (m2). Ta có kích thước của khu đất là: 200 x 42 (m). 6.2.2.2. Diện tích khu đất: F = Fxd , (m2) K xd Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại [13- tr44] SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp Trong đó: 84 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch F : Diện tích khu đất nhà máy. Fxd : Tổng diện tích xây dựng các công trình. Fxd = 13.613,3 + Fmr = 13.613,3 + 10.210 = 23.823,3 (m2). Kxd : Hệ số xây dựng. Đối với nhà máy thực phẩm thường Kxd = 33 ÷ 50%. Chọn Kxd = 40%. F= 23.823,3 = 59.558,25 (m2). 0,4 6.2.2.3. Tính hệ số sử dụng: K sd = Fsd F [13 -tr 50] Trong đó: Fsd: Diện tích sử dụng khu đất. Ksd: Hệ số sử dụng. Fsd = Fcx + Fgt + Fxd , (m2). Với: Fcx: Diện tích trồng cây xanh (bằng 30% tổng diện tích các công trình). ⇒ Fcx = Fxd × 30% Fgt: Diện tích đường giao thông (bằng 40% tổng diện tích các công trình) ⇒ Fgt = Fxd × 40% Vậy: Fsd = 0,3Fxd + 0,4Fxd + Fxd = 1,7Fxd = 1,75 x 23.823,3 = 41.690,78(m2). Ksd = 41.690,78 = 0,7 . 59.558,25 Chương 7 TÍNH HƠI – NƯỚC 7.1. Tính hơi 7.1.1. Các công thức sử dụng để tính toán 7.1.1.1. Tính lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ cho khối nấu Q1 = G1 × C1 × (tc – tđ) Trong đó: (Kcal) [7- tr3] tđ : nhiệt độ ban đầu khối nấu, oC tc : nhiệt độ cuối khối nấu, oC Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 85 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch C1 : nhiệt dung riêng của khối nấu, Kcal/kg.độ C1 = 1 × ( 1 – X ) [6- tr152] 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 7.1.1.2. Tính lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho khối nấu Q2 = F × Tg × α × (tbm - tkk) (Kcal) Trong đó: [7- tr10] tkk : Nhiệt độ không khí môi trường xung quanh, tkk = 270C tbm : Nhiệt độ bề mặt thiết bị, oC tbm = t g + tkk 2 , oC tg : là nhiệt độ cần giữ cho khối nấu, oC α : Hệ số tỏa nhiệt từ thiết bị ra môi trường xung quanh, W/m2.độ α = 9,3 + 0,058 × tbm (W/m2.độ) [7- 41] Tg : là thời gian giữ nhiệt, giây F : bề mặt trao đổi nhiệt, m2 Q2 : lượng nhiệt cần thiết để giữ khối nấu ở t g (oC) trong thời gian Tg (giây), Kcal 7.1.1.3. Lượng nhiệt đun nóng vỏ thiết bị Q3 = Gt × Ct × (th – tkk), Kcal Trong đó: th : Nhiệt độ hơi đốt tại áp suất làm việc 3at: t2 = 1330C. C : Nhiệt dung riêng của vật liệu chế tạo thiết bị ở 133 oC : C = 0,119 (kcal/kg.độ) [6- tr162] Gt : Khối lượng của vỏ nồi, Gt = Ft × δt × ρt , kg Ft : diện tích bề mặt nồi, m2 δt : chiều dày vỏ nồi, m ρt : khối lượng riêng của vật liệu chế tạo thiết bị, ρ = 7.850 (kg/m3)[6-tr 8] Q3 : nhiệt lượng cần đun nóng vỏ thiết bị, Kcal Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 86 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 7.1.1.4. Lượng nhiệt tổn thất Q4 = Ft × Tn × α × (tbm - tkk), Kcal Với : tbm : nhiệt độ bề mặt của thiết bị, 0C. tbm = th + tkk o , C 2 α : hệ số cấp nhiệt. α = 9,3 + 0,058 × tbm, W/m2.độ Tn: thời gian thực hiện quá trình nấu, giây Ft : diện tích bề mặt của nồi, m2 7.1.1.5. Lượng nhiệt cần để bốc hơi Q5 = W x r, Kcal Trong đó: r - Ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở nhiệt độ tr tr = tsôi + tkk 2 W : Lượng nước bốc hơi, Kg W = k x FB x (P - P’ x φ) x Ts k là hệ số bốc hơi: k = 0,036 FB : là diện tích bốc hơi, m2 2 D  FB = π x  th ÷ , m2  2  Dth : đường kính ống thoát hơi của thiết bị, m P : Áp suất hơi bão hòa ở tr, mmHg P’ : Áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ tkk, mmHg φ : Độ ẩm tương đối của không khí, % Ts : Thời gian đun sôi, giây. 7.1.1.6. Lượng hơi cung cấp D= Q (kg ) ih − in Trong đó: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 87 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch + ih: hàm nhiệt của hơi nước ở 133 oC(kcal/kg), ih = 651,62(kcal/kg) [6, tr 312] + in: hàm nhiệt của nước ngưng ở 133oC(kcal/kg), in = 133,56(kcal/kg) [6, tr 312] 7.1.1.7. Cường độ hơi tiêu tốn D' = 60 D Kg/h Tn Trong đó: Tn là thời gian nấu(phút) 7.1.2. Tính nhiệt cho các nồi trong phân xưởng nấu 7.1.2.1. Sơ đồ nâng và giữ nhiệt Theo hình 3.3 ta có sơ đồ nâng nhiệt và giữ nhiệt trong quá trình nấu. Dựa vào sơ đồ ta tính nhiệt cần cung cấp cho các quá trình nâng và giữ nhiệt qua các giai đoạn. 7.1.2.2. Kết quả tính nhiệt cho các nồi 1. Tính Q1 Bảng 7.1. Lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ cho các nồi. Tên thiết bị Nồi ngô các giai đoạn G1, Kg Số liệu dùng để tính C1, X,% Kcal/Kg.