Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Muc Luc Lời nói đầu -1 PHẦN I I Tình hình phát triển nghành bia giới Việt Nam. II Lập luận kinh tế kỹ thuật -3 1.Chọn địa điểm xây dựng nhà máy. III.Lựa chọn loại bia sản xuất 3.2 Tính chọn thiết bị -46 3.2.3.3 Chọn máy chiết chai 72 Chọn thiết bị vận chuyển 75 3.2.5 Hoá chất vệ sinh -77 Lời nói đầu Bia loại đồ uống có độ cồn thấp giàu chất dinh dưỡng có hương thơm đặc trưng,vị đắng dịu lớp bọt trắng mịn với hàm lượng CO2 (4-5g/l) việc cung cấp lượng calori lớn bia chứa hệ enzyme phong phú,đặc biệt nhóm enzyme kích thích tiêu hóa amylaza giúp người giải khát cách triệt để uống Vì bia loại đồ uống ưa chuộng nước ta giới Được sản xuất từ nguyên liệu malt đại mạch, hoa hublon bia đem lại giá trị dinh dưỡng, lít bia cung cấp 400 – 450kcal, bia có khả kích thích tiêu hố, giúp thể khoẻ mạnh dùng với liều lượng thích hợp đặc biệt có tác dụng làm giảm nhanh khát người uống nhờ đặc tính bão hồ CO2 Ở Việt Nam, bia xuất chưa lâu (chỉ khoảng 100 năm), ngành cơng nghiệp sản xuất bia nhiều tiềm phát triển Trong năm gần đây, nhu cầu sử dụng bia nước ta ngày tăng Rất nhiều nhà máy sở sản xuất bia thành lập khắp nước chưa đáp ứng hết nhu cầu thị trường chất lượng số lượng Hơn bia ngành cơng nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả thu hồi vốn nhanh, nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề lợi ích việc phát triển cơng nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm nhà máy bia với cấu tổ chức chặt chẽ thiết bị công nghệ cung cấp cho người tiêu dùng loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp vơ cần thiết Chính em tiến hành thực đề tài: “ Thiết kế nhà máy bia suất 45triệu lít/năm sửa dụng nguyên liệu gạo thay tỷ lệ 25%” PHẦN I TỔNG QUAN I Tình hình phát triển nghành bia giới Việt Nam Tình hình sản xuất tiêu thụ bia giới ngày nhiều với nhu cầu điều kiện đời sống vật chất người khắp nơi Thế giới ngày tăng.Theo thống kê, nước Đức, Mỹ có sản lượng bia lớn 10 tỷ lít/năm Mỹ nước phát triển, qui mô sản xuất lớn công ty chiếm 60% tổng sản lượng bia sản xuất Canada hai công ty chiếm 94% tổng sản lượng bia sản xuất Các nước Đức, Đan Mạch, Tiệp tiêu thụ nhiều 100 lít/người/năm Châu Âu, hầu sản xuất tiêu thụ bia với lượng lớn Châu Phi số nước sản xuất tiêu thụ nhiều bia Người ta thống kê nước có sản lượng bia cao tất châu lục là: Mỹ, Trung Quốc, Đức, Brazin, Nhật, Anh, Mexico, Tây Ba Nha, Nam Phi 10 nước có mức tiêu thụ bia cao là: Tiệp, Đức, Italia, Úc, Bỉ, Niudilan, Áo, Đan Mạch, Hungari, Anh Châu Á có nước phát triển như: Nhật, Trung Quốc nước phát triển như: Lào, Campuchia, Việt Nam điều có sản lượng sản xuất tiêu thụ bia ngày tăng lên mức độ tăng trưởng khác nước khác nhau.Thái Lan 26,5%, Philippin 22%, Malaixia 21%, Trung Quốc 20% GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Sản lượng bia Trung Quốc, Nhật gần với sản lượng bia Đức, Mỹ 8-12 tỷ lít/năm.Nhật có cơng ty lớn chiếm 40% sản lượng sản xuất Trung Quốc có 800 nhà máy có sản lượng lớn 150 triệu lít/năm (chiếm 25% tổng sản lượng sản xuất ra).Mức tiêu thụ Nhật 50 triệu lít/người/năm.Mức tiêu thụ Singapo 18 - 20 lít/người/năm Việt Nam nước Đơng Nam Á, vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, bia thứ đồ uống có độ cồn nhẹ, có giá trị dinh dưỡng chất lượng cảm quan cao có tác dụng giải khát nên bia ưa chuộng Việt Nam Mức tiêu thụ người Việt Nam năm 2000 10lít/người, tổng sản lượng 1000 triệu lít Năm 2005 tiêu thụ 16 triệu lít/người/năm.Năm 