Thiết kế nhà máy sản xuất bia vàng với năng suất 5 triệu lít/năm

Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông LỜI CẢM ƠN -oOo Để hoàn thành tốt Đồ án công nghệ II này, trước hết em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo khoa Hóa, trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, đặc biệt thầy cô môn Công nghệ sinh học tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt, em xin chân thành cám ơn thầy Bùi Xuân Đông – người tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, góp ý nội dung cho em suốt trình làm đồ án Trong thời gian làm việc với thầy, em tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích, học tập tinh thần, thái độ làm việc nghiêm túc, hiệu thầy Đây điều cần thiết cho em trình học tập công tác sau Em xin chân thành cám ơn! SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Định nghĩa bia vàng 1.1.1 Thành phần hóa học bia .2 1.1.2 Các số cảm quan 1.2 Nguyên liệu sản xuất bia 1.2.1 Malt đại mạch 1.2.2 Hoa Houblon 1.2.4 Nấm men 1.2.5 Nguyên liệu thay (Gạo) 1.2.6 Các loại nguyên liệu phụ khác 1.3 Các phương pháp lên men sản xuất bia .9 CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 11 2.2 Thuyết minh quy trình .13 2.2.1 Làm nguyên liệu .13 2.2.2 Nghiền nguyên liệu 13 2.2.3 Nấu nguyên liệu 15 2.2.4 Lọc dịch đường .16 2.2.5 Houblon hóa 17 2.2.6 Lắng làm lạnh 18 2.2.7 Lên men 19 2.2.8 Lên men phụ 21 2.2.9 Lọc bia 22 2.2.10 Ổn định bia 22 2.2.11 Chiết chai 22 2.2.12 Thanh trùng bia 23 2.2.13 Dán nhãn .23 CHƯƠNG III: CÂN BĂNG VẬT CHẤT 25 3.1 Chọn số liệu ban đầu 25 3.2 Kế hoạch sản xuất 25 3.3 Tính cân sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu .26 3.4 Tính cân sản phẩm cho ngày .31 3.5 Chi phí bao bì 33 CHƯƠNG IV: THIẾT BỊ 36 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông 4.1 Phân xưởng nấu 36 4.1.1 Tính xilô chứa nguyên liệu .36 4.1.2 Tính bunke chứa malt, gạo .38 4.1.3 Máy làm nguyên liệu 39 4.1.4 Máy nghiền nguyên liệu 40 4.1.5 Cân nguyên liệu 41 4.1.6 Tính cấu vận chuyển 41 4.1.7 Nồi nấu nguyên liệu 45 4.1.8 Nồi houblon hóa 48 4.1.9 Nồi nấu nước nóng 49 4.1.10 Thiết bị lọc khung 50 4.1.11 Thùng chứa bã nguyên liệu 51 4.1.12 Thiết bị lắng Whirlpool 52 4.1.13 Thiết bị làm lạnh 53 4.1.14 Chọn bơm cho phân xưởng nấu 54 4.2 Phân xưởng lên men 55 4.2.1 Thiết bị lên men .55 4.2.2 Thiết bị lên men phụ .56 4.2.3 Thiết bị nuôi cấy nấm men .57 4.2.4 Thiết bị lọc bia 59 4.2.5 Thùng phối trộn chất trợ lọc 60 4.2.6 Thùng chứa ổn định bia sau lọc 60 4.2.7 Chọn bơm cho phân xưởng lên men 61 4.3 Phân xưởng chiết rót 61 4.3.1 Máy chiết rót 61 4.3.2 Máy rửa chai 62 4.3.3 Máy rửa két .62 4.3.4 Máy đóng nắp 62 4.3.5 Máy dán nhãn 62 4.3.6 Máy trùng 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông LỜI MỞ ĐẦU Bia loại nước giải khát có từ lâu đời nhiều người ưa chuộng Đây sản phẩm khởi nguồn từ năm trước công nguyên Người ta cho Osiris (vị thần nông nghiệp Ai Cập) người hướng dẫn người làm bia từ lúa mạch Bia sản phẩm điển hình công nghệ lên men Ban đầu, cách 5000 năm (TCN), người ta làm bia cách lên men loại ngũ cốc Quá trình làm bia phát triển theo thời gian Đến kỉ thứ VIII, hoa houblon sử dụng làm bia Ngành sản xuất bia thực phát triển với đời công trình “Nghiên cứu Bia” Louis Pasteur, ông đưa tảng qui trình sản xuất hợp lí, phương pháp trùng Pasteur ông sử dụng ngày sản xuất bia Đến ngày nay, công nghệ sản xuất bia phát triển đến đỉnh cao, nhiều thương hiệu bia tiếng giới Heniken, Tiger, Halida… giới ưa dùng Vì vậy, lượng bia sản xuất hàng năm không