độ tđ, tc, o o C Q1, Kcal C 52 → 67oC 14.552,28 0,17 0,83 52 67 181.175,89 67 → 100oC 14.552,28 0,17 0,83 67 100 398.586,95 ∑ 579.762,84 52 → 55oC 21.783,63 0,27 0,73 52 55 47.706,15 Nồi 65 → 75oC 21.783,63 0,23 0,77 65 75 167.33,95 malt 75 → 78oC 36.335,91 0,23 0,77 75 78 8.398,26 ∑ 223.838,36 Nồi houblon hoá Nồi nước nóng 75 → 100oC 54.740 0,21 0,79 75 100 1.081.115 25 → 78oC 40.152,55 0 1 25 78 843.230 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 88 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 2. Tính Q2 Bảng 7.2. Lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho các nồi. Tên thiết bị Các giai đoạn o C 27 27 27 o Giữ 52 C Giữ 67oC Giữ 100oC C 52 67 100 o C 39,5 47 63.5 W/m .độ 11,59 12,026 12,983 Giữ 52oC Giữ 55oC Giữ 65oC Giữ 75oC 52 55 65 75 27 27 27 27 39,5 41 46 51 11,59 11,68 11,97 12,26 o Nồi ngô Nồi malt Số liệu dùng để tính tg, tkk, tbm, α, 2 F, m2 Tg, 26,97 26,97 26,97 giây 300 1200 1200 42,84 42,84 42,84 42,84 300 1200 1800 1500 Q2, Kcal 281,32 1.868,21 3.680,79 ∑Q2 = 5.830,32 446,86 2.017,50 4.209,02 4.537,89 ∑Q2 = 11.211,27 Nồi Giữ 75oC 75 27 51 12,26 40,79 4200 12.098,07 houblon Giữ 100oC 100 27 63,5 12,983 40,79 5400 hoá Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại 25.051,09 ∑Q2 = 37.149,16 SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 89 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 3. Tính Q3 Bảng 7.3. Lượng nhiệt dùng để đun nóng vỏ thiết bị. Số liệu dùng để tính Tên thiết bị Nồi ngô Nồi malt Nồi houblon Nồi nấu nước Loại vỏ Ft, m2 δt , m ρt, kg/m3 Ct, th, oC 133 27 10.682,17 133 27 ∑Q3 27 27 ∑Q3 27 27 ∑Q3 27 27 8.781,11 Vỏ trong 26,97 0,004 7.850 846,85 Vỏ ngoài 22,17 0,004 7.850 696,14 0,119 42,84 34,9 0,004 0,004 7.850 7.850 Q3, Kcal kcal/ kg.độ 0,119 Vỏ trong Vỏ ngoài tkk, Gt, kg 1.345,16 1.095,85 0,119 0,119 133 133 Vỏ trong Vỏ ngoài 40,79 30,34 0,004 0,004 7.850 7.850 1.280,79 952,67 0,119 0,119 133 133 Vỏ trong Vỏ ngoài 42,78 36,80 0,004 0,004 7.850 7.850 1.343,28 1.155,51 0,119 0,119 133 133 nóng o C 19.463,28 16.967,84 13.823,05 30.790,89 16.155,89 12.016,98 28.172,87 16.944,13 14.575,60 ∑Q3 31.519,73 4. Tính Q4 Bảng 7.4. Lượng nhiệt tổn thất. Số liệu dùng để tính tkk, tbm, α, W/m2.độ o o C C 27 80 13,94 27 80 13,94 27 80 13,94 27 80 13,94 Tên thiết bị Nồi ngô Nồi malt Nồi houblon Nồi nước nóng Tn, giây 6.600 6.900 11.100 3.180 F t, Q4, Kcal 2 m 26,97 42,84 40,79 42,78 31.561,89 52.414,14 80.283,55 24.122,25 5. Tính Q5 Bảng 7.5. Lượng nhiệt cần để bốc hơi. Tên o thiết bị tr, C r, kcal/kg k Số liệu dùng để tính P, P ’, Q5, kcal 2 FB, m φ, % TS, giờ W, Kg mmHg mmHg Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp Nồi ngô 66 90 574 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 0,036 8,87 188,3 27,8 82 0,33 17,44 10.010,56 0,036 15 188,3 27,8 82 1,5 134,06 76.896,82 Nồi houblon 66,25 573,6 6. Tổng lượng nhiệt dùng cho các nồi Bảng 7.6. Tổng lượng nhiệt dùng cho các nồi. Tên thiết bị Q1, kcal Q2, kcal Q3, kcal 19.463,2 Q4, kcal Q5, kcal Q, kcal Nồi ngô 5.830,32 579.762,84 223.838,3 11.211,2 8 30.790,8 31.561,89 10.010,56 646.628,89 Nồi malt 6 7 37.149,1 9 52.414,14 0 Nồi houblon Nồi nấu 1.081.115 6 28.172,87 80.283,55 76.896,82 1.303.617,4 31.519,7 nước nóng 843.230 0 3 24.122,25 0 318.254,66 898.871,98 7.1.3. Tính chi phí hơi cho các nồi Lượng hơi cung cấp được tính theo công thức: D= Q ih − in (kg) Trong đó:ih: hàm nhiệt của hơi nước ở 132,90C: ih = 651,60 (kcal/kg) [6-tr314] in: hàm nhiệt của nước ngưng ở 1330C: in = 133,40(kcal/kg). [6-tr314] 7.1.3.1. Tính cho nồi ngô Dngô = 646.628,89 = 1.247,83 (kg) 651,60 − 133,40 Cường độ hơi tiêu tốn: D’ngô = 60D ngô T = 1.247,83x60 = 680,63 (kg/h) 110 Với T = 110 phút là thời gian nấu ở nồi ngô. 7.1.3.2. Tính cho nồi malt Dmalt = 318254,66 = 614,15 (kg) 651,60 − 133,40 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 91 Cường độ hơi tiêu tốn: D’malt = GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 60Dmalt 614,15x 60 = = 320,43 (kg/h) T 115 Với T = 115 phút là thời gian nấu ở nồi malt. 7.1.3.3. Tính cho nồi houblon Dhl = 1.303.617,4 = 2.515,66 (kg) 651,60 − 133,40 Cường độ hơi tiêu tốn: D’hl = 60D HL 2.515,66 x60 = = 815,89(kg/h) T 185 Với T = 185 phút là thời gian nấu ở nồi houblon. 