2010 mức tiêu thụ bia việt nam đạt 1,5 tỷ lít, riêng tổng cơng ty Cổ phần Bia-Rượu-Nước giải khát Sài Gòn tiêu thụ tới 1tỷ lít/năm Mục tiêu: - Xây dựng nghành bia thành nghành kinh tế mạnh Sử dụng tối đa nguồn nguyên liệu nước để sản xuất sản phẩm có chất lượng cao, đa dạng hố chủng loại, cải tiến bao bì mẫu mã, phấn đấu hạ giá thành, nâng cao khả cạnh tranh, đáp ứng nhu cầu nước có sản phẩm xuất khẩu, tăng nguồn thu ngân sách, hội nhập vững kinh tế khu vực giới - Khuyến khích thành phần kinh tế tham gia sản xuất, bia đạt chất lượng cao từ nguyên liệu nước nhập II Lập luận kinh tế kỹ thuật 1.Chọn địa điểm xây dựng nhà máy Các nguyên tắc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy: + Gần vùng nguyên liệu nhiên liệu + Thuận lợi giao thông thuỷ, để vận chuyển nguyên liệu, vật liệu sản phẩm + Gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống nước hợp lý để khơng ảnh hưởng đến môi trường, đến sức khỏe người dân vùng GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm + Địa hình phẳng, điạ chất ổn định, khơng có chấn động + Đủ diện tích bố trí thiết bị khu vực nhà máy, sản xuất, giao thông nội thuận tiện, có đất dự trữ cho mở rộng sản xuất a Điều kiện tự nhiên Huyện Thọ Xn có diện tích rộng 30010,14 , phía Đơng giáp với huyện Thiệu Hố, phía Đơng nam giáp với huyện Triệu Sơn, phía Tây giáp với huyện Thường Xuân, phía Tây bắc giáp với huyện Ngọc Lặc, phía Đơng Bắc giáp với huyện Yên Định Với thống kê dân số năm 2009 233.752 người Đặc biệt Thanh Hóa có biên giới giáp Lào, thị trường đầy hứa hẹn tương lại Tại địa bàn huyện, có khu cơng nghiệp Lam Sơn khu công nghiệp trọng điểm tỉnh Với diện tích quy hoạch lớn 1000ha, địa hình tương đối cao mà bị ảnh hưởng lũ lụt lo ngại Thanh Hố,Khu cơng nghiệp cách thành phố Thanh Hố 40km, nằm cạnh đường Hồ Chí Minh, đường huyết mạch đảm bảo giao thông thơng suốt nước Ngồi qua địa bàn huyện có quốc lộ 15 đường 47 Cảng biển nước sâu Nghi Sơn có khả tiếp nhận tàu vạn thuận lợi cho vận tải biển nước quốc tế, tuyến đường huyện gần sân bay Sao Vàng điều kiện thuận lợi tương lai Một lợi khuyến khích đầu tư ngành là: thực phẩm, mía đường, hố chất mà loại sách ưu đãi đầu tư huyện nhằm tạo sư thông thống cần thiết ban hành Khí hậu nhiệt đới gió mùa thích hợp cho trồng nơng nghiệp Hướng gió chủ đạo mùa đơng Đơng bắc Tây bắc, mùa hè Đông Đông nam Nhiệt độ khơng khí bình qn năm 23,40C, độ ẩm khơng khí bình qn năm 86% Điều kiện tự nhiên tương đối thuận lợi cho sản xuất Ngành du lịch dịch vụ cua tỉnh phát triểm có bãi biểm Sầm Sơn nhiều khu di tích lịch sử tiếng như: Núi Đọ, Đơng Sơn, khu di tích Bà Triệu, Lê Hồn, thành Nhà Hồ, Lam Kinh, Ba Đình, Hàm Rồng… GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Do việc xây dựng nhà máy bia khu cơng nghiệp Lam Sơn hồn tồn hợp lý b Vùng nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất bia malt Nguyên liệu nhập ngoại Hoa houblon nhập từ Tiệp Khắc, Đức dạng cao hoa hoa viên Nguyên liệu thay gạo mua tỉnh tỉnh lân cận c Nguồn cung cấp điện, nước Nguồn điện: Sử dụng điện lưới mạng lưới điện quốc gia chạy qua khu vực Mạng lưới điện cung cấp 24/24 ngày, để đề phòng cố mạng lưới, nhà máy bố trí máy phát điện dự phòng Nguồn nước: Nước lấy từ hệ thống giếng khoan Trong nhà máy nước dùng vào mục đích khác Nước nấu bia cần đáp ứng đầy đủ tiêu cho cơng nghệ sản xuất bia Do nước phải qua hệ thống xử lý kỹ thuật trước cấp cho sản xuất Bên cạnh cần phải xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải nhà