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

Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất bia vàng với năng suất 5 triệu lít/năm gồm có các nội dung chính như: Tổng quan, quy trình công nghệ, cân băng vật chất, thiết bị,...Mời các bạn cùng tham khảo!

Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI MỞ ĐẦU Bia là loại nước giải khát có từ  lâu đời được rất nhiều người  ưa chuộng   Đây là sản phẩm khởi nguồn từ  những năm trước cơng ngun. Người ta cho  rằng Osiris (vị thần nơng nghiệp của Ai Cập) là người hướng dẫn con người làm   bia từ lúa mạch. Bia là một sản phẩm điển hình của cơng nghệ lên men. Ban đầu,  cách đây hơn 5000 năm (TCN), người ta làm bia bằng cách lên men những loại   ngũ cốc. Q trình làm bia phát triển dần dần theo thời gian. Đến thế kỉ thứ VIII,   hoa houblon đã được sử  dụng trong làm bia. Ngành sản xuất bia thực sự  được   phát triển với sự  ra đời của cơng trình “Nghiên cứu về  Bia” của Louis Pasteur,   ơng đã đưa ra những nền tảng đầu tiên của một qui trình sản xuất hợp lí, và   phương pháp thanh trùng Pasteur của ơng vẫn được sử  dụng cho đến ngày nay  trong sản xuất bia. Đến ngày nay, công nghệ sản xuất bia đã phát triển đến đỉnh   SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 1 Đồ án công nghệ II GVHD: TS. Bùi Xuân Đông cao, nhiều thương hiệu bia nổi tiếng cả  thế  giới như  Heniken, Tiger, Halida… được cả  thế  giới  ưa dùng. Vì vậy, lượng bia sản xuất hàng năm khơng ngừng   tăng lên Được sản xuất từ các loại ngun liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon,  nước và men đã tạo ra cho bia một hương vị đặc trưng mà các loại đồ uống khác   khơng có được. Bia có một hương thơm đặc trưng, vị  đắng dịu, lớp bọt trắng   mịn, với hàm lượng CO2 khá cao giúp cơ  thể giải khát một cách triệt để. Uống  bia với một lượng thích hợp khơng những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ  tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc Đối với Việt Nam nói riêng, ngành cơng nghiệp bia hiện nay đang trên đà  phát triển khơng ngừng và đang tạo cho mình một vị  thế mới. Nhiều loại bia ra  đời và đang chiếm lĩnh thị  trường trong nước như  bia Sài Gòn, bia Lager, bia  HuDa, bia Hà Nội,  Mục tiêu nhắm đến của ngành cơng nghiệp bia hiện nay là   sản xuất các loại bia có chất lượng cao,  ổn định, đáp ứng thị hiếu cũng như nhu  cầu của người tiêu dùng, tăng sức cạnh tranh với các sản phẩm khác Để  có thể  tìm hiểu sâu và nắm bắt chi tiết hơn về dây chuyền cơng nghệ  sản xuất bia, em đã chọn đề  tài: “Thiết kế  nhà máy sản xuất bia vàng với năng   suất 5 triệu lít/năm” CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1. Định nghĩa bia vàng                   Bia là loại đồ uống có độ  cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngồi việc cung cấp   một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzyme khá phong phú, đặc   biệt là nhóm enzyme kích thích tiêu hố amylaza. Ngun liệu chính dùng để sản  xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon, nước và sử dụng ngun liệu thay thế là   gạo, ngơ, đường saccaraza với một quy trình khá đặc biệt, cho nên bia có tính   chất cảm quan khá hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị  đắng  dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 khá cao giúp con người giải khát một  SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 2 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng cách triệt để  khi ta uống. Lượng bia sản xuất ngày càng tăng và sản phẩm ngày   càng được đa dạng hố mẫu mã nhằm đáp ứng u cầu dinh dưỡng và cảm quan  của người tiêu dùng.    