7.1.3.4. Tính cho nồi nấu nước nóng Dnn = 898.871,98 = 1.734,6 (kg) 651,60 − 133,40 Cường độ hơi tiêu tốn: D’nn = 60D nn 1.734,6x60 = = 578,20 (kg/h) T 180 Với T = 180 phút là thời gian nấu ở nồi nước. 7.1.4. Tính và chọn lò hơi Tổng lượng hơi tiêu thụ trong một giờ của phân xưởng nấu là: Dh=D’ngô+D’malt + D’hl + D,nn =680,63 + 320,43 + 815,89 + 578,20 = 2.395,15(kg/h) Hơi dùng cho thanh trùng, rửa chai, hoạt động khác chiếm 60% lượng hơi của phân xưởng nấu. Vậy lượng hơi cần dùng: D = 1,6 × Dh = 1,6 × 2.395,15= 3.832,24(kg/h) Lượng hơi dùng thực tế: Dtt = D η Trong đó: η: hệ số tổn thất nhiệt mất mát do bảo ôn, đường ống, do trở lực. Chọn η = 0,85 → Dtt = 3.832,24 = 4.508,52 (kg/h) 0,85 Chọn lò hơi kiểu B8/45 với các thông số kỹ thuật sau: - Sản lượng hơi (kg/h) [18 – tr107] : 4500 ÷5000 - Áp suất hơi cực đại (kg/cm2) : 10 - Thể tích lò hơi (m3) Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại : 20 SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 92 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Lượng nước cho lò (m3) : 5,8 - Số lượng :1 cái 7.2. Tính nước 7.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu 7.2.1.1. Nước dùng để nấu nguyên liệu và rửa bã trong một mẻ Theo 5.2.1.4 lượng nước dùng nấu nguyên liệu : Vn = 30,1 (m3) Theo 5.2.1.4 lượng nước dùng rữa bã : Vr = 10,03 (m3) Vậy lượng nước cần cho nấu nguyên liệu và rữa bã trong một mẻ là: V1 = Vn + Vr = 30,1 + 10,03 = 40,13 (m3) 7.2.1.2. Nước dùng vệ sinh thiết bị nấu trong 1 mẻ Chọn nước dùng vệ sinh thiết bị nấu trong một mẻ bằng 15% lượng nước dùng để nấu và rửa bã: V2 = 15% × 40,13 = 6,02 (m3). Vậy lượng nước dùng cho phân xưởng nấu trong một ngày là: VN = 12 × (V1 + V2) = 12 × (40,13 + 6,02) = 553,8 (m3/ngày). 7.2.2. Nước dùng cho lò hơi Lượng nước dùng cho lò hơi trong một giờ là: 6 (m3). Lượng nước dùng cho một ngày là: VH = 6 × 24 = 144 (m3/ngày). 7.2.3. Nước dùng cho phân xưởng lên men Chủ yếu là để vệ sinh thiết bị lên men, lượng nước dùng một ngày là: VL = 200 m3 /ngày 7.2.4. Nước dùng cho chiết rót, rửa chai, thanh trùng Theo đặc tính kỹ thuật của chai thì lượng nước cần dùng để rửa, thanh trùng một chai và một lon lần lượt là 1,5 lít và 1 lít. Vậy lượng nước cần dùng cho một ngày là: VC = 1,5 × 649.351 = 974.026,5 (lít/ngày) = 974.03 (m3/ngày) VL= 1 × 590.319 =590.319 (lít/ngày) = 590,32 (m3/ngày) Với số chai và lon dùng trong một ngày là 649.351 (chai) và 590.319 (lon) thì thể tích nước cần dùng là : Vch=VC + VL = 974,03 + 590,32 = 1.564,35 (m3/ngày) Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 93 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 7.2.5. Nước dùng cho hệ thống lạnh Yêu cầu 1 lít nước/ 1 lít sản phẩm. Theo Bảng 4.3, lượng thành phẩm của một ngày là: 487.012,98 (lít). Do đó lượng nước cần dùng là: VHL = 487,02 (m3/ngày) 7.2.6. Nước dùng cho sinh hoạt - Nước dùng cho nhà tắm, nhà vệ sinh: tính cho 60% số người trong ca đông nhất, tiêu chuẩn 70 lít/người/ngày. Lượng nước cần dùng là: 3 × 70 × 0,6 × 79 = 9.954 (lít) = 10 (m3/ngày) - Nước dùng cho nhà ăn: sử dụng khoảng 15 (m3/ngày) - Nước cứu hỏa: lượng nước cần dùng 10 lít/giây, chữa cháy trong 3 giờ liên tục. Lượng nước cần là: 3.600 × 3 × 10 =108.000 (lít) = 108 (m3) - Nước tưới cây xanh và dùng cho các mục đích khác: sử dụng 4m3/h và sử dụng 3 giờ trong 1 ngày. Lượng nước cần dùng trong 1 ngày: 12 m3/ngày * Tổng lượng nước dùng cho sinh hoạt VS = 10 + 15 + 108 + 12 = 145 (m3) * Tổng