ngừng tăng lên Được sản xuất từ loại nguyên liệu malt đại mạch, hoa houblon, nước men tạo cho bia hương vị đặc trưng mà loại đồ uống khác Bia có hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 cao giúp thể giải khát cách triệt để Uống bia với lượng thích hợp có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà giảm mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc Đối với Việt Nam nói riêng, ngành công nghiệp bia đà phát triển không ngừng tạo cho vị Nhiều loại bia đời chiếm lĩnh thị trường nước bia Sài Gòn, bia Lager, bia HuDa, bia Hà Nội, Mục tiêu nhắm đến ngành công nghiệp bia sản xuất loại bia có chất lượng cao, ổn định, đáp ứng thị hiếu nhu cầu người tiêu dùng, tăng sức cạnh tranh với sản phẩm khác Để tìm hiểu sâu nắm bắt chi tiết dây chuyền công nghệ sản xuất bia, em chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất bia vàng với suất triệu lít/năm” SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Định nghĩa bia vàng Bia loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp lượng calori lớn, bia chứa hệ enzyme phong phú, đặc biệt nhóm enzyme kích thích tiêu hoá amylaza Nguyên liệu dùng để sản xuất bia malt đại mạch, hoa houblon, nước sử dụng nguyên liệu thay gạo, ngô, đường saccaraza với quy trình đặc biệt, bia có tính chất cảm quan hấp dẫn người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 cao giúp người giải khát cách triệt để ta uống Lượng bia sản xuất ngày tăng sản phẩm ngày đa dạng hoá mẫu mã nhằm đáp ứng yêu cầu dinh dưỡng cảm quan người tiêu dùng Hiện thị trường có nhiều loại bia, tùy theo loại nguyên liệu sản xuất mà ta có bia vàng bia đen Trong đó, bia vàng loại phổ biến sản xuất nhiều Bia vàng có vị đắng dịu mùi thơm đặc trưng định nguyên liệu malt vàng hoa houblon Hình 1.1 Một số sản phẩm bia 1.1.1 Thành phần hóa học bia Thành phần hóa học bia phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu, nồng độ dịch lên men ban đầu mức độ lên men 1.1.1.1 Các chất bay [1, trang 74] SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Ngoài rượu Etylic CO2, bia chứa lượng không nhiều chất bay khác rượu bậc cao, andehyt, axit hữu cơ, este số chất khác Hàm lượng rượu etylic định đến chất lượng bia Hàm lượng rượu etylic từ 1,8–7,0% so với thể tích hàm lượng CO2 khoảng 0,3 – 0,5% khí CO2 tính theo trọng lượng Khí CO2 thành phần quan trọng bia, đảm bảo chất lượng vị tươi mát cho bia Rượu bậc cao chất có mùi, vị tham gia tạo este ảnh hưởng đến mùi vị bia Hàm lượng khoảng 40–80mg/lit Axetaldehyt andehyt chủ yếu có bia chứa khoảng 5mg/lit Trong bia có chứa diaxetyl số hợp chất chứa lưu huỳnh SO2 khoảng 2-16 mg/lit, H2S khoảng 0,04 mg/lit, mecaptan bay khoảng 0,07 mg/lit 1.1.1.2 Các chất không bay [1, trang 74] Phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men ban đầu mức độ lên men, bia thành phẩm chứa 2,5-5% chất không bay Trong saccarit chiếm 80-85%, chất Nito 6-9%, Glyxerin 5-7%, chất khoáng 3-4%, chất đắng tanin chất màu 2-3%, axit hữu không bay 0,7-1% lượng nhỏ vitamin 1.1.2 Các số cảm quan [1, trang 75] Các tiêu cảm quan bia vị, mùi, màu, độ trong, tạo bọt độ bền bọt bia Bia phải có mùi tinh khiết hoa houblon malt, mùi lạ mùi chua Độ axit trung bình bia khoảng 4, pH dao động 4,1- 4,8 Vị bia thành phần khác bia tạo nên, bia phải có vị đặc trưng CO2 góp phần tạo vị cho bia, yêu cầu CO2 bia phải dạng liên kết tách khỏi bia chậm Bia phải có bọt mịn, đặc bền Bia phải bão hòa đầy đủ CO2 rót bia vào cốc bọt khí CO2 tách khỏi bia chậm tạo thành lớp bọt bền bề mặt bia Bia phải có