Hiện nay trên thị  trường có nhiều loại bia, tùy theo từng loại nguyên liệu   sản xuất mà ta có bia vàng và bia đen. Trong đó, bia vàng là loại phổ biến và được   sản xuất nhiều hơn cả. Bia vàng có vị  đắng dịu và mùi thơm đặc trưng  được  quyết định bởi nguyên liệu là malt vàng và hoa houblon                         Hình 1.1. Một số sản phẩm của bia                 1.1.1. Thành phần hóa học của bia Thành phần  hóa học của bia phụ  thuộc  vào  thành phần của ngun liệu,  nồng độ dịch lên men ban đầu và mức độ lên men 1.1.1.1. Các chất bay hơi [1, trang 74] Ngồi rượu Etylic và CO2, trong bia còn chứa một lượng khơng nhiều các   chất bay hơi khác như rượu bậc cao, andehyt, các axit hữu cơ, este và một số chất  khác. Hàm lượng rượu etylic quyết định đến chất lượng của bia. Hàm lượng  rượu etylic từ 1,8–7,0% so với thể tích và hàm lượng CO 2 khoảng 0,3 – 0,5% khí  CO2 tính theo trọng lượng. Khí CO2 là thành phần quan trọng của bia, nó đảm bảo  chất lượng cũng như vị tươi mát cho bia. Rượu bậc cao là các chất có mùi, vị  và   tham gia tạo este  ảnh hưởng đến mùi vị  của bia. Hàm lượng của nó khoảng 40– 80mg/lit. Axetaldehyt và andehyt chủ yếu có trong bia và nó chứa khoảng 5mg/lit   Trong bia còn có chứa diaxetyl và một số  hợp chất chứa lưu huỳnh như  SO 2  SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 3 Đồ án công nghệ II GVHD: TS. Bùi Xuân Đông khoảng 2­16 mg/lit, H2S khoảng 0,04 mg/lit, các mecaptan bay hơi khoảng 0,07   mg/lit.  1.1.1.2. Các chất không bay hơi [1, trang 74] Phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men ban đầu và mức độ  lên men, bia thành   phẩm chứa 2,5­5% các chất khơng bay hơi. Trong đó saccarit chiếm 80­85%, các   chất Nito 6­9%, Glyxerin 5­7%, các chất khống 3­4%, các chất đắng tanin và các  chất màu 2­3%, các axit hữu cơ khơng bay hơi 0,7­1% và một lượng nhỏ vitamin.  1.1.2. Các chỉ số cảm quan [1, trang 75] Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bền  của bọt bia. Bia phải có mùi tinh khiết của hoa houblon và malt, khơng được có  mùi lạ và mùi chua. Độ axit trung bình của bia khoảng bằng 4, pH dao động 4,1­   4,8. Vị  của bia do các thành phần khác nhau của bia tạo nên, bia phải có vị  đặc   trưng. CO2 cũng góp phần tạo vị cho bia, u cầu CO2 trong bia phải ở dạng liên  kết và tách ra khỏi bia chậm. Bia phải có bọt mịn, đặc và bền. Bia phải bão hòa  đầy đủ  CO2  thì khi rót bia vào cốc các bọt khí CO2  tách khỏi bia chậm và tạo  thành lớp bọt bền trên bề  mặt bia. Bia phải có màu vàng nâu hoặc vàng sáng và  óng ánh, bia phải thật trong.  1.2. Ngun liệu sản xuất bia 1.2.1. Malt đại mạch  Malt là hạt hòa thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo   xác định. Nó là sản phẩm rất giàu chất dinh dưỡng: đường đơn, các axit amin, các   chất khống, các nhóm vitamin và có hệ enzyme phong phú – chủ yếu là proteaza   và amylaza SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 4 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng   Hình 1.2. Malt Hình 1.3. Đại mạch 1.2.1.1. Vai trò  Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa là ngun liệu đặc trưng  dùng để  sản xuất bia. Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị  và các tính chất   cơng nghệ hơn hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các hạt hòa thảo khác 1.2.1.2. Cấu tạo Hạt malt gồm 3 bộ phân chính: Vỏ hạt, phơi và nội nhủ Vỏ  hạt (Hull): Vỏ  hạt chia thành ba bộ  phận chính: vỏ  trấu, vỏ  lụa và   vỏ alơron. Phần này thường chiếm từ 8 ÷ 15% trọng lượng hạt Phơi: Là cơ  quan sống, hơ hấp của hạt. Phơi thường chiếm từ  2,5 ÷ 5%  trọng lượng hạt. Trong phơi có từ  37 ÷ 50% chất khơ là thành phần nitơ, khoảng   7% chất béo, 5 ÷ 6% đường saccharose, 7 ÷ 7,5% pentose, 6 ÷ 6,5% chất tro và  một số ít thành phần khác. Riêng tinh bột hầu như rất ít Nội nhũ  (Endosperm):  Chiếm từ  45 ÷ 68% trọng lượng hạt. Phần này  của hạt đại mạch giữ vai trò quyết định chất lượng của đại mạch trong sản xuất  bia. Thành phần chính trong nội nhũ là hạt tinh bột hình tròn, có kích thước rất  lớn (từ  20 ÷ 30μ) hoặc rất bé (từ  2 ÷ 10μ). Rất ít những hạt có kích thước trung  bình. Nếu hàm lượng protein trong đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột   kích thước nhỏ SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 5 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng   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 của malt bia tính theo phần trăm chất khơ là:  tinh bột 58 %, đường khử  4 %, saccaroza 5 %, pentozan hòa tan 1 %, pentozan  khơng hòa tan và hexozan 9 %, xenluloza 6 %, chất chứa Nito 10 %, chất béo 2 %,   chất khống 2,5 %. Ngồi ra còn một số chất như inozit, các chất màu, các tanin  và chất đắng. Trong malt còn chứa các enzym thủy phân cần thiết cho sản xuất   bia   như:  α­amylaza,  β­amylaza,   proteinaza,   peptidaza,   fitaza,   xitaza,  amylofotfataza…  1.2.1.4.  u cầu đối với malt dùng trong sản xuất bia [1, trang 32] Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị  ngọt, có màu vàng sáng đều. Khơng được có mùi vị lạ, khơng được mốc và khơng   hơi khói. u cầu kích thước của các hạt malt phải đều. Kích thước hạt malt đạt  u cầu nếu như  hạt malt trên sàn 2,8 mm và 2,5 mm chiếm 94 %, hạt dưới sàn   2,2 mm khơng q 0,5%. Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520­600g/l. Độ  ẩm của malt khơng q 6%. Độ chiết của malt: 75­82%. Thời gian đường hố: 20­ 35 phút, hoạt lực amylaza đạt 100­300 đơn vị, hàm lượng tinh bột càng cao càng  tốt nhưng hàm lượng protein phải nằm trong khoảng 9­12%, nếu cao hơn bia sẽ  đục, rất khó bảo quản, còn nếu thấp hơn thì bia kém bọt, vị kém đậm đà.  SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 6 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng 1.2.2. Hoa Houblon  1.2.2.1. Vai trò  Hoa   houblon     ngun   liệu   khơng   thể  thiếu trong sản xuất bia và hiện nay chưa một  loại ngun liệu nào có thể  thay thế được. Hoa   houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm  rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt,   làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh  học     sản  phẩm   Thành  phần  hóa   học   của  hoa gồm nhiều chất khác nhau, những chất có giá trị cho bia là nhựa houblon, các   chất tanin và tinh dầu 1.2.2.2. Thành phần hố học [1, trang 33] Thành phần hố học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau nhưng các  chất có giá trị trong cơng nghệ sản xuất bia là nhựa houblon, các tanin và tinh dầu.  Ngồi ra trong hoa còn chứa một số chất khác như: protein, mỡ, sáp, các hợp chất   phiprotein, xenluloza,… Nhựa hoa houblon là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon, bao  gồm nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α­nhựa mềm và β­nhựa mềm,  trong nhựa mềm gồm các dạng axít đắng là α, β, γ, δ­axít đắng. Vị đắng của bia  chủ  yếu là do α­axít đắng tạo nên, còn các dẫn xuất của  β­axít đắng tạo nên vị  đắng hài hồ, dễ chịu Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hồ tan trong nước,   dễ bị oxy hố nên nó bảo vệ nhựa houblon. Trong q trình nấu bia, hầu hết tanin   của hoa houblon liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol  ở  trong  bia   chủ   yếu      malt      khoảng  10 20%    polyphenol    hoa  houblon Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydrat cacbon và  nhiều hợp chất chứa oxy dạng tecpen. Tinh dầu houblon khơng hồ tan trong   SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 7 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng nước nhưng dễ bay theo hơi nước. Trong q trình sản xuất khoảng 98% lượng   tinh dầu bị bay hơi chỉ còn khoảng 2% tồn tại trong bia tạo hương thơm cho bia   Trong q trình bảo quản, tinh dầu sẽ mất dần do bay hơi và bị  ơxy hố. Do đó   khơng dùng hoa cũ để sản xuất bia vì các sản phẩm chuyển hố của tinh dầu nếu   đưa vào bia sẽ  làm giảm chất lượng của bia.  1.1.2.3. Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng hoa[1,trang35] Để  giữ chất lượng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong các điều kiện sau: Ngăn chăn sự xâm nhập của khơng khí vào hoa bằng cách bảo quản trong   thùng kín, mơi trường chân khơng hoặc mơi trường khí trơ Xơng SO2 để hạn chế sự oxy hố và phát triển của vi sinh vật Bảo quản  ở nhiệt độ  thấp, gần 0 oC vì   nhiệt độ  thấp có tác dụng kìm  hãm các q trình hố học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật Cách ẩm tốt Nếu bảo quản được trong các điều kiện trên thì hoa có thể bảo quản trong 2   năm mà chất lượng khơng thay đổi. Hiệu quả  sử  dụng các chất đắng còn phụ  thuộc vào nhiều yếu tố  khi đun sơi hoa với dịch đường, quan trọng nhất là thời  gian và cường độ đun sơi, lượng và chất của hoa sử dụng và pH của dịch đường   Nếu tiến hành houblon hố trong điều kiện tối  ưu thì lượng chất đắng sử  dụng  được trong giai đoạn này khoảng 80 85%, còn 15 20% ở lại trong bã hoa.  1.2.3. Nước 1.2.3.1. Vai trò  Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm trung bình khoảng 90%. Trong  nhà máy bia, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử  lý ngun liệu,   nấu ngun liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng, vệ  sinh sát trùng thiết   bị, vệ sinh xí nghiệp,…Do đó lượng nước dùng trong nhà máy rất lớn. Nước có  ảnh hưởng lớn đến tiến trình cơng nghệ và chất lượng sản phẩm. Vì vậy, nước   SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 8 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng dùng để nấu bia khơng những đòi hỏi phải có đầy đủ  tiêu chuẩn của nước uống   mà còn có những u cầu riêng đáp ứng cho cơng nghệ sản xuất bia 1.2.3.2. Thành phần hố học [1, trang 37] Nước thực chất là một dung dịch lỗng của các loại 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 ngun nhân gây độ cứng của nước.  1.2.3.3. u cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia [1, trang 36] Nước dùng để nấu bia trước hết phải trong suốt, khơng màu, có mùi dễ chịu   hoặc khơng mùi và khơng chứa các vi sinh vật gây bệnh Độ cứng trung bình của nước: 5 6 miligam đương lượng/lit pH= 6,8 7,3 Độ oxi hố khơng vượt q 1 2 mg/lit Hàm   lượng     khô   không   vượt   q  600mg/lit Các chỉ tiêu sinh học:  ­ Chuẩn độ coli khơng nhỏ hơn 300ml ­ Chỉ số coli khơng lớn hơn 3 1.2.4. Nấm men Để  thực hiện q trình lên men dịch  đường houblon hố, điều kiện tiên  quyết là phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết.  Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại: Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi) Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm) u cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia: [2, trang 405] SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 9 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng Nấm men bia phải được nhân giống từ  chủng thuần khiết và một chủng   nấm men phù hợp có chất lượng tốt có thể tái sử dụng đến đời thứ 7 thứ 8 Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như: nhiệt độ,  pH, thành phần mơi trường Mật độ  gieo cấy nấm men ban đầu càng nhiều thì hàm lượng diaxetyl  càng thấp, chất lượng bia càng tốt, nhưng mật độ  gieo cấy ban đầu vượt qua  ngưỡng 70.106 tế bào/cm3 thì hiệu quả mang lại khơng được rõ nét.  1.2.5. Ngun liệu thay thế (Gạo)  Người ta sử  dụng ngun liệu thay thế  trong sản xuất bia nhằm mục đích  giảm giá thành sản phẩm. Ngun liệu thay thế  có thể  sử  dụng là ngun liệu  giàu tinh bột hoặc giàu đường. Đối với nhà máy, ngun liệu thay thế  được sử  dụng là gạo. Về khả năng thay thế malt đại mạch thì gạo là loại cốc được dùng  nhiều hơn cả, mà chất lượng bia khơng thua kém so với sử dụng tồn bộ malt đại  mạch.  Trong thành phần chất khơ của gạo thì tinh bột chiếm 75 %, protein 8%,   chất béo 1 – 1,5%, xenluloza 0,5 – 0,8%, chất khống 1 – 1,2%. Trong q trình  nấu ta thu được nhiều chất hồ tan. Gạo có chứa rất nhiều tinh bột, protein vừa   phải, chất béo và xenlulo ở giới hạn thấp. Do đó gạo là ngun liệu thay thế khá  lý tưởng. [2, trang 25] u cầu về  gạo sử  dụng trong sản xuất bia phải sạch, khơng tạp chất,   khơng mối mọt và lượng amylopectin thấp.  Nước ta là một nước nơng nghiệp nên gạo có thể  thu mua   trong nước   Gạo được bảo quản trong các xilo chứa, thời gian bảo quản là một tháng.  1.2.6. Các loại ngun liệu phụ khác Dùng như  các phụ  gia trong q trình sản xuất bia, các hóa chất sử  dụng  trong các cơng đoạn tẩy rửa, các loại bột trợ lọc, các chất ổn định và đặc biệt là  các enzym sử dụng trong cơng đoạn sản xuất dịch đường lên men và lên men SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 10 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng Chọn chiều cao ống tháo dịch: h3 = 0,10 m Chiều cao đáy nón:  h2 = (m) Thể tích đáy:   (m3) Thể tích phần trụ: VT = Vt – VD = 0,75 – 0,45 = 0,3 (m3) Chiều cao phần hình trụ của thùng: h1 = (m) Vậy chiều cao tồn bộ của thùng:  H = h1 + h2 + h3 = 0,17 + 0,6 + 0,10 = 0,87 (m) Số lượng: 1 thiết bị 4.1.12. Thiết bị lắng Whirlpool  Thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng trong bằng thể tích dịch đường  sau khi houblon hố của một mẻ Theo bảng 3.3, thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng trong là:  2351,64 lít = 2,35  m3 Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị:   = 0,80 Thể tích thiết bị là:  VT =  m3 SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 53 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng Chọn: h2 = 1,3D.   Ta có: VT =   Suy ra: ­ Đường kính thiết bị:   (m) ­ Chiều cao thân thiết bị: h2 = 1,3D = 1,31,42= 1,85 (m) ­ Đường kính ống thốt hơi:  (m) ­ Chiều cao nắp: Chọn góc nghiêng nắp thùng là: α = 15o h1 =  =  (m) 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 = (m) ­ Chọn  ống dẫn dịch đường vào có đường kính: d o= 35 mm, bề  dày  ống 3  mm Tacó:   (m) [4, trang 369] Trong đó: w: là tốc độ trung bình của chất lỏng trong ống từ 10  14 m/s.  Chọn: w = 12 m/s V: là lưu lượng thể tích, m3/s.  Suy ra:   V =  (m3) = 36 (m3/h) Thời gian dịch vào:  T =  (h) = 3,92 (phút) Số lượng thiết bị: 1 thiết bị 4.1.13. Thiết bị làm lạnh Lượng dịch đường đem đi làm lạnh của 1 mẻ bằng lượng dịch đường sau  khi lắng trong trong 1 mẻ, theo bảng 3.3: Vd = 2227,71 lít   2,23 m3 Theo u cầu cơng nghệ    mục (2.2.6), thời gian làm lạnh khơng q 1  giờ. Chọn: 50 phút Vậy năng suất cần làm việc của thiết bị là:  (m3/h) Chọn thiết bị  làm lạnh bản mỏng nhãn hiệu BO1­Y5 với các thơng số  kĩ  thuật sau: [10, trang 158] ­ Năng suất                                          : 5000 lít/h = 5 m3/h               SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 54 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng ­ Nhiệt độ ban đầu của glycol             : ­150C ­ Nhiệt  độ làm lạnh sản phẩm            : 8oC ­ Số lượng bản                   ­ Kích thước bản                        : 85 bản      : (8002251,2) mm ­ Bề mặt làm việc của các bản            : 12,1 m2 ­ Vận tốc của sản phẩm                  : 0,4 m/s ­ Vận tốc của chất tải lạnh ­ Kích thước thiết bị  ­ Khối lượng                  : 0,4 m/s                 : (18707001400) mm                 : 430 kg Số lượng thiết bị: . Vậy chọn: 1 thiết bị Thời gian làm lạnh:  (phút) 4.1.14. Chọn bơm cho phân xưởng nấu Bơm trong phân xưởng nấu bao gồm:  Bơm dịch cháo từ nồi nấu gạo sang nồi nấu  malt  Bơm dịch đường hóa đi lọc  Bơm dịch đường đi lắng trong  Bơm dịch đường đi làm lạnh Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH­40 với các thơng 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 ­ Cơng suất động cơ : 5,5 kW ­ Chiều cao bơm lên  : 8 m ­ Kích thước                : (1385510907) mm ­ Khối lượng               : 210 kg Số lượng: 4 bơm SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 55 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng 4.2. Phân xưởng lên men  4.2.1 Thiết bị lên men chính Thiết bị  lên men chính được chế  tạo bằng thép khơng gỉ, thân hình trụ,   đáy và nắp hình chỏm cầu Thể tích hình học thiết bị: Vtb =  Vtr + 2Vcc  Thể tích phần hình trụ: Vtr =  (m3) Thể tích phần chỏm cầu:Vcc =  =  (m3) Chọn tỉ lệ:   Và:  Suy ra:       Và: Từ đó:           (4) Thể tích thiết bị lên men gồm thể tích dịch cần lên men và thể tích men  giống.  