lượng nước cần dùng trong một ngày của nhà máy là V = VN + VH + VL + Vch + VHL + VS =553,8 + 144 + 200 + 1.564,35 +487,02 + 145 = 3.094,17 (m3/ngày) * Tổng lượng nước cần dùng trong một năm của nhà máy là V∑ = 3.094,17 × 308 = 953.004,36 (m3) 7.3. Tính nhiên liệu 7.3.1. Dầu FO Dầu FO là nhiên liệu chính sử dụng cho lò hơi: G= D × (ih − in ) , (kg/h) Q ×η [11- tr 31] Với:D: năng suất hơi, D = 4.508,52 (kg/h) Q: nhiệt trị của dầu: Q = 9200 (kcal/kg). η: hiệu suất lò hơi: η = 85% = 0,85 ih: nhiệt hàm của hơi ở áp suất làm việc 3at: Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 94 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch ih = 651,60 (kcal/kg) [6- tr 314] in: nhiệt hàm của nước ở áp suất làm việc 3at: in = 133,40 (kcal/kg) Vậy: G = [6- tr 314] 4.508,52 x (651,6 - 133,4) = 298,76 (kg/h) 9200 x 0,85 Lượng dầu FO nhà máy sử dụng trong một năm là: mFO = 298,76 × 24 × 308 = 2.208.445,14 (kg) 7.3.2. Xăng Sử dụng cho các xe của nhà máy, lượng xăng sử dụng là 150 lít/ngày. Lượng xăng nhà máy sử dụng trong một năm: 150 × 308 = 46.200 (lít). 7.3.3. Dầu DO Dùng để chạy máy phát điện, định mức 10 (kg/ngày) khi mất điện. Lượng dầu dự trữ cho một năm: 10 × 308 = 3.080 (kg). 7.3.4. Dầu nhờn Dùng để bôi trơn các máy móc, thiết bị, sử dụng 7 (kg/ngày). Lượng dầu nhờn cần cho một năm: 7 × 308 = 2.156 (kg). Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 95 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 8 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ÐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 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. - Xác định khối lượng riêng. - Kiểm tra năng lực đường hoá của malt. * 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, đối với hoa viên phải có màu xanh nhạt. 8.1.3. Kiểm tra chất lượng của ngô Ngô khi thu nhập phải sạch, không có mùi vị lạ, không được mốc, không bị sâu mọt... kích thước hạt phải đồng đều . Ðộ ẩm cho phép 10 ÷ 14%. 8.1.4. Kiểm tra men giống - Dùng tiêu bản giọt ép để quan sát chủng nấm men Saccharomyces carlsber -gensis Hansen. Khi còn trẻ tế bào có dạng hình tròn, hình bầu dục. Khi phát triển thì có nhiều chồi, khi già thì có hình ovan dài. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 96 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Ðể đánh giá chất lượng của nấm men thì tiến hành nhuộm màu tế bào. Nhuộm tế bào xác định trạng thái sinh lý và hoạt lực của chúng để quyết định có đưa đi sản xuất hay không. 8.1.5. Kiểm tra nước dùng nấu bia 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/lít. + Ðộ pH : 6,8 ÷ 7,3 ( đo bằng giấy quỳ) + Ðộ oxy hoá : ≤ 2 mg ( đo bằng phương pháp KMnO4 ) 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. Nhà máy sử dụng thiết bị lọc khung bản nên tỷ lệ các thành phần này như sau: + Tấm thô : 12 ÷ 15% + Tấm mịn : 30 ÷ 35% + Bột : 40 ÷ 45% + Vỏ : 9 ÷12% - Ngô: Ðộ mịn của bột ngô 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 - 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. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 97 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Kiểm tra nồng độ dịch đường chảy vào nồi houblon sau khi lọc. * Lắng trong và làm lạnh: - Kiểm tra mức độ trong suốt của dịch đường để có chế độ hồi lưu hợp lí. - Kiểm tra nhiệt độ của dịch đường sau khi đã làm lạnh bằng nhiệt kế. Nhiệt độ của đường sau khi làm lạnh phải đạt 9 0C. - Kiểm tra độ trong và nồng độ của dịch lên men. 8.2.2. Kiểm tra công đoạn lên men * Kiểm tra công đoạn nuôi cấy nấm men sản xuất: - Cứ 2 giờ kiểm tra sự sinh trưởng, phát triển của nấm men bằng cách đo độ giảm chất chiết và đếm số lượng tế bào có trong một đơn vị thể tích dịch bằng kính hiển vi. Ðồng thời kiểm tra tính thuần khiết của men, quan sát trên kính có men dại hay không, vi khuẩn lạ trong dịch men giống. - Kiểm tra nhiệt độ phòng nuôi cấy sản xuất: t = 12 ÷ 150C. - Kiểm tra nhiệt độ môi trường nuôi men bằng nhiệt kế ở thiết bị nhân giống. * Kiểm tra quá trình lên men chính: Thường