máy tránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh d Nguồn cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu sử dụng nhà máy cho nồi phục vụ cho mục đích khác nấu nguyên liệu, trùng Nhà máy sử dụng nhiên liệu than nhập qua cảng Lễ Mơn e Nguồn nhân lực Huyện có dân số đông tạo điều kiện dồi lao động cho nhà máy dân Thanh Hoá đào tạo trường đại học Hà nội, Nghệ An, Huế, đội ngũ kỹ sư lành nghề cho nhà máy Xây dựng nhà máy giải vấn đề việc làm cho người dân lao động nâng cao nhiều mức sống cho người dân nơi Hơn thế, xây dựng nhà máy thu hút lao động có trình độ địa phương làm việc, làm giàu mảnh đất quê hương Theo khảo sát gần mức sống địa phương thấp so với tỉnh GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm khác nên chủ doanh nghệp hạ giá thành sản phẩm, nhân tố giúp nhà máy có sức cạnh tranh thị trường f Vùng tiêu thụ sản phẩm Bia nhà máy sản xuất chủ yếu cung cấp phục vụ nhu cầu huyện tỉnh tỉnh lân cận: Nghệ An, Ninh Bình Ngồi nhà máy mở rộng sản xuất để xuất sang Lào g Địa điểm xây dựng nhà máy Với thuận lợi trên, việc định chọn địa điểm khu công nghiệp Lam Sơn để xây dựng nhà máy sản xuất bia 45triệu lít/năm sử dụng nguyên liệu gạo thay tỷ lệ cao hoàn toàn hợp lý III.Lựa chọn loại bia sản xuất Hiện Việt Nam lượng bia vàng tiêu thụ mạnh Do em lựa chọn em lựa chọn loại bia sản xuất có chất lượng cao tiêu thụ mạnh bia vàng Sản phẩm bia sản xuất phải đảm bảo đạt tiêu chuẩn sau: * Các tiêu cảm quan: - Độ bọt: Khi rót bia cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc ln có bọt khí li ti dần lên bề mặt Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian giữ bọt – 15 phút - Mùi vị: Bia phải có độ đắng đặc trưng hương thơm dịu nhẹ hoa houblon, không q nhạt, khơng có mùi vị lạ - Màu sắc độ trong: Bia phải có màu vàng rơm sáng óng ánh, suốt, cặn hay vẩn đục * Các tiêu hoá học: - Độ cồn: 4,6 ± 0,2 , Aldehyt: 10 – 15 mg/l - Hàm lượng đường sót: – 2% - Hàm lượng CO2: 4,5 – g/l - Hàm lượng diacetyl: ≤ 0,2 mg/l - Chất khoáng: 0,14 – 0,38% GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm - Đạm tổng: 3,5 – g/l - Este: 15 – 50 mg/l Phần II Lựa chọn nguyên liệu dây chuyền công nghệ I Lựa chọn nguyên liệu Nguyên liệu dùng cho sản xuất bia nhà máy malt đại mạch, nguyên liệu dùng để thay cho malt gạo với tỷ lệ 20% nhằm giảm giá thành sản phẩm, hoa houblon tạo hương vị đặc trưng cho bia,nước chất phụ trợ khác Malt đại mạch Malt đại mạch nguyên liệu số dùng để sản xuất bia Khoảng 1/3 đại mạch giới trồng để sản xuất bia Đại mạch thuộc họ Hordeum Sativum, có số thuộc họ H.Muvirum, H.Jubatum Đại mạch thường gieo trồng vào mùa đông hay mùa xuân, trồng nhiều Nga, Mỹ, Canada, Pháp, Nga… Đại mạch có giống hàng đại mạch đa hàng, đại mạch đa hàng lại gồm có đại mạch hàng đại mạch hàng Tuy nhiên có đại mạch hai hàng dùng sản xuất bia Còn đại mạch đa hàng dùng chăn nuôi mục đích khác Hạt đại mạch trải qua q trình ngâm, ươm mầm trở thành hạt malt tươi; hạt malt tươi lại tiếp tục qua trình sấy, tách rễ đánh bóng trở thành hạt malt khơ tiêu chuẩn bảo quản dài ngày điều kiện khô, mát sử dụng để sản xuất bia Trong q trình xử lí hạt đại mạch để trở thành hạt malt hoàn thiện hệ enzyme hạt hoạt hóa tăng cường hoạt lực, đặc biệt hệ enzyme GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm thủy phân thực q trình chuyển hóa chất cao phân tử để tạo chất chiết dịch đường Hiện nay, sở sản xuất bia nước ta thường sử dụng loại malt có nguồn gốc từ đại mạch hai hàng, chủ yếu nhập từ Úc