Theo bảng 3.3: SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 56 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng + Lượng dịch lên men trong 1 mẻ là         : 2123,30 lít   2,12 m3 + Lượng men giống dùng cho một mẻ là  : 12,75 lít   0,013 m3 Tổng lượng dịch lên men trong 1 mẻ là:     2,12 + 0,013 = 2,133 (m3) Chọn thể tích thiết bị lên men chính là 30 m3 Từ (4) ta có:  Suy ra: ­ Đường kính thiết bị:  (m)    ­ Chiều cao thân hình trụ:  (m) Và:  (m) Vậy chiều cao tồn bộ thiết bị: H = h1 + 2h2 = 4,2 + 2×0,46 = 5,12 (m) Số lượng thiết bị lên men: Trong đó: n: số lượng thiết bị u cầu N: năng suất giờ của của dây chuyền ở từng cơng đoạn T: thời gian tổng cộng của mỗi chu kỳ làm việc của máy, (phút) V: thể tích làm việc của thiết bị, tính cùng đơn vị với N              16 (thùng) Chọn 2 thùng dự trữ. Vậy có 18 thùng lên men chính 4.2.2. Thiết bị lên men phụ  Chọn loại thiết bị lên men phụ có thể tích chứa là 25 m3 Gọi:  D là đường kính thiết bị l1 là chiều dài thân thiết bị              l2 l1 l2 là chiều dài chỏm cầu Chọn tỉ lệ:  Và: .Suy ra:  SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH D Trang 57 l2 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng ­ Đường kính thiết bị:  (m) ­ Chiều dài thân thiết bị:  (m) ­ Chiều dài phần chỏm cầu:  (m) Vậy chiều dài tồn bộ thiết bị: L =  l1 + 2l2 = 3,74 + 20,45 = 4,64 (m) Số lượng thiết bị lên men: 61 (thùng) Chọn 2 thùng dự trữ. Vậy có 63 thùng lên men phụ 4.2.3. Thiết bị ni cấy nấm men Là thùng dạng hình trụ  đứng, có nắp chỏm cầu, đáy hình chóp, được làm  bằng thép khơng 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  : chiều cao phần thân hình trụ, m h2  : chiều cao phần nắp hình chỏm cầu, m h3  : chiều cao phần đáy hình nón, m d   : đường kính cửa tháo liệu, m Chọn:  h1 = 4/3D, h2 = 0,3D, d = 0,1 m, α = 60o  Ta có:  h3 =  Thể tích phần thân trụ:  (m3) Thể tích phần đáy: Vđ  (m3) Thể tích phần nắp: Vn =  (m3) Vậy thể tích của thiết bị:  Vtb = Vtr + Vđ + Vn = ++ Vtb =  (m3) Suy ra đường kính của thiết bị:  (m).                       (5) Theo bảng 3.3, lượng men giống đặc dùng trong 1 ngày là: 114,76 lít = 0,11  SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 58 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng m3 Q trình ni cấy nấm men trải qua 2 giai đoạn: ni cấy trong phòng thí  nghiệm đến 10 lít và ni cấy trong sản xuất Q trình ni cấy trong sản xuất được chia thành 2 cấp: + Cấp 1: từ 10 lít đến 40 lít + Cấp 2: từ 40 lít đến 114,76 lít 4.2.3.1. Thiết bị ni cấy cấp 1  Chọn thiết bị ni cấy có thể chứa được 40 lít Chọn hệ số chứa đầy của thùng là:   = 0,50 Thể tích thiết bị là: Vtb =  lít = 0,08 (m3) Từ (5) suy ra:          (m)  (m)  (m)  (m) Chiều cao tồn bộ thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 0,51 + 0,11 + 0,24 = 0,86  (m) Số lượng thiết bị: 2 thùng 4.2.3.2. Thiết bị ni cấy cấp 2  Chọn thiết bị ni cấy có thể chứa được 114,76 lít Chọn hệ số chứa đầy của thùng là:   = 0,50 Thể tích thiết bị là: V = (lít) = 0,23 (m3) Từ (5) suy ra:  (m)  (m)  (m)  (m) Chiều cao tồn bộ thiết bị:  Htb = h1 + h2 + h3 = 0,73 + 0,17 + 0,39 = 1,29  (m) Số lượng thiết bị: 2 thùng SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 59 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng 4.2.4. Thiết bị lọc bia Theo bảng 3.3, lượng bia sau lên men phụ cần lọc trong một ngày là:  18729,21 lít  ≈ 18,73 (m3) Chọn thiết bị lọc:   với các thơng số: [10, trang 109]           ­ Năng suất: 9 m3/h ­ Diện tích bề mặt lọc: 19,5 m2 ­ Số lượng bản lọc: 60 cái ­ Kích thước bản: (365575) mm ­ Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm2 ­ Cơng suất động cơ điện: 4,8 kW ­ Kích thước thiết bị : (250010801470) mm ­ Khối lượng: 1470 kg Số lượng thiết bị: n = → chọn 1 thiết bị Thời gian lọc 1 ngày là:  (h) 4.2.5. Thùng phối trộn chất trợ lọc Thùng phối trộn dạng hình trụ, có thể chứa được 200 lít Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị:   = 0,85 Thể tích của thùng là:  Vtrụ =  (lít) = 0,24 (m3) Chọn đường kính thùng: D = 0,6 (m) Suy ra chiều cao thùng là: H =  = 0,85 (m) Số lượng: 1 thùng 4.2.6. Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc trong Thùng chứa có cấu tạo và hình dạng giống thiết bị lên men phụ, đặt nằm  ngang và có bộ  phận sục CO2. Theo bảng 3.3, lượng bia cần  ổn định trong một  ngày: 18541,74 lít ≈ 18,54 m3. Chọn 2 thùng chứa có hệ số chứa đầy  Thể tích mỗi thùng:  (m3) Từ (4.2.2), ta có:    Suy ra: ­ Đường kính thiết bị: D = 2,07 (m) ­ Chiều dài phần trụ: l1 = 1,5D =  (m) SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 60 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng ­ Chiều dài phần nắp: l2 =(m) ­ Chiều dài toàn bộ thiết bị:  L = l1 + 2l2 = 3,11 + 20,35 =  3,81 (m) 4.2.7. Chọn bơm cho phân xưởng lên men Bơm trong phân xưởng lên men bao gồm:  Bơm bia đi lọc (1 bơm)  Bơm dịch nấm men (2 bơm)  Bơm nước vệ sinh (2 bơm) Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH­10 có các thơng 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 ­ Cơng suất động cơ: 2,8 kW ­ Chiều cao bơm lên: 8,0 m ­ Kích thước: (1280453920) mm ­ Khối lượng: 110 kg Số lượng: 5 bơm 4.3. Phân xưởng chiết rót Theo bảng 3.3, lượng bia đi chiết rót trong một ngày là: 18541,74lít.  Lượng chai cần dùng để chiết trong 1 ngày là:  ≈ 41204 (chai) Phân xưởng chiết rót làm việc 3 ca/ngày, mỗi ca làm việc 8 giờ, thời gian   nghỉ đổi ca là 30 phút. Thời gian làm việc của 1 ngày trong phân xưởng chiết rót   là:  8 × 3 – 30,5 = 22,5 (h) → Năng suất tối thiểu của dây chuyền chiết rót là: N =  (chai/h) SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 61 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng 4.3.1. Máy chiết rót Chọn máy chiết rót nhãn hiệu AЖ với các thơng số kỹ thuật sau: ­ Năng suất : 2000 chai/h.                [10, trang 189] ­ Số lượng vòi rót : 24 vòi ­ Cơng suất động cơ: 0,6 kW ­ 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 АMM­9, với các thơng số kỹ thuật sau:  ­ Năng suất : 2000 chai/h. [10, trang 174] ­ Số đầu mang chai : 138 ­ Cơng suất động cơ: 30 kW ­ Kích thước thiết bị: (746038402650) mm ­ Khối lượng : 13500 kg ­ Số lượng : 1 máy 4.3.3. Máy rửa két   Theo bảng mục 4.3, lượng chai trong một giờ là 1832  (chai). Số chai trong  1 két là 20 chai. Vậy lượng két cần dùng trong một giờ là:   92 (két/h) Chọn máy rửa két nhãn hiệu  Б2­AAR:[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 các thơng số kỹ thuật sau: ­ Năng suất : 2000 chai/h.    [10, trang 204] SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 62 Đồ án cơng nghệ II ­ Số mâm đóng GVHD: TS. Bùi Xn Đơng : 10 ­ Cơng suất động cơ: 1,1 kW ­ Kích thước thiết bị: (10208602454) mm ­ Khối lượng : 850 kg ­ Số lượng  : 1 thiết bị 4.3.5. Máy dán nhãn Chọn máy dán nhãn có nhãn hiệu B B với các thơng số kỹ thuật sau: ­ Năng suất : 2000 chai/h.  [10, trang 204] ­ Cơng suất động cơ : 1,7 kW ­ Kích thước thiết bị : (328011001268) mm ­ Khối lượng : 1065 kg ­ Số lượng : 1 thiết bị 4.3.6. Máy thanh trùng Chon may thanh trung loai: ATLANTICO ̣ ́ ̀ ̣ ­ Năng suât́ [10, trang 204] : 2000 chai/h ­ Công suât đông c ́ ̣ ơ: 22 kW ­ Kich th ́ ươć : (8.620 x 2.700 x 2.600) mm ­ Khôi l ́ ượng  ­ Số lượng : 9400 kg : 1 thiết bị SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 63 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng Bảng 5.1: Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị Xilơ chứa malt Kích thước thiết bị  (mm) D = 2770, H = 10770 Xilơ chứa gạo D = 2670, H = 10390 Buke chứa malt D = 710, H = 1660 Buke chứa gạo