kiểm tra 2 lần /1 ca. - Kiểm tra nhiệt độ của dịch lên men. - Kiểm tra tốc độ giảm độ chiết qua các thời kỳ lên men. - Quan sát lớp bọt trên bề mặt dịch và mức độ sủi bọt . - Kiểm tra sự nhiễm khuẩn và xác định giá trị PH của dịch. - Kiểm tra mức độ kết lắng của huyền phù. - Hàm lượng CO2 khi kết thúc quá trình lên men chính. - Kiểm tra độ lên men biểu kiến của bia. * Kiểm tra quá trình lên men phụ và tàng trữ bia: - Kiểm tra nhiệt độ của dịch lên men. - Kiểm tra áp suất dư ở thùng lên men phụ bằng các áp kế gắn ở thiết bị. - Kiểm tra nồng độ CO2 và độ lên men biểu kiến của bia trước khi đi lọc và ổn định. Hàm lượng CO2 = 0,4% . - Kiểm tra mùi vị, độ trong của bia trước khi lọc. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 98 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 8.2.3. Kiểm tra công đoạn thành phẩm - Kiểm tra nhiệt độ và thời gian qua máy thanh trùng, kiểm tra độ sạch của chai sau khi qua máy rửa chai và độ trong của bia sau khi qua máy thanh trùng. 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. - 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 bọt tồn tại. - Mùi: Ðưa 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, hơi ngọt nhẹ. 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. Ðộ màu bia từ 0,5 ÷ 0,65 ml. - Ðộ pH của bia: 4,1 ÷ 4,8. 8.3.3. Các chỉ tiêu hoá học * Xác định độ rượu và chất hoà tan ban đầu: Nguyên tắc: chưng cất bia, xác định tỉ trọng 20 0C/200C của dịch chưng cất. Xác định tỉ trọng 200C/200C của phần dịch chưng cất còn lại sau khi cân hoàn lại trọng lượng ban đầu. Xác định tỉ trọng của bia đã lọc 20 0C/200C và sử dụng các công thức tính toán. [8 - tr112] * Độ nhớt: Xác định độ nhớt của bia bằng nhớt kế. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại [8 -tr109] SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 99 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch * Xác định độ chua: Độ chua được xác định bằng số ml dung dịch NaOH nồng độ 0,1N để trung hoà hoàn toàn 10 ml bia. Độ chua của bia dao động trong khoảng 1,3 ÷ 1,6. * Xác định hàm lượng CO2 có trong bia: Sử dụng phương pháp áp lực. Nguyên tắc: đo áp suất khí có trong cổ chai, kết quả được thể hiện trên áp kế. Tại nhiệt độ xác định áp suất sẽ tỉ lệ với nồng độ CO2 có trong bia. Hàm lượng CO2 từ 4,5÷5 (g/l). * Xác định diaxetil và các chất dixeton khác: Xác định các chất vicinaldialxeton trong bia bằng máy đo quang phổ đo ở bước sóng cực tím. Nguyên tắc: tách các chất diaxeton từ bia bằng cách chưng cất. Cho phản ứng phần chưng cất được với dung dịch O-fenilendiamin và tạo được chất dẫn xuất của quinoxalin. Axit hoá và đo quang phổ các chất thu được từ phản ứng. Tính nồng độ các chất diaxeton nhờ một hệ số được xác định qua chất chuẩn. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại [12 - tr122] SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 100 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 9 VỆ SINH XÍ NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ÐỘNG 9.1. Vệ sinh công nghiệp 9.1.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân - Công nhân phải ăn mặc quần áo sạch sẽ. Khi vào sản xuất phải mặc đồng phục của nhà máy, đội mũ, đeo khẩu trang, đi ủng và mang găng tay. - Không được ăn uống trong khu vực sản xuất. - Thực hiện tốt chế độ khám sức khoẻ cho công nhân theo định kỳ 6 tháng một lần. Không để người đau ốm vào khu vực sản xuất. 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 tiếp theo. 9.1.3. Vệ sinh xí nghiệp - Trong các phân xưởng sản xuất, sau mỗi mẻ, mỗi ca cần phải làm vệ sinh khu làm việc. - Thường xuyên kiểm tra 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 hoa, bã men… là những loại phế liệu dễ gây nhiễm bẩn. Sau mỗi mẻ sản xuất cần phải chứa đúng nơi quy định và đưa ra ngoài phân xưởng để xử lý. Những loại phế liệu này có thể bán cho nhà máy chế biến thức ăn gia súc và phân bón. Việc này phải được hợp đồng chặt chẽ và giải quyết kịp thời để tránh ứ đọng phế liệu 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 đến bể cân bằng tạo điều kiện cho vi sinh vật tiếp xúc với chất dinh dưỡng. Sau đó bơm đến bể yếm khí, tạo điều kiện cho vi sinh Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 101 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch vật phân giải các chất hữu cơ. Tiếp theo được bơm qua bể hiếu khí để các chất còn lại được phân huỷ. Cuối cùng nó được bơm đến bể lắng để tách cặn rồi thải ra ngoài. 