số nước châu Âu như: Đức, Đan Mạch Malt dùng sản xuất bia cần đảm bảo số yêu cầu: Chỉ tiêu cảm quan: - Màu sắc: hạt malt vàng có màu vàng rơm, sáng óng ánh, màu chuẩn 0,3 độ iod; (malt đen có màu sẫm) - Mùi vị: mùi vị đặc trưng cho malt vàng vị nhẹ hay dịu, có hương thơm đặc trưng, khơng có mùi vị lạ - Độ malt cho phép 0,5% hạt gãy vỡ, 1% tạp chất khác Chỉ số lý: - Trọng lượng khô tuyệt đối: 28 – 38g/1000hạt - Dung trọng: 530 – 560g/l - Độ ẩm: – 8% - Độ hoà tan: 70 – 80% - Thời gian đường hoá: 10 – 20phút 70˚C - Đường maltose chiếm từ 65 – 70% tổng chất hoà tan, tỷ lệ đường maltose/đường phi maltose = 1/0,4 – 1/0,51 Bảng thành phần hóa học malt: [ I ] TT 10 Thành phần hoá học malt Tinh bột Đường khử Saccarose Pentose Nitơ formol Chất khống Pentozan khơng hồ tan Hexozan Cellulose Các chất chứa nitơ Các chất chứa nitơ không đông tụ % chất khô 58 – 65 0,7 – 2,5 10 2,5 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp 11 Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Chất béo 2,5 Gạo Để hạ giá thành sản xuất, cải tiến mùi vị bia nhằm mục đích để lâu dài, sản xuất bia người ta thường trộn lẫn số đại mạch chưa nảy mầm loại ngũ cốc khác để thay thóc mầm, có dùng tinh bột loại đường (gluco, saccaro, malto ) để làm nguyên liệu thay Gạo nông sản chủ yếu nước phương đông Việt Nam, Trung Quốc, Nhật, Triều Tiên , thành phần gạo gồm tinh bột chiếm từ (70 - 75)% chất khô, loại đường chiếm từ (2 - 5)% chất khô, protit từ (7 - 8)% chất khô, chất béo từ (1 - 1,5)% chất khơ, chất khống từ (1 - 1,2)% chất khô Ta nhận thấy gạo chứa nhiều tinh bột & protit q trình nấu ta thu lượng lớn chất hoà tan (khoảng 90% chất khơ) Qua ta thấy gạo sản phẩm phụ tốt thường dùng để nấu kết hợp với malt (tỷ lệ thường 20%) & thu loại bia có chất lượng cao Ngồi gạo người ta dùng tiểu mạch, ngơ làm ngun liệu thay Tuy nhiên tiểu mạch khơng có vỏ trấu bột tiểu mạch tiếp xúc với nước protein chúng dễ tham gia trình hydrat hoá để tạo thành phức chất keo tụ Phức chất có đặc điểm dai dẻo, kéo thành sợi gọi gluten Vì tính chất quí giá mà tiểu mạch dùng để sản xuất bánh mỳ, vạn bất tắc dĩ sử dụng chúng sản xuất bia Còn với ngơ cơng nghệ sản xuất bia, loại ngơ dùng thay malt đại mạch chủ yếu loại trắng đục (hàm lượng tinh bột cao, protein thấp) sử dụng dạng bột nghiền nhỏ Một trở ngại lớn đưa ngô vào sản xuất bia phôi chúng lớn, hàm lượng chất béo nhiều, khó lọc giảm độ bền keo khả tạo bọt bia Để sử dụng loại cốc có hiệu quả, trước lúc đưa vào chế biến dịch đường ngô phải qua công đoạn tách phơi vỏ Vì em dùng gạo làm nguyên liệu thay malt đại mạch cho nhà máy GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Hoa houblon Hoa houblon loại thực vật thân gỗ, mảnh (như cay nho), cao từ – 3m, có đến m Chúng trồng theo luống (ươm từ hạt giâm cành) Hoa houblon gồm hoa đực hoa Trong ngành sản xuất bia người ta sử dụng hoa chưa thụ phấn, hoa đực không sử dụng bé chứa hương lupulin Cấu tạo hoa houblon có thành phần sau: cuống hoa, cánh hoa hạt lupulin vàng óng tựa phấn hoa Những hạt phấn hoa chứa chất đắng chất thơm hoa houblon Lượng hạt phụ thuộc vào giống điều kiện trồng hoa houblon Người ta chứng minh điều kiện thời tiết nhiều ánh nắng mặt trời hoa có nhiều hạt lupulin Hoa houblon có dạng hình chùy, dài từ (3 - 4) cm, màu hoa chín thường từ vàng đến vàng óng Trọng lượng phần hoa sau: cánh nhị hoa (66 67)%, hạt lupulin (19 - 20)%, trục hoa (7 - 8)% cuống hoa (5 - 6)% tính theo % chất khơ Hiện có 100 giống hoa houblon giới Thành phần