màu vàng nâu vàng sáng óng ánh, bia phải thật 1.2 Nguyên liệu sản xuất bia 1.2.1 Malt đại mạch Malt hạt hòa thảo nảy mầm điều kiện nhiệt độ độ ẩm nhân tạo xác định Nó sản phẩm giàu chất dinh dưỡng: đường đơn, axit amin, chất khoáng, nhóm vitamin có hệ enzyme phong phú – chủ yếu proteaza amylaza SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang Đồ án công nghệ II Hình 1.2 Malt GVHD: TS Bùi Xuân Đông Hình 1.3 Đại mạch 1.2.1.1 Vai trò Malt đại mạch vừa tác nhân đường hóa, vừa nguyên liệu đặc trưng dùng để sản xuất bia Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị tính chất công nghệ hẳn so với bia sản xuất từ malt hạt hòa thảo khác 1.2.1.2 Cấu tạo Hạt malt gồm phân chính: Vỏ hạt, phôi nội nhủ  Vỏ hạt (Hull): Vỏ hạt chia thành ba phận chính: vỏ trấu, vỏ lụa vỏ alơron Phần thường chiếm từ ÷ 15% trọng lượng hạt  Phôi: Là quan sống, hô hấp hạt Phôi thường chiếm từ 2,5 ÷ 5% trọng lượng hạt Trong phôi có từ 37 ÷ 50% chất khô thành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, ÷ 6% đường saccharose, ÷ 7,5% pentose, ÷ 6,5% chất tro số thành phần khác Riêng tinh bột  Nội nhũ (Endosperm): Chiếm từ 45 ÷ 68% trọng lượng hạt Phần hạt đại mạch giữ vai trò định chất lượng đại mạch sản xuất bia Thành phần nội nhũ hạt tinh bột hình tròn, có kích thước lớn (từ 20 ÷ 30μ) bé (từ ÷ 10μ) Rất hạt có kích thước trung bình Nếu hàm lượng protein đại mạch cao nhiều hạt tinh bột kích thước nhỏ SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Hình 1.4 Cấu tạo hạt đại mạch 1.2.1.3 Thành phần hóa học [1, trang 32] Thành phần hóa học trung bình malt bia tính theo phần trăm chất khô là: tinh bột 58 %, đường khử %, saccaroza %, pentozan hòa tan %, pentozan không hòa tan hexozan %, xenluloza %, chất chứa Nito 10 %, chất béo %, chất khoáng 2,5 % Ngoài số chất inozit, chất màu, tanin chất đắng Trong malt chứa enzym thủy phân cần thiết cho sản xuất bia như: α-amylaza, β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza, amylofotfataza… 1.2.1.4 Yêu cầu malt dùng sản xuất bia [1, trang 32] Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng malt, có vị ngọt, có màu vàng sáng Không có mùi vị lạ, không mốc không hôi khói Yêu cầu kích thước hạt malt phải Kích thước hạt malt đạt yêu cầu hạt malt sàn 2,8 mm 2,5 mm chiếm 94 %, hạt sàn 2,2 mm không 0,5% Khối lượng riêng malt khoảng 520-600g/l Độ ẩm malt không 6% Độ chiết malt: 75-82% Thời gian đường hoá: 20-35 phút, hoạt lực amylaza đạt 100-300 đơn vị, hàm lượng tinh bột cao tốt hàm lượng protein phải nằm khoảng 9-12%, cao bia đục, khó bảo quản, thấp bia bọt, vị đậm đà SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông 1.2.2 Hoa Houblon 1.2.2.1 Vai trò Hoa houblon nguyên liệu thiếu sản xuất bia chưa loại nguyên liệu thay Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả tạo giữ bọt, làm tăng độ bền keo ổn định thành phần sinh học sản phẩm Thành phần hóa học hoa gồm nhiều chất khác nhau, chất có giá trị cho bia nhựa houblon, chất tanin tinh dầu 1.2.2.2 Thành phần hoá học [1, trang 33] Hình 1.5 Hoa Houblon Thành phần hoá học hoa houblon gồm nhiều chất khác chất có giá trị công nghệ sản xuất bia nhựa houblon, tanin tinh dầu Ngoài hoa chứa số chất khác như: protein, mỡ, sáp, hợp chất phiprotein, xenluloza,…  Nhựa hoa houblon thành phần quan trọng hoa houblon, bao gồm nhựa cứng nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α-nhựa mềm β-nhựa mềm, nhựa mềm gồm dạng axít đắng α, β, γ, δ-axít đắng Vị đắng bia chủ yếu α-axít đắng tạo nên, dẫn xuất β-axít đắng tạo nên vị đắng hài hoà, dễ chịu  Các chất tanin hoa houblon polyphenol, dễ hoà tan nước, dễ bị oxy hoá nên bảo vệ nhựa houblon Trong trình nấu bia, hầu hết tanin hoa houblon liên kết với protein malt, hàm lượng polyphenol bia chủ yếu malt khoảng 1020% polyphenol hoa houblon  Tinh dầu hoa houblon hỗn hợp phức tạp hydrat cacbon nhiều hợp chất chứa oxy dạng tecpen Tinh dầu houblon không hoà tan nước dễ bay theo nước Trong trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu bị bay khoảng 2% tồn bia SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông tạo hương thơm cho bia Trong trình bảo quản, tinh dầu dần bay bị ôxy hoá Do không dùng hoa cũ để sản xuất bia sản phẩm chuyển hoá tinh dầu đưa vào bia làm giảm chất lượng bia 1.1.2.3 Phương pháp bảo quản nâng cao hiệu sử dụng hoa[1,trang35] Để giữ chất lượng cho hoa nên bảo quản hoa điều kiện sau:  Ngăn chăn xâm nhập không khí vào hoa cách bảo quản thùng kín, môi trường chân không môi trường khí trơ  Xông SO2 để hạn chế oxy hoá phát triển vi sinh vật  Bảo quản nhiệt độ thấp, gần 0oC nhiệt độ thấp có tác dụng kìm hãm trình hoá học, hạn chế phát triển vi sinh vật  Cách ẩm tốt Nếu bảo quản điều kiện hoa bảo quản năm mà chất lượng không thay đổi Hiệu sử dụng chất đắng phụ thuộc vào nhiều yếu tố đun sôi hoa với dịch đường, quan trọng thời gian cường độ đun sôi, lượng chất hoa sử dụng pH dịch đường Nếu tiến hành houblon hoá điều kiện tối ưu lượng chất đắng sử dụng giai đoạn khoảng 8085%, 1520% lại bã hoa 1.2.3 Nước 1.2.3.1 Vai trò Hàm lượng nước bia thành phẩm chiếm trung bình khoảng 90% Trong nhà máy bia, nước dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị, vệ sinh xí nghiệp,… Do lượng nước dùng nhà máy lớn Nước có ảnh hưởng lớn đến tiến trình công nghệ chất lượng sản phẩm Vì vậy, nước dùng để nấu bia đòi hỏi phải có đầy đủ tiêu chuẩn nước uống mà có yêu cầu riêng đáp ứng cho công nghệ sản xuất bia 1.2.3.2 Thành phần hoá học [1, trang 37] SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 10 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Thể tích đáy: VD  VD   24 (D  d )  3 d h3 3,14 3,14  0,302  0,20  (1,53  0,303 )   0,45 (m3) 24 Thể tích phần trụ: VT = Vt – VD = 0,75 – 0,45 = 0,3 (m3) Chiều cao phần hình trụ thùng: h1 = 4VT  0,3   0,17 (m) D 3,14  1,5 Vậy chiều cao toàn thùng: H = h1 + h2 + h3 = 0,17 + 0,6 + 0,10 = 0,87 (m) Số lượng: thiết bị 4.1.12 Thiết bị lắng Whirlpool Thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng thể tích dịch đường sau houblon hoá mẻ Theo bảng 3.3, thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng là: 2351,64 lít = 2,35 m3 Chọn hệ số chứa đầy thiết bị:  = 0,80 Chú thích: 1- Ống thoát h1 α 2- Cửa quan sát 3- Ống dẫn dịch đường vào h2 H 4- Ống báo mức dịch đường 5- Cửa vệ sinh 6- Van xả cặn ho D Hình 4.5 Thiết bị lắng Whirlpool Thể tích thiết bị là: VT = 2,35  2,94 m3 0,80 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 55 7- Ống tháo dịch đường 8- Ống nước vệ sinh Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Chọn: h2 = 1,3D Ta có: VT = D2 1,3D    h2   2,94 4 Suy ra: - Đường kính thiết bị: D  2,94   1,42 (m) 1,3  3,14 - Chiều cao thân thiết bị: h2 = 1,3D = 1,3  1,42= 1,85 (m) - Đường kính ống thoát hơi: d  D 1  1,42   0,22 (m) 40 40 - Chiều cao nắp: Chọn góc nghiêng nắp thùng là: α = 15o h1 = Dd 1,42  0,22 tg15 o =  tg15 o  0,16 (m) 2 Vậy tổng chiều cao thùng lắng: HT = h1 + h2 = 0,16 + 1,85 = 2,01 (m) - Chọn chiều cao vị trí đặt ống dẫn dịch đường vào (kể từ đáy thiết bị): ho = h2 1,85   0,46 (m) 4 - Chọn ống dẫn dịch đường vào