9.1.6. Xử lý nước dùng để sản xuất Sơ đồ xử lí: Nước Lọc tinh Lọc thô Lọc cát Trao đổi Anion Sục cloramin B Trao đổi Cation Đèn cực tím Lọc than 9.2. An toàn lao động Trong nhà máy an toàn lao động là vấn đề được đặt lên hàng đầu. Nó ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất, sức khoẻ và tính mạng của công nhân cũng như tình trạng máy móc, thiết bị. 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. Tai nạn xảy ra do các nguyên nhân sau - 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 . - Trình độ lành nghề và nắm vững về mặt kỹ thuật của công nhân còn yếu. - 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 - Các phân xưởng phải có các biển báo về quy trình vận hành từng loại thiết bị. - Bố trí lắp đặt thiết bị phù hợp với quá trình sản xuất. Các loại thiết bị có động cơ như: gàu tải, máy nghiền…phải có che chắn cẩn thận. - Các đường ống hơi nhiệt phải có lớp bảo ôn, có áp kế. - Phải kiểm tra lại các bộ phận của máy trước khi vận hành để xem có hư hỏng gì không, nếu có phải sửa chữa kịp thời. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 102 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Các thiết bị chứa CO2 lỏng, khí nén… phải đặt xa nơi đông người, có áp kế, rơ le nhạy. Trước khi nén khí thì các thiết bị này phải được kiểm tra kỹ. - Kho xăng, dầu, nguyên liệu… phải đặt xa nguồn nhiệt. Trong kho phải có bình CO2 chống cháy và vòi nước để chữa lửa. Ngăn chặn người vô phận sự vào khu vực sản xuất và kho tàng. Không được hút thuốc lá trong kho. . - Người công nhân vận hành máy phải thực hiện đúng chức năng của mình, phải chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu máy móc bị hư hỏng do quy trình vận hành của mình. - Kỷ luật của nhà máy phải thực hiện nghiêm để xử lý kịp thời những trường hợp vô nguyên tắc, làm ẩu. 9.2.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động 9.2.3.1. Chiếu sáng và đảm bảo ánh sáng khi làm việc Phải đảm bảo độ sáng tối thiểu E min trong nhà sản xuất. Nếu chiếu sáng không tốt sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ của công nhân, không đảm bảo khi vận hành máy móc. - Ban ngày cần phải sử dụng nguồn ánh sáng tự nhiên. - Ban đêm sử dụng nguồn ánh sáng nhân tạo phải đủ chỉ tiêu về độ sáng . 9.2.3.2. Thông gió Nhà sản xuất và làm việc phải được thông gió tốt. Phân xưởng nấu thải nhiều nhiệt cần phải bố trí thêm quạt máy, tạo điều kiện thoải mái cho công nhân làm việc. Phân xưởng chiết rót cũng cần phải bố trí thêm quạt. 9.2.3.3. An toàn về điện * Về điện chiếu sáng: Số bóng đèn, vị trí treo lắp đèn, công tắc, cầu dao phải phù hợp với thao tác. Các mạch điện phải kín, đặt nơi khô ráo. Thường xuyên kiểm tra độ sáng của bóng đèn. * Về thiết bị điện: - Phải có hệ thống báo động khi thiết bị có sự cố. - Thiết bị điện phải có rơle đề phòng quá tải, được nối đất khi làm việc. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 103 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch - Các phần cách điện của thiết bị điện phải đảm bảo bền chặt, không bị ăn mòn. - Khi sửa chữa thiết bị điện phải cách ly với người sữa chữa và có bút thử điện. - Khi cắt điện phải có biển báo và mang dụng cụ bảo hiểm. 9.2.3.4. An toàn sử dụng thiết bị - Thiết bị, máy móc phải sử dụng đúng chức năng, đúng công suất. - Mỗi loại thiết bị phải có hồ sơ rõ ràng. Sau mỗi ca làm việc phải có sự bàn giao máy móc, nêu rõ tình trạng để ca sau xử lý. - Thường xuyên theo dõi chế độ làm việc của máy móc, thiết bị. - Có chế độ vệ sinh, sát trùng, vô dầu mỡ cho thiết bị. 9.2.3.5. Phòng chống cháy nổ - Nguyên nhân xảy ra cháy nổ là do tiếp xúc với lửa, do tác động của tia lửa điện, do cạn nước trong lò hơi, các ống hơi bị co giãn, cong lại gây 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. - Thiết bị chữa cháy tự động. 9.2.3.6. 