chủ yếu hoa houblon: hoa houblon có chứa đựng hợp chất đặc trưng cho loại hoa chất thơm, tinh dầu thơm hợp chất có ý nghĩa quan trọng kỹ thuật sản xuất bia Ngoài hợp chất đặc trưng hoa chứa đựng hợp chất khác tượng tự loại thực vật, vài hợp chất có ý nghĩa quan trọng kỹ thuật Thành phần hoá học hoa houblon tính % chất khơ sau: [ I ] Nước: (11 – 13)% Chất đắng: (15 - 21)% Tanin: (2,5 ÷ 6)% Chất có N: (15 - 21)% Cellulo: (12 ÷ 14)% Chất tro: (5 - 8)% Tinh dầu thơm: 0,3 - Các hợp chất khác: (26 - 28)% • Chất đắng Chất đắng thành phần có giá trị hoa houblon Nó tạo cho bia vị đắng đặc biệt dễ chịu, tạo đặc tính cảm quan đặc biệt bia hoà tan vào 10 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Thể tích hữu ích thiết bị: × V1 ≈ 2,24 (m3) Vh = Chọn: H=D h1 = 0,2D Ta có: Vh = πD × H+ π π D2 h1 + h1 ≈ 0,276π D3 Vậy: D= Vh = 0, 276π 2,24 0,276 π ≈ 1,373(m) = 1373 (mm) h1 = 0,274 (m) H = 1,373(m) Thể tích phần khơng chứa dịch (15% thể tích hữu ích): Vtrống = 0,15 × Vh = 0,336(m3) Thể tích thực thiết bị: Vthực = Vh + Vtrống = 2,576 (m3) h3 = × Vtrống ≈ 0,22 (m) πD h4 = 0,2D = 0,274 (m) Chiều cao thiết bị: H1 = h1 + h2 + h3 + h4 = 2,14 (m) Chọn khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà 0,8 (m) Chiều cao toàn thiết bị là: H = H1 + 0,8 = 2,94 (m) Thiết bị rửa men Sau lên men nấm men bị nhiễm tạp nên cần phải xử lý axit H3PO4 0,6% kiềm nhẹ, 67 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Do vật liệu làm thép không rỉ chịu độ pH dao động từ 4-8 Kích thước thân trụ (đường kính D, chiều cao H), đáy chỏm cầu h4 h3 D H h1 Tính tốn Lượng men thu thường vào khoảng 2% so với dịch lên men Dịch lên men thùng 201,384(m3) 201384 × ≈ 4027,6 (lít) = 4,027 (m3) 100 Chọn: H=D h1 = 0,2D Ta có: Vr = πD × H+ π π D2 h1 + h1 ≈ 0,276π D3 Vậy: D= Vr = 0, 276π 4,027 0,276 π ≈ 1,668 (m) = 1668 (mm) h1 = 0,33 (m) H = 1,668 (m) Thể tích phần khơng chứa dịch (15% thể tích hữu ích): Vtrống = 0,15 × Vr = 0,604 (m3) 68 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Thể tích thực thiết bị: Vthực = Vr + Vtrống = 4,63 (m3) h3 = × Vtrống ≈ 0,276 (m) πD h4 = 0,2D = 0,33(m) Chiều cao thiết bị: H1 = h1 + H + h3 + h4 = 2,604(m) Chọn khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà 0,8 (m) Chiều cao toàn thiết bị là: H = H1 + 0,8 =3,404 (m) 3.2.2.5 Tính chọn hệ thống CIP lạnh - CIP lạnh có bồn chứa: NaOH 2%, Trimeta HC 2% P3 Oxonia 0,5% Thể tích hố chất rửa thiết bị 5% thể tích dịch lên men, hệ số chứa thùng 0,9 Thể tích thùng lên men V = 232,74m3/ mẻ, thể tích thùng chứa là: Vt = 232 ,74 × 0,05 = 12 ,93 (m ) 0,9 + Chọn cấu tạo thùng: - Đường kính D - Chiều cao trụ H = 1,5D - Đáy hình chỏm cầu, chiều cao h1= 0,1D - Nắp hình nón, chiều cao h2= 0,1D + Cơng thức tính thể tích thùng: πD h1 πh13 πD H +( + ) = 12 ,93( m ) Vt = 1,218 D = 12,93( m ) D = 2,19 m Vt = Vậy đường kính nồi lắng xoáy D = 2,2m - Chiều cao trụ H = 1,5 × 2,1 =3,3 m 69 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm - Chiều cao đáy h1 = 0,1 × 2,2 = 0,22 m - Chiều cao nắp h2 = 0,1 × 2,2 = 0,22 m 3.2.3 Phân xưởng hồn thiện 3.2.3.1 Tính chọn máy lọc bia Chọn máy lọc kiểu có bột trợ lọc DIATOMIT để tăng cường chất lượng lọc bia • Tính máy lọc - Từ bảng cân vật liệu: ngày lượng bia cần lọc cho dây chuyền là: 1062,8 x x 36 = 191304lít Trên thực tế theo bố trí dây truyền cơng nghệ chọn biện pháp lọc sau: - Tiến hành lọc thùng bia ngày, ca làm việc thời gian hoạt động máy 16 h, hệ số sử dụng máy 0,8 Vậy suất lọc là: N= 191304 = 14,945(m3/h) 