có đường kính: do= 35 mm, bề dày ống mm Tacó: d o  V (m) 0,785  w [4, trang 369] Trong đó: w: tốc độ trung bình chất lỏng ống từ 10 14 m/s Chọn: w = 12 m/s V: lưu lượng thể tích, m3/s Suy ra: V = d o  0,785  w  0,035  0,785  12  0,01 (m3) = 36 (m3/h) Thời gian dịch vào: T = 2,35  0,07 (h) = 3,92 (phút) 36 Số lượng thiết bị: thiết bị 4.1.13 Thiết bị làm lạnh Lượng dịch đường đem làm lạnh mẻ lượng dịch đường sau lắng trong mẻ, theo bảng 3.3: Vd = 2227,71 lít  2,23 m3 Theo yêu cầu công nghệ mục (2.2.6), thời gian làm lạnh không Chọn: 50 phút SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 56 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Vậy suất cần làm việc thiết bị là: N tb  2,23  60  2,68 (m3/h) 50 Chọn thiết bị làm lạnh mỏng nhãn hiệu BO1-Y5 với thông số kĩ thuật sau: [10, trang 158] - Năng suất : 5000 lít/h = m3/h - Nhiệt độ ban đầu glycol : -150C - Nhiệt độ làm lạnh sản phẩm : oC - Số lượng : 85 - Kích thước : (800  225  1,2) mm - Bề mặt làm việc : 12,1 m2 - Vận tốc sản phẩm : 0,4 m/s - Vận tốc chất tải lạnh : 0,4 m/s - Kích thước thiết bị : (1870  700  1400) mm - Khối lượng Số lượng thiết bị: n  : 430 kg N tb 2,68   0,54 Vậy chọn: thiết bị N Thời gian làm lạnh: T  2,23  60  26,76 (phút) 1 4.1.14 Chọn bơm cho phân xưởng nấu Bơm phân xưởng nấu bao gồm:  Bơm dịch cháo từ nồi nấu gạo sang nồi nấu malt  Bơm dịch đường hóa lọc  Bơm dịch đường lắng  Bơm dịch đường làm lạnh Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-40 với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 40 m3/h [10, trang 372] - Áp suất làm việc : 0,2 MPa - Tốc độ quay : 2910 vòng/phút - Công suất động : 5,5 kW - Chiều cao bơm lên : m - Kích thước : (1385  510  907) mm - Khối lượng : 210 kg SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 57 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Số lượng: bơm 4.2 Phân xưởng lên men 4.2.1 Thiết bị lên men Chú thích: 1- Cửa vệ sinh 2- Áp kế 3- Cuống van an toàn 4- Van nạp xả bia 5- Thân thiết bị Hình 4.6 Thiết bị lên men Thiết bị lên men chế tạo thép không gỉ, thân hình trụ, đáy nắp hình chỏm cầu Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc Thể tích phần hình trụ: Vtr = D h1 (m3)    3D  h2 4h2  3D  = Thể tích phần chỏm cầu:Vcc = h2  h2  (m3)   24  Chọn tỉ lệ: Suy ra: Và: h1 D  1,5 Và: h2  D Vtr  Vcc  D h1  D 21,5D  0,375D   3D   D  D 3D  7D    h2  h2     6   324 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 58 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông 7D 67,75D  Từ đó: Vtb  0,375D   324 162 (4) Thể tích thiết bị lên men gồm thể tích dịch cần lên men thể tích men giống Theo bảng 3.3: + Lượng dịch lên men mẻ : 2123,30 lít  2,12 m3 + Lượng men giống dùng cho mẻ : 12,75 lít  0,013 m3 Tổng lượng dịch lên men mẻ là: 2,12 + 0,013 = 2,133 (m3) Chọn thể tích thiết bị lên men 30 m3 Từ (4) ta có: Vtb  67,75D  30 162 Suy ra: - Đường kính thiết bị: D  162Vtb 162  30 3  2,8 (m) 67,75 67,75  3,14 - Chiều cao thân hình trụ: h1  1,5D  1,5  2,8  4,2 (m) Và: h2  D 2,8   0,46 (m) 6 Vậy chiều cao toàn thiết bị: H = h1 + 2h2 = 4,2 + 2×0,46 = 5,12 (m) Số lượng thiết bị lên men: n NT 60  V Trong đó: n: số lượng thiết bị yêu cầu N: suất của dây chuyền công đoạn T: thời gian tổng cộng chu kỳ làm việc máy, (phút) V: thể tích làm việc thiết bị, tính đơn vị với N n NT 2,13   24  60   15,264  16 (thùng) 60  V 60  30 Chọn thùng dự trữ Vậy có 18 thùng lên men SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 59 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông 4.2.2 Thiết bị