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. 9.2.3.7. 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. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 104 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch KẾT LUẬN Sau hơn 3 tháng nghiên cứu tài liệu, học hỏi, cố gắng cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Trần Xuân Ngạch, đến nay tôi đã hoàn thành tập đồ án tốt nghiệp với đề tài : " Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại với năng suất 150 triệu lit 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: - Điều kiện cần thiết của việc xây dựng một nhà máy bia theo phương pháp lên men hiện đại với một năng suất khá lớn là 150 triệu lít bia/ năm. - Quy trình công nghệ sản xuất phù hợp với thực tế. - Hệ thống thiết bị phù hợp với dây chuyền công nghệ. - Một số nguyên tắc an toàn trong sản xuất. 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. SVTH Nguyễn Văn Tuấn Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 105 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Bùi Ái – Anh Thơ (1990). Kỹ thuật sản xuất bia – Liên hiệp Khoa học Sản xuất Công nghệ mới. 2. Đoàn Dụ, Mai Văn Lề, Bùi Đức Hưng (1983). Công nghệ và máy chế biến lương thực, NXB KH&KT. 3. PGS, TS Hoàng Đình Hoà (2000). Công nghệ sản xuất malt và bia, NXB KH&KT 4. PGS, TSKH Lê Văn Hoàng (2004). Các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học trong công nghiệp, NXB KH&KT. 5. Gs, Ts Nguyễn Thị Hiền (2007). Khoa học công nghệ malt và bia- NXBKH&KT 6. Gs, Ts Nguyễn Bin và tập thể tác giả (2002). Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập I – NXB KH&KT. 7. Gs, Ts Nguyễn Bin và tập thể tác giả (2002). Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập II – NXB KH&KT. 8. PGS, TS Lê Thanh Mai và tập thể tác giả (2005). Các phương pháp phân tích ngành công nghệ lên men, NXB KH&KT 9. Phan Bích Ngọc (1991). Công nghệ lên men, NXB Đà Nẵng. 10. Trần Văn Phú, Lê Nguyên Đương (1991). Kỹ thuật sấy nông sản, NXB KH&KT. 11. Phan Sâm (1985). Sổ tay kỹ thuật nồi hơi, NXB Hà Nội. 12. Nguyễn Như Thung và tập thể tác giả (1987). Máy và thiết bị chế biến thức ăn chăn nuôi, NXB KH&KT. 13. ThS Trần Thế Truyền (2006). Cơ sở thiết kế nhà máy, NXB Đà Nẵng. 14. PGS - TS Trần Minh Vượng (1999), Máy phục vụ chăn nuôi, NXB Giáo Dục. Tiếng Khác 15. Ц.P.3aйчиk (1977). OБOPYДOBAHИE ПPEДПPИЯTИЙ BИHOДE- ΛЬЧECKOЙ ПPOMЬIШΛEHHOCTИ, MOCKBA. Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 106 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Trang Web 16. www1.thuathienhue.gov.vn/.../11.kcn-PhuBai-QD1151_28_4_2006.doc [ngay 27/2 2014] 17. http://iz.thuathienhue.gov.vn/104/section.aspx/162/cid/16/khu-cong-nghiep- phu-bai [27/2 2014] 18. http://www.vatgia.com/raovat/9092/9202238/can-ban-dien-tu-nhap-khaunguyen-bo. [ 31/03/2014] 19. http://www.alibaba.com/product/de107890913-107372897 [31/03/2014]. 20. http://daychuyenbianuocngot.com/s%E1%BA%A3nph%E1%BA%A9m/d %C3%A2y-chuy%E1%BB%81n-chi%E1%BA%BFt-r%C3%B3t/d%C3%A2ychuy%E1%BB%81n-chi%E1%BA%BFt-r%C3%B3t-lon.html [07/04/2014] 21. https://www.google.com.vn/search?q=20.+http%3A%2F%2Fwww.tma1992.ru %2Fenglish%2Fbeer%2Fpasteurizer%2Findex.html%2C+%5BCN %3A+20%2F4%2F2010%5D&oq=20.+http%3A%2F%2Fwww.tma1992.ru %2Fenglish%2Fbeer%2Fpasteurizer%2Findex.html%2C+%5BCN %3A+20%2F4%2F2010%5D&aqs=chrome..69i57.759j0j4&sourceid=chrome&esp v=2&ie=UTF-8 [07/04/2014] 22. http://www.tma1992.ru/english/labeling-machine/hot-melt/index.html, [ 14/4/2014] 23. http://www.hem.vn/Hem/675_61/San-pham-dich-vu/MPRODUCT/Bom-lytam-1-cap-truc-ngang.htm [20/04/2014] 24. http://congnghethucpham1112.blogspot.com/2012/11/thiet-bi-trong-san-xuatbia-phan-2.html [25/04/2014] Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn [...]