16 ×0.8 - Tính số bản: + Máy khung thực tế lọc khoảng 1000 l/ m2 bề mặt lọc Vậy diện tích bề mặt lọc tổng số là: 14 ,945 = 14,495 m2 1000 + Chọn lọc có kích thước D × R = 600 × 600 (mm), bề dày 40 mm Vậy số cần có là: 14 ,945 0,6 ×0,6 = 41,5 lấy 42 Để tăng cường chất lượng thành phẩm bố trí thêm phần lọc tinh gồm có khoảng 45bản có bề dày 10 mm Chiều dài máy: 42 x 0,04 + 45 x 0,01 + 1,2 = 3.33 Các thông số kĩ thuật: + Lọc thô 42 bản, lọc tinh 45 + Chiều dài 3,33 m, chiều cao m 70 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm + Năng suất lọc : 14.945 m3/ h + Thời gian lọc 16 h • Tính thùng hồ bột trợ lọc - Bột trợ lọc DIATOMIT với chất lượng thường dùng khoảng 1kg/1000lít bia lọc Vậy lượng bột dùng để lọc là: 191304 1000 = 191,304 (kg) - Lượng bột hoà trộn với nước đủ dùng cho lần lọc: chọn tỷ lệ hoà trộn kg bột/ 30 lít nước Lượng nước cần dùng là: 191 ,304 ×30 = 1147 ,824 ( l ) - Do bột dạng rắn nên thể tích dịch sau hồ trộn giảm khoảng: 0,8 × 1147,824 = 918,25 (l) - Để thuận tiện cho trình làm việc liên tục kết hợp với khuấy trộn cần chọn thùng làm việc, thùng tích: Vt = 310 (l) + Kích thước thùng chọn thùng hình trụ có: - Đường kính 620 mm - Chiều cao: 930 mm - Thùng chế tạo thép không rỉ, bố trí cánh khuấy dạng cào, đường kính cánh khuấy 496 mm (công suẩt 0,4kw, vân tốc khuấy 90 vòng/phút), bề dày thùng mm - Chân đỡ cao khoảng 800 mm 3.2.3.2 Chọn thùng chứa bia bão hồ CO2 • Chọn thùng chứa Chọn thùng chứa bia chứa toàn lượng bia cho lần lọc bia, ngày chứa vào thùng chọn thêm thùng dự trữ Vậy số lượng có thùng chứa, hệ số chứa đầy thùng 0,8 thể tích thùng chứa là: V = ( ) 201 ,384 = 62 ,9 m x 0,8 71 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Các thơng số kỹ thuật thùng là: - Thân trụ, Đường kính D - Chiều cao H = 1,5D - Đáy, Nắp hình chỏm cầu, chiều cao h = 0,1D - Ta có: πD h1 πh13 πD H +( + ) = 62 ,9( m ) 1,218 D = 62,9 ⇒ D = 3,72 ( m ) V = Vậy đường kính thùng D = 3,72m + Chiều cao thùng H = 3,72× 1,5 = 5,58 m + Chiều cao ỏy,np: h = 0,1 ì 3,72= 0,372 m Đặc tính kỹ thuật thùng Số lượng gồm thùng, thùng gồm: - Vật liệu thép không rỉ, áp suất làm việc 1,5 bar; áp suất thử bar - Đường kính 3720 mm, chiều cao thùng 5580 mm - Nắp dạng vòm, thân trụ, tất mối nối bảo vệ, bên mài mịn mối hàn khí argon, mài phẳng đánh bóng mối ghép phía mặt tiếp xúc với dịch - Ở phần thân trụ có vùng làm lạnh có đường hình xoắn ốc đường ống làm lạnh - Ngoài thùng có đường ống tẩy rửa CIP, cặp nhiệt độ, van lấy mẫu, ống báo mức bia thùng, van an toàn … 3.2.3.3 Chọn máy chiết chai - Thể tích bia chai cần chiết ngày cao là: 187506l Sử dụng chai dung tích 450 ml → số chai sử dụng ngày là: 187506 = 416680 ( chai 0,45 ) 72 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm - Mỗi ngày làm việc 24h, hệ số sử dụng máy 0,8 suất máy chiết là: 416680 = 21702 ,1 24 ×0,8 (chai/h) * Chọn máy rửa chai có thơng số kỹ thuật: Năng suất:25000 chai/h Kích thước: 6,5m × 3,44m × 2,8m Thể tích bể chứa kiềm: 8m3 Đường kính van xối kiềm: 35mm Chu kì vòng: 12,9 phút Thời gian nghỉ: 1,9 phút Số bơm: Năng suất bơm: 10 m3/h Công suất động cơ: kW * Chọn máy chiết chai có thơng số kỹ thuật: Năng suất: 30000 chai/h Kích thước: 3,5m × 2m × 3,2m Áp suất khí nén: 2,5 bar Áp suất nước cấp bơm cao áp: – bar Áp suất CO2 vào: 2,5 – bar Độ chân không: 0,85 – 0,97 bar * Chọn thiết bị trùng hầm trùng (tunel) có thơng số kỹ thuật: Năng suất: 30000 chai/h Kích thước 18m × 2,7m × 2,2m Cơng suất lắp đặt 4,1 kW, sử dụng điện áp pha: 