Máy làm sạch 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 bản Thùng chứa bã nguyên liệu Thiết bị lắng Whirlpool Thiết bị làm lạnh bản mỏng Bơm trong phân xưởng nấu Bơm trong phân xưởng lên men Thiết bị lên men chính Thiết bị lên men phụ Thiết bị ni cấy cấp 1 Thiết bị ni cấy cấp 2 Thiết bị lọc bia Thùng phối trộn chất trợ lọc Thùng ổn định bia Máy chiết rót D = 530, H = 1280 1 1 1 1 18 63 2 1 STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Tên thiết bị SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH 2.2001.2202150 170015001600 110010001100 17601075193 D =1380 , H = 1600 D = 1580, H = 1830 D = 1750, H = 2020 D = 1590, H = 1850 250010801470 D = 1500, H = 870 D = 1420, H = 2010 18707001400 1385510907 1280453920 D=2800, H = 5120 D=2670, L = 4640 D = 380, H = 860 D = 550, H = 1290 250010801470 D = 600, H = 850 D = 2070, L = 3810 100011251850 Trang 64 Số lượng Đồ án cơng nghệ II STT GVHD: TS. Bùi Xn Đơng Kích thước thiết bị  (mm) Tên thiết bị 29 Máy rửa chai 30 31 32 33 Máy rửa két Máy đóng nắp Máy dán nhãn Máy thanh trùng 7460 38402650 440010831175 10208602454 328011001268 862027002600 Số lượng 1 1 KẾT LUẬN Việc thiết kế một nhà máy bia hiện nay là cần thiết để đáp ứng đủ nhu cầu   giải khát của người dân, đảm bảo cung cấp đủ cho thị trường tiêu dùng bia Qua đồ án này, em có thêm nhiều kiến thức về phương thức xây dựng một  nhà máy sản xuất bia, hiểu kĩ hơn về  qui trình sản xuất bia, thiết bị  sản xuất,   biết cách thiết kế, bố trí những cơng trình trong nhà máy sao cho hợp lí,…  Đồ án bao gồm các nội dung chính: + Ngun liệu (đặc điểm, tính chất, thành phần, thu hoạch, nguồn cung cấp) + Dây chuyền sản xuất của nhà máy (cơng nghệ sản xuất, thơng số kỹ thuật)  + Thiết bị (tính cân bằng vật chất, tính và chọn thiết bị) Do hạn chế về điều kiện thời gian và kiến thức nên khơng thể tránh khỏi  sai sót trong đồ án. Em rất mong nhận được sự  đóng góp ý kiến của thầy cơ để  bài làm của em được hồn thiện hơn  Đà Nẵng, ngày 04  tháng 12  năm 2012       Sinh viên thực hiện                            SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 65 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng Trần Thị Liên TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phan Bích Ngọc (1991). Cơng nghệ lên men, NXB Đà Nẵng  PGS,   TS   Hồng   Đình   Hồ   (2000)  Cơng   nghệ   sản   xuất   malt     bia,   NXB  KH&KT Gs, Ts Nguyễn Bin và tập thể tác giả (1999).  Sổ tay q trình và thiết bị cơng   nghệ hố chất tập II – NXB KH&KT 4. Đỗ  Văn Đài và tập thể tác giả  (1992).  Sổ  tay q trình và thiết bị  cơng nghệ   hố chất tập I, NXB KH&KT   Trần   Văn   Phú,   Lê   Nguyên   Đương   (1991)  Kỹ   thuật   sấy   nông   sản,   NXB  KH&KT 6. PGS, TS Trần Minh Vượng (1999). Máy phục vụ chăn ni, NXB Giáo Dục 7. Nguyễn Như Thung và tập thể tác giả (1987). Máy và thiết bị chế biến thức ăn   chăn ni, NXB KH&KT 8. PGS, TSKH. Lê Văn Hồng. Các q trình và thiết bị cơng nghệ sinh học trong   cơng nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 66 Đồ án cơng nghệ II GVHD: TS. Bùi Xn Đơng 9. Đồn Dụ, Mai Văn Lề, Bùi Đức Hưng (1983)   Cơng nghệ  và 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: 08SH Trang 67 ... cầu của người tiêu dùng, tăng sức cạnh tranh với các sản phẩm khác Để  có thể  tìm hiểu sâu và nắm bắt chi tiết hơn về dây chuyền cơng nghệ  sản xuất bia,  em đã chọn đề  tài:  Thiết kế nhà máy sản xuất bia vàng với năng   suất 5 triệu lít/năm ... Bảng 3.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy           Tháng Số ngày làm  việc Số ca làm  việc Số mẻ nấu Cả  10 11 12 25 20 27 24 25 26 27 26 25 26 × 27 278 75 60 81 72 75 78 81 78 75 78 × 81 834 2 25 180 243...  trường có nhiều loại bia,  tùy theo từng loại ngun liệu   sản xuất mà ta có bia vàng và bia đen. Trong đó, bia vàng là loại phổ biến và được   sản xuất nhiều hơn cả. Bia vàng có vị  đắng dịu và mùi thơm đặc trưng