lên men phụ Chọn loại thiết bị lên men phụ tích chứa 25 m3 Gọi: l1 l2 D đường kính thiết bị l2 l1 chiều dài thân thiết bị l2 chiều dài chỏm cầu D l Chọn tỉ lệ:  1,4 Và: D l2  Hình 4.7 Thiết bị lên men phụ D Vtb  0,375D   7D 67,75D  Suy ra: 324 162 - Đường kính thiết bị: D  162  Vtb 162  25 3  2,67 (m) 67,75 67,75  3,14 - Chiều dài thân thiết bị: l1  1,4D  1,4  2,67  3,74 (m) - Chiều dài phần chỏm cầu: l  D 2,67   0,45 (m) 6 Vậy chiều dài toàn thiết bị: L = l1 +  l2 = 3,74 +  0,45 = 4,64 (m) Số lượng thiết bị lên men: n NT 2,1  30  24  60   60, 48 61 (thùng) 60  V 60  25 Chọn thùng dự trữ Vậy có 63 thùng lên men phụ 4.2.3 Thiết bị nuôi cấy nấm men h2 Là thùng dạng hình trụ đứng, có nắp chỏm cầu, đáy hình chóp, làm thép không gỉ, bên có phận lọc khí Trên thiết bị có ống dẫn dịch đường D h1 H vào dịch men D : đường kính phần thân trụ, m h1 : chiều cao phần thân hình trụ, m h2 : chiều cao phần nắp hình chỏm cầu, m SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 60 60o d h3 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông h3 : chiều cao phần đáy hình nón, m Hình 4.8 Thiết bị nuôi cấy nấm men d : đường kính cửa tháo liệu, m Chọn: h1 = 4/3D, h2 = 0,3D, d = 0,1 m, α = 60o Ta có: h3 = Dd  tg 60 o Thể tích phần thân trụ: Vtr  D h1  D 4 Thể tích phần đáy: Vđ  D  D (m3)   D2  d  D  d     h3  D   10 3  tg 60 o (m3)   24     3D  1,008D   Thể tích phần nắp: Vn = h2  h2  (m3)   24 Vậy thể tích thiết bị: 1,008D Vtb = Vtr + Vđ + Vn = D + D   10  tg 60 + 24 24   3 o 10,74D  5,44  10 3 Vtb = (m3) 24 Suy đường kính thiết bị: D 24Vtb  5,44  10 3 10,74 (m) (5) Theo bảng 3.3, lượng men giống đặc dùng ngày là: 114,76 lít = 0,11 m3 Quá trình nuôi cấy nấm men trải qua giai đoạn: nuôi cấy phòng thí nghiệm đến 10 lít nuôi cấy sản xuất Quá trình nuôi cấy sản xuất chia thành cấp: + Cấp 1: từ 10 lít đến 40 lít + Cấp 2: từ 40 lít đến 114,76 lít 4.2.3.1 Thiết bị nuôi cấy cấp Chọn thiết bị nuôi cấy chứa 40 lít Chọn hệ số chứa đầy thùng là:  = 0,50 Thể tích thiết bị là: Vtb = 40  80 lít = 0,08 (m3) 0,50 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 61 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông D3 Từ (5) suy ra: h1  24  0,08  5,44  10 3  0,38 (m) 10,74 4 D   0,38  0,51 (m) 3 h2  0,3  D  0,3  0,38  0,11 (m) h3  0,38  0,1  tg 60 o  0,24 (m) Chiều cao toàn thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 0,51 + 0,11 + 0,24 = 0,86 (m) Số lượng thiết bị: thùng 4.2.3.2 Thiết bị nuôi cấy cấp Chọn thiết bị nuôi cấy chứa 114,76 lít Chọn hệ số chứa đầy thùng là:  = 0,50 Thể tích thiết bị là: V = Từ (5) suy ra: D  h1  114,76  229,52 (lít) = 0,23 (m3) 0,50 24  0,23  5,44  10 3  0,55 (m) 10,74 4 D   0,55  0,73 (m) 3 h2  0,3  D  0,3  0,55  0,17 (m) h3  0,55  0,1  tg 60 o  0,39 (m) Chiều cao toàn thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 0,73 + 0,17 + 0,39 = 1,29 (m) Số lượng thiết bị: thùng 4.2.4 Thiết bị lọc bia Theo bảng 3.3, lượng bia sau lên men phụ cần lọc ngày là: 18729,21 lít ≈ 18,73 (m3) Chọn thiết bị lọc: B9  BC với thông số: [10, trang 109] 423  56  00  00 - Năng suất: m3/h - Diện tích bề mặt lọc: 19,5 m2 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 62 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông - Số lượng lọc: 60 - Kích thước bản: (365  575) mm - Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm2 - Công suất động điện: 4,8 kW - Kích thước thiết bị : (2500  1080  1470) mm - Khối lượng: 1470 kg Số lượng thiết bị: n = 18729,21  0,086 → chọn thiết bị  10  24 Thời gian lọc ngày là: t  18,73  