... vào dung dịch Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 15 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch 2.4.2 Các quá trình xảy ra khi lên men 2.4.2.1 Lên men chính Quá trình sinh lý Thể hiện sự sinh sản của nấm men, nấm men sinh trưởng mạnh trong thời kỳ đầu của quá trình lên men chính Lúc đó xảy ra đồng thời sự sinh sản của nấm men và sự lên men Trong điều kiện lên men bình thường... hành như sau: men cái sau khi đã rửa và sát trùng thì cho trộn với dịch lên men theo tỉ lệ 2÷6 lít/ 1 lít 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 Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 25 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch nấm men nảy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% thì được Sữa men có thể tái... toàn hợp lý Với năng suất 150 triệu lít/ năm có thể đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Việc xây dựng nhà máy phù hợp với yêu cầu thực tế hiện nay Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 6 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chương 2 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... chuyển vào thiết bị lên men Dịch đường đưa vào thiết bị lên men có thể chia làm 2÷3 lần trong một ngày đêm (phụ thuộc vào năng suất phân xưởng nấu) Khi dịch đường chiếm 2÷3% thể tích của thiết bị lên men thì cho men giống vào Men sử dụng ở đây có độ ẩm 88% và theo tính toán 0,09 lít men cho 10 lít dịch đường Tiếp theo cho dịch đường vào đầy 85% thể tích của thiết bị thì ngừng và cho lên men Trong 24h,... hóa cho bia với 0,1kg CO2 cho 100 lít bia Bia đã bão hòa CO 2 được giữ trong thiết bị lên men trong khoảng 1÷2 ngày ở nhiệt độ 0÷5 oC Sau đó bia được làm lạnh đến 0 oC rồi đi lọc và rót vào chai Bia đưa ra khỏi thiết bị lên men phải nhờ áp lực CO2 Thiết bị lên men sau khi được giải phóng phải tiến hành rửa, sát trùng và rửa bằng nước lạnh vô trùng rồi mới lên men mẻ sau Tổng thời gian lên men 16 ngày... nấm men này có chứa enzyme melibiaza nên lên men được hoàn toàn đường rafinose Chủng nấm men chìm lên men ở nhiệt độ 6 - 10 0C và nó sẽ ngừng lên men khi nhiệt độ dưới 00C Vào thời kỳ cuối của lên men chính, chủng nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị lên men và tạo thành kết tủa đặc, đồng thời cũng kéo theo những chất lơ lửng góp phần làm trong bia Khi sử dụng men chìm, một phần nấm men bị yếu và nó kết... giả,cuối cùng là xếp két và đưa vào nhập kho Bia sau thanh trùng két Xe nâng Băng chuyền kiểm tra dán nhãn, màng co Nhập kho Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn xếp Đồ án tốt nghiệp 29 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch Chương 4 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Chọn các số liệu ban đầu - Ðộ bia của sản phẩm: 100 - Năng suất của nhà máy: 150 triệu lít bia/ năm - Tỉ lệ nguyên liệu dùng: Malt: 65%;... khoảng 8 lần 3.2.9.3 Tiến hành lên men Phương pháp lên men hiện đại: quá trình lên men chính và phụ của bia được tiến hành trong cùng một thiết bị Hay còn gọi là công nghệ lên men một pha Công nghệ lên men một pha được tiến hành trong các thiết bị có kích thước lớn Do thiết bị có kích thước lớn nên hiệu ứng của các biến đổi thủy động học đến trạng thái sinh lý của nấm men và các quá trình chuyển hóa... Hơi Tách bã hoa Chất tải lạnh Bã hoa Lắng trong và làm lạnh Nấm men Nuôi cấy Men giống Cặn và bã hoa Lên men chính CO 2 Lên men phụ và tàng trữ Xử lí Sữa men Hoạt hoá Xử lý Lọc bia Bia trong Cặn Nạp bình Ổn định bia Chai Rửa chai Kiểm tra Chiết, đóng nắp Lon Rửa lon Kiểm tra Thanh trùng Nắp Thành phẩm Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 17 GVHD: Th.S Trần Xuân... 1,5kG/cm 2, với áp suất này nấm men sẽ được kết lắng rất chặt ở phần đáy của tank Việc thu hoạch nấm Thiết kế nhà máy bia lên men hiện đại SVTH: Nguyễn Văn Tuấn Đồ án tốt nghiệp 26 GVHD: Th.S Trần Xuân Ngạch men sản xuất được thực hiện một cách nhẹ nhàng: mở van đáy ở phần côn, sinh khối sẽ bị đây ra, và chúng theo đường ống đến khu vực xữ lí và bảo quản ở 0 0C Sau khi tách hết kết tủa men người ta