400V, 50Hz Áp suất khí nén: – bar, 150 l/ph Hơi – bar, – m3/h Tiếng ồn: < 70db 73 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Thơng số hoạt động: Tốc độ băng tải chính: 0,339 m/ph Nhiệt độ đầu vào: 4˚C Nhiệt độ nước cấp: 18˚C Nhiệt độ nước đầu ra: 25 – 36˚C Chu kì chai vào khỏi máy là: 62 phút Chu kì hoạt động: 60 phút.Trong thời gian gia nhiệt 27 phút, giữ nhiệt 10 phút, hạ nhiệt 23 phút Hầm trùng có khoang, khoang phun nước nóng nhiệt độ khác Gia nhiệt 4→19˚C nước 28˚C Gia nhiệt 19→33˚C nước 42˚C Gia nhiệt 33→47˚C nước 48˚C Gia nhiệt 47→64˚C nước 64˚C Giữ nhiệt 64˚C nước 68˚C Hạ nhiệt 64→59˚C nước 62˚C Hạ nhiệt 59→49˚C nước 40˚C Hạ nhiệt 49→36˚C nước 32˚C * Chọn máy dán nhãn có thơng số kỹ thuật: Năng suất: 30000 chai/h Kích thước máy: 3,56m × 1,2m × 1,5m Tốc độ quay: 15 v/ph Công suất động cơ: 0,8 kW Trọng lượng máy: 300 kg Sử dụng keo Krones hay Eticol 6300 * Chọn máy bắn chữ có thiết bị cảm biến, điều khiển tự động * Chọn máy xếp két Một két chứa 20 chai, máy xếp két cần đạt suất: 74 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp 23149 20 Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm = 1086(két/h) Chọn máy xếp két có thơng số kỹ thuật: Năng suất: 1500 két/h Kích thước máy: 1,5m × 1m × 2,5m * Chọn máy rửa két có thơng số kỹ thuật: Năng suất: 1500 két/h Kích thước máy: 4m × 0,7m × 1,5m Chọn thiết bị vận chuyển (den day ) Các thiết bị vận chuyển bao gồm: gầu tải vít tải chuyển nguyên liệu lên nồi nấu, bơm dẫn dịch, dẫn nước 2.2.4.1 Chọn gầu tải Chọn gầu tải để vận chuyển nguyên liệu cho dây truyền nấu gồm gầu tải trình vận chuyển malt gầu tải trình vận chuyển gạo Chiều cao 4m Các thiết bị phụ trợ cần có bao gồm: phễu chứa, bốn ống dẫn bề mặt trơn có độ nhẵn cao, đường kính φ = 150 mm, làm thép khơng rỉ van khố điều chỉnh lượng bột vào nồi nấu cháo nồi đường hoá + Gầu tải vận chuyển malt Lượng nguyên liệu cần vận chuyển mẻ 2996 kg cần vận chuyển 30 phút Vậy suất thiết bị là: 2996 × 60 = 5995 ( kg / h ) 30 Trên sở chọn gầu tải: - Năng suất thực tế: 6000 (kg/h) 75 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm - Số gầu múc 30 gầu cho thiết bị, xích kéo chịu lực, tốc độ quay xích vòng/phút - Khối lượng lần múc 50 kg/1gầu - Công suất động cơ: 2kw + Gầu tải vận chuyển gạo Lượng nguyên liệu cần vận chuyển mẻ 998 kg cần vận chuyển 30 phút Vậy suất thiết bị là: 998 × 60 = 1996 ( kg / h ) 30 Trên sở chọn gầu tải: - Năng suất thực tế: 2000 (kg/h) - Số gầu múc 10 gầu cho thiết bị, xích kéo chịu lực, tốc độ quay xích vòng/phút - Khối lượng lần múc 50 kg/1gầu - Công suất động cơ: 0,8 kw - Vận tốc kéo: 1,2 – 1,4 m/s 2.2.4.2 Chọn vít tải + Vít tải malt - Để vận chuyển malt nghiền vào nồi nấu - Công suất: tấn/h - Vật liệu thép không rỉ - Động cơ: 0,5 kw, có hộp giảm tốc + Vít tải gạo - Để vận chuyển gạo nghiền vào nồi nấu - Công suất: tấn/h - Vật liệu thép không rỉ - Động cơ: 0,5 kw, có hộp giảm tốc 2.2.4.3 Lựa chọn bơm 76 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm Các loại bơm: bơm cháo dịch đường hố cơng suất 75m3/h, Pdm= 7,5 kw; bơm dịch lọc công suất 20 m3/h, Pdm= kw; bơm dịch đường lắng xốy cơng suất 50m3/h, Pđm = 5,5 kw; bơm dịch đường sau lắng xốy lạnh nhanh cơng st 20m3/h, Pđm= kw; bơm dịch lên men công suất 25 m3/ h, Pđm = kw Bơm nước lạnh công suất 25 m3/h, Pđm kw; bơm nước công suất 30 m3, Pđm = kw, bơm tuần hồn nước lạnh cơng suất 25m3/h, Pđm = kw, bơm đẩy CIP công suất 20m3/h, Pđm = kw; bơm CIP hồi công suấ 20 m3/h, Pđm = kw, bơm dịch lên men công