2,08 (h) 4.2.5 Thùng phối trộn chất trợ lọc Thùng phối trộn dạng hình trụ, chứa 200 lít Chọn hệ số chứa đầy thiết bị:  = 0,85 D H 200   235,3 (lít) = 0,24 (m3) Thể tích thùng là: Vtrụ = 0,85 Chọn đường kính thùng: D = 0,6 (m) Suy chiều cao thùng là: H = 4Vtru  0,24  = 0,85 (m) D 3,14  0,60 Số lượng: thùng 4.2.6 Thùng chứa ổn định bia sau lọc Thùng chứa có cấu tạo hình dạng giống thiết bị lên men phụ, đặt nằm ngang có phận sục CO2 Theo bảng 3.3, lượng bia cần ổn định ngày: 18541,74 lít ≈ 18,54 m3 Chọn thùng chứa có hệ số chứa đầy   0,85 Thể tích thùng: V  Từ (4.2.2), ta có: 18,54  10,91 (m3)  0,85 Vtb  63,7D  10,91 162 Suy ra: - Đường kính thiết bị: D = 2,07 (m) - Chiều dài phần trụ: l1 = 1,5D = 1,5  2,07  3,11 (m) - Chiều dài phần nắp: l2 = D 2,07   0,35 (m) 6 - Chiều dài toàn thiết bị: SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 63 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông L = l1 + 2l2 = 3,11 +  0,35 = 3,81 (m) 4.2.7 Chọn bơm cho phân xưởng lên men Bơm phân xưởng lên men bao gồm:  Bơm bia lọc (1 bơm)  Bơm dịch nấm men (2 bơm)  Bơm nước vệ sinh (2 bơm) Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-10 có thông số kỹ thuật: - Năng suất: 10 m3/h [10, trang 372] - Áp suất làm việc: 0,05÷0,5 MPa - Tốc độ quay: 1.440 v/phút - Công suất động cơ: 2,8 kW - Chiều cao bơm lên: 8,0 m - Kích thước: (1280  453  920) mm - Khối lượng: 110 kg Số lượng: bơm 4.3 Phân xưởng chiết rót Theo bảng 3.3, lượng bia chiết rót ngày là: 18541,74lít Lượng chai cần dùng để chiết ngày là: 18541,74  41203,87 ≈ 41204 (chai) 0,45 Phân xưởng chiết rót làm việc ca/ngày, ca làm việc giờ, thời gian nghỉ đổi ca 30 phút Thời gian làm việc ngày phân xưởng chiết rót là: × –  0,5 = 22,5 (h) → Năng suất tối thiểu dây chuyền chiết rót là: N= 41204  1831,29  1832 (chai/h) 22,5 4.3.1 Máy chiết rót Chọn máy chiết rót nhãn hiệu AЖ với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 2000 chai/h - Số lượng vòi rót : 24 vòi - Công suất động cơ: 0,6 kW SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 64 [10, trang 189] Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông - Kích thước thiết bị: (1000×1125×1850) mm - Khối lượng : 1250 kg - Số lượng : 1máy 4.3.2 Máy rửa chai Chọn máy rửa chai có nhãn hiệu АMM-9, với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 2000 chai/h [10, trang 174] - Số đầu mang chai : 138 - Công suất động cơ: 30 kW - Kích thước thiết bị: (7460 3840 2650) mm - Khối lượng : 13500 kg - Số lượng : máy 4.3.3 Máy rửa két Theo bảng mục 4.3, lượng chai 1832 (chai) Số chai két 20 chai Vậy lượng két cần dùng là: 1832  91,6  92 (két/h) 20 Chọn máy rửa két nhãn hiệu Б2-AAR:[10, trang 256] - Năng suất :1700 két/h - Kích thước thiết bị: (4400 ×1083×1175) mm - Khối lượng : 645kg - Số lượng : 1máy 4.3.4 Máy đóng nắp Chọn máy đóng nắp nhãn hiệu шА* với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 2000 chai/h - Số mâm đóng : 10 [10, trang 204] - Công suất động cơ: 1,1 kW - Kích thước thiết bị: (1020 860 2454) mm - Khối lượng : 850 kg - Số lượng : thiết bị SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 65 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông 4.3.5 Máy dán nhãn Chọn máy dán nhãn có nhãn hiệu BB với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 2000 chai/h [10, trang 204] - Công suất động : 1,7 kW - Kích thước thiết bị : (3280 1100 1268) mm - Khối lượng : 1065 kg - Số lượng : thiết bị 4.3.6 Máy trùng Chọn máy trùng loại: ATLANTICO - Năng suất [10, trang 204] : 2000 chai/h - Công suất động cơ: 22 kW - Kích thước : (8.620 x 2.700 x 2.600) mm - Khối lượng : 9400 kg - Số lượng : thiết bị SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 66 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông Bảng 5.1: Bảng tổng kết tính chọn thiết bị STT Tên thiết bị Kích thước thiết bị (mm) Số lượng Xilô chứa malt D = 2770, H = 10770 2 Xilô chứa gạo D = 2670, H = 10390 Buke chứa malt D = 710, H = 1660 Buke chứa gạo Máy làm Máy nghiền malt Máy nghiền gạo Cân nguyên liệu Gàu tải Vít tải Nồi nấu gạo Nồi nấu malt Nồi houblon hóa Nồi nấu nước nóng Thiết bị lọc khung Thùng chứa bã nguyên liệu Thiết bị lắng Whirlpool Thiết bị làm lạnh mỏng Bơm phân xưởng nấu Bơm phân xưởng lên men Thiết bị lên men Thiết bị lên men phụ Thiết bị nuôi cấy cấp Thiết bị nuôi cấy cấp Thiết bị lọc bia Thùng phối trộn chất trợ lọc Thùng ổn định bia Máy chiết rót Máy rửa chai Máy rửa két Máy đóng nắp Máy dán nhãn Máy trùng D = 530, H = 1280 1 1 1 1 18 63 2 1 1 1 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 67 2.200 1.220 2150 1700 1500 1600 1100 1000 1100 1760 1075 193 D =1380 , H = 1600 D = 1580, H = 1830 D = 1750, H = 2020 D = 1590, H = 1850 2500 1080 1470 D = 1500, H = 870 D = 1420, H = 2010 1870 700 1400 1385 510 907 1280  453  920 D=2800, H = 5120 D=2670, L = 4640 D = 380, H = 860 D = 550, H = 1290 2500 1080 1470 D = 600, H = 850 D = 2070, L = 3810 1000 1125 1850 7460 3840  2650 4400 1083 1175 1020 860 2454 3280 1100 1268 8620 2700 2600 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông KẾT LUẬN Việc thiết kế nhà máy bia cần thiết để đáp ứng đủ nhu cầu giải khát người dân, đảm bảo cung cấp đủ cho thị trường tiêu dùng bia Qua đồ án này, em có thêm nhiều kiến thức phương thức xây dựng nhà máy sản xuất bia, hiểu kĩ qui trình sản xuất bia, thiết bị sản xuất, biết cách thiết kế, bố trí công trình nhà máy cho hợp lí,… Đồ án bao gồm nội dung chính: + Nguyên liệu (đặc điểm, tính chất, thành phần, thu hoạch, nguồn cung cấp) + Dây chuyền sản xuất nhà máy (công nghệ sản xuất, thông số kỹ thuật) + Thiết bị (tính cân vật chất, tính chọn thiết bị) Do hạn chế điều kiện thời gian kiến thức nên tránh khỏi sai sót đồ án Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô để làm em hoàn thiện Đà Nẵng, ngày 04 tháng 12 năm 2012 Sinh viên thực Trần Thị Liên SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 68 Đồ án công nghệ II GVHD: TS Bùi Xuân Đông TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Bích Ngọc (1991) Công nghệ lên men, NXB Đà Nẵng PGS, TS Hoàng Đình Hoà (2000) Công nghệ sản xuất malt bia, NXB KH&KT Gs, Ts Nguyễn Bin tập thể tác giả (1999) Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất tập II – NXB KH&KT Đỗ Văn Đài tập thể tác giả (1992) Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất tập I, NXB KH&KT Trần Văn Phú, Lê Nguyên Đương (1991) Kỹ thuật sấy nông sản, NXB KH&KT PGS, TS Trần Minh Vượng (1999) Máy phục vụ chăn nuôi, NXB Giáo Dục Nguyễn Như Thung tập thể tác giả (1987) Máy thiết bị chế biến thức ăn chăn nuôi, NXB KH&KT PGS, TSKH Lê Văn Hoàng Các trình thiết bị công nghệ sinh học công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật Đoàn Dụ, Mai Văn Lề, Bùi Đức Hưng (1983) Công nghệ máy chế biến lương thực, NXB KH&KT 10 Ц.P.3aйчиk (1977) OБOPYДOBAHИE ПPEДПPИЯTИЙ BИHOДE- ΛЬЧECKOЙ ПPOMЬIШΛEHHOCTИ, MOCKBA 11 http://www.jumo.de/en_DE/industry/food/applications/brewery/brewingprocess.html 12 http://www.vocw.edu.vn/content/m10178/latest/, 21/05/2010 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SHTrang 69