suất 500l/ h, Pđm = 0,5 kw 3.2.5 Hoá chất vệ sinh 2.2.5.1 Hoá chất vệ sinh nồi nấu: Các hoá chất vệ sinh nồi nấu là: dung dịch Na0H 2%, dung dịch HN03 0,1%, dung dịch nước clo 10%, theo nhịp độ nấu : mẻ nấu ngày cần vệ sinh nồi nấu nước nóng Trong khoảng nghỉ dài vệ sinh nồi nấu hoá chất tảy rửa, khử trùng Thể tích hố chất cần dùng cho lần vệ sinh định kỳ khoảng 8% thể tích nồi nấu lớn nồi hoa, theo thể tích dung dịch vệ sinh : 0.08 x 36,43 x = 5,83 m3, tức khối lượng 5830 kg, lượng hoá chất sử dụng tương ứng là: Na0H dạng khan: 2% x 5830=116,6 kg, dung dịch axit nitric đậm đặc 63%: 0,1% x 5830/63% = 9,25 kg, bột cloramin; 10% x 5830 = 583kg, định kỳ tuần vệ sinh nồi nấu lần theo lịch sản xuất năm cần vệ sinh khoảng 50 lần lượng hoá chất cần tiêu hao là: Na0H : 50 x 116,6 =5830 kg HN03 : 50 x9,25 = 462,5 kg Clorami : 50 x 583 = 29150 kg 2.2.5.2 Hoá chất vệ sinh thiết bị lên men: Các hoá chất dùng để vệ sinh thiết bị lên men là: dung dịch Na0H 2%, dung dịch trimeta HC 2%, dung dịch P3 oxonia 0,5%, theo nhịp độ sản xuất ngày sản xuất vệ sinh tank lên men, ngồi vệ sinh hệ thống lên men hay tái sử dụng men kết 77 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm lắng tank tàng trữ, thể tích CIP cần sử dụng ngày 8% thể tích tank lên men: 8% x209,4 = 16,75 m3 Lượng hoá chất cần vệ sinh hệ thống lên men ngày là: Na0H : 2% x 16750 =335 kg Trimeta HC: 2% x 16750 = 335 kg P3 oxonia: 0,5% x 16750 = 8375 kg Một năm tương ứng 300 ngày sản xuất cần lượng hoá chất vệ sinh là: Na0H : 300 x 335 = 100500 kg Trimeta HC: 300 x335 = 100500kg P3 oxonia: 300 x 83,75 = 2512,5 kg Tổng lượng Na0H cần để vệ sinh nhà náy là: 106330 kg TT Tên thiết bị Số Động Đặc điểm kỹ Công suất 78 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Cân Máy nghiền malt Máy nghiền gạo Nồi hồ hoá Nồi đường hoá Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm lượng 1 thuật cân điện tử 11 kw 6kw Động 500 ± thị số 0,5kg/lần cân Máy nghiền trục 3000kg/h Máy nghiền búa 1000kg/h D=2,2m; 12,1 m3 cánh h1=0,44; khuấy H=3,08 m d=1,76 h2=0,33 m m tốc độ F= 2,275m2 32 v/p Động D=2,7m; cánh h1=0,54; khuấy H= 3,78m d=2,16 h2=0,405m m tốc độ F= 8,18 m2 21,82 m3 32 v/p Thùng lọc đáy Nồi nấu hoa D=2,9 16,3 m3 H=2,49m D=3,1m; 32,8m3 h1=0,62; H= 4,34 Thiết bị đun nước h2=0,465m D=3m nóng H=4,5m Nồi lắng xoáy h=0,3m D=3,2m 31,5m3 27,3m3 H=3,2m 10 CIP cho nhà nấu h2=0,48m D=1,8m 6,56m3 H=2,7m 79 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm h1=0,18 11 12 Máy lạnh nhanh Thùng lên men 18 h2=0,18m 47 D=5,3m 232,74m3 h1=4,589m H=7,95m h3=1,42m h4=1,06m 13 Thùng nhân men cấp D=2,853m 23,159m3 h1=0,57m H=2,853m h3=0,62m h4=0,57 m 14 Thùng nhân men cấp D=1,98m 7,81m3 h1=0,39m H=1,98m h3=0,36m h4=0,39 m 15 Thùng rửa men D=1,668m 4,63m3 h1=0,33m H=1,668m h3=0,276m 16 Thiết bị hoạt hoá men h4=0,33 m D=1,373m 2,57 m3 h1=0,274m H=1,373m h3=0,22m 80 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng Đồ án tốt nghiệp 17 CIP lạnh Thiết kế nhà máy bia suất 45riệu lít/năm h4=0,274 m D=2,2m 12,93 m3 14,495 m3 62,9 m3 18 Máy lọc bia H=3,3 m D x R =600 19 Thùng chứa bia x600mm D=3,72 m 20 21 22 23 24 25 Máy chiết chai Máy rửa chai Máy dập nút chai Máy trùng Máy dán nhãn Gầu tải 1 1 4,1 7kw H=5,58 m 416680 chai 4,1kw 0,8kw 0,8kw 30000chai/h 25000chai/h 30000nắp/h 30000chai/h 30000chai/h 6000kg/h(ma lt) 2000kg/h(gạ 26 Vít tải 0,5kw 27 Bơm Nhiều max loại =7,5kw tải malt tải gạo o) tấn/h tấn/h max =75m3/h 81 GVHD:Ths Nguyễn Tân Thành SV: Nguyễn Đăng Hùng