Đồ án: Thiết kế nhà máy bia năng suất 35triệu lít/năm

Đây là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị và tổ chức hợp lý sẽ có khả năng thích ứng linh hoạt với qui mô sản xuất trung bình, cũng như có khả năng mở rộng qui mô sản xuất.

Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục LỜI CẢM ƠN Trước khi bước vào nội dung của bài tiểu luận, nhóm chúng em xin được bày tỏ lòng   cảm ơn chân thành nhất đối với trường Đại học Cơng Nghệ Thực Phẩm TP.HCM đã  tạo mơi trường cho chúng em học tập, làm việc. Tiếp theo đó, chúng em cũng xin gửi  lời cảm  ơn đến các thầy cơ trong Khoa Cơng Nghệ  Thực Phẩm, đặc biệt là thầy   Nguyễn Hữu Quyền đã tận tụy dạy dỗ, truyền đạt và giúp đỡ chúng em trong mơn học   này. Chúng em xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành nhất Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC Lời nói đầu Tính cân vật chất cho 100 kg nguyên liệu ban đầu: .7 2.1 Lượng chất khô nguyên liệu 2.2 Lượng nguyên liệu lại sau làm 2.3 Lượng nguyên liệu lại sau nghiền 2.4 Lượng chất khô chuyển vào dịch đường sau nấu .8 2.5 Lượng chất khơ lại sau q trình nấu lọc: 2.6 Thể tích dịch đường đun sơi : 2.7 Lượng chất khơ lại sau houblon hóa: 2.8 Lượng dịch đường lại sau houbln hóa: .9 2.9 Lượng chất khơ lại sau q trình lắng làm lạnh: 10 2.10 Khối lượng dịch lên men từ 100 Kg nguyên liệu ban đầu 10 2.11 Thể tích dịch lên men 10 2.12 Lượng bia non sau lên men 10 2.13 Lượng bia sau lên men phụ 11 2.14 Lượng bia sau lọc 11 2.15 Lượng bia sau chiết rót trùng 11 2.16 Lượng hoa houblon cần dùng .11 2.17 Lượng bã nguyên liệu 11 2.18 Lượng cặn lắng lắng làm lạnh 12 2.19 Lượng men giống đặc cần dùng 12 2.20 Lượng CO thu 12 2.21 Lượng men thu hồi .13 Kế hoạch sản xuất nhà máy 14 3.1 Tính cân sản phẩm cho ngày 15 3.2 Chi phí bao bì 17 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Chương Tính chọn thiết bị cho phân xưởng : 21 Phân xưởng nấu: 21 1.1 Máy nghiền: 21 1.2.Nồi hồ hoá: 21 1.3 Nồi đường hoá: 23 1.4 Thùng lọc đáy bằng: 25 1.5 Nồi nấu hoa: 26 1.6 Thùng lắng xoáy: 28 1.7 Thiết bị lạnh nhanh sục khí: 29 1.8 Thùng nước nấu: 30 1.9 Hệ thống cip nấu: 31 Chọn thiết bị cho phân xưởng lên men: .32 2.1.Tank lên men: 32 2.2 Thiết bị nhân men giống : 35 2.3 Thiết bị bảo quản men sữa: 38 2.4 Thiết bị chứa bão hòa : .39 Chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện: 40 3.1 Thiết bị lọc bia: 40 3.2 Thùng tàng trữ bão hoà CO2: 41 3.3 Hệ thống chiết bock: 42 3.4 Hệ thống chiết chai: .43 III Tính tốn hạ mục cơng trình 48 III/ Kết luận: 51 Tài liệu tham khảo: .52 Lời nói đầu Bia là một loại đồ  uống giải khát hiện rất được  ưa chuộng   nước ta cũng như  trên   thế giới. Bia có màu sắc, hương vị đặc trưng, dễ dàng phân biệt với các loại đồ  uống   khác. Được sản xuất từ các ngun liệu chính là malt đại mạch, hoa hublon  bia đem  lại giá trị  dinh dưỡng, một lít bia cung cấp 400 – 450kcal, bia có khả  năng kích thích  Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục tiêu hố, giúp cơ thể khoẻ mạnh khi dùng với liều lượng thích hợp và đặc biệt còn có  tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống nhờ đặc tính bão hồ CO2 Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, bia ra đời từ  khoảng 7000 năm trước Cơng  ngun, bắt nguồn từ  các bộ  lạc cư  trú ven bờ  sơng Lưỡng Hà, sau đó được truyền   sang các châu lục khác thơng qua q trình trao đổi, bn bán giữa các bộ  lạc. Trong   q trình tìm kiếm ngun liệu phụ để tăng chất lượng cho bia, người ta nhận thấy hoa   houblon mang lại cho bia hương vị rất đặc biệt và nhiều đặc tính q giá. Hiện nay,  hoa hublon vẫn là ngun liệu khơng thể thay thế trong sản xuất bia. Đến thế kỷ XIX  Louis Pasteur xuất bản cuốn sách về  bia đã tạo ra ngành cơng nghiệp sản xuất bia   dưới ánh sáng khoa học, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác quy trình   cơng nghệsản xuất bia đang ngày càng trở  nên hồn thiện. Chính vì vậy, bia đã trở  thành loại đồ  uống được  ưa chuộng nhất hiện nay, được sản xuất và tiêu thụ  ngày  nhiều trên phạm vi tồn thế giới.  Ở  Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm (chỉ  khoảng 100 năm), ngành cơng nghiệp  sản xuất bia vẫn còn rất nhiều tiềm năng phát triển. Trong những năm gần đây, nhu   cầu sử dụng bia ở nước ta ngày càng tăng. Rất nhiều nhà máy cũng như cơ sở sản xuất  bia được thành lập trên khắp cả nước nhưng vẫn chưa đáp ứng hết được nhu cầu thị  trường cả về chất lượng cũng như sốlượng. Hơn nữa bia là một ngành cơng nghiệp có   nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân vì nó là ngành sản xuất đem lại lợi   nhuận cao, khảnăng thu hồi vốn nhanh, và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc  gia Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển cơng nghệ  sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ  cấu tổ  chức chặt chẽ  cùng các thiết bị cơng nghệ  hiện đại để  cung cấp cho người tiêu dùng các loại bia có   chất lượng cao, giá thành phù hợp là vơ cùng cần thiết Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy bia năng suất 35triệu lít/năm. Đây  là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị  và tổ  chức hợp lý sẽ  có  khả năng thích ứng linh hoạt với qui mơ sản xuất trung bình, cũng như có khả năng mở  rộng qui mơ sản xuất Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Chương I: Tính Cân Bằng Sản Phẩm 1. Chọn các số liệu ban đầu: Độ bia của sản phẩm :             14 % Tỷ lệ ngun liệu dùng  Malt đại mạch:             80% Ngơ :                      20% Năng suất của nhà máy:  35 triệu lít / năm Các thơng số trạng thái ban đầu của ngun liệu  Độ ẩm của malt: 4% Độ ẩm của ngơ: 10% Độ chiết  của malt: 75% Độ chiết của ngô : 75% Mức hao hụt nguyên liệu qua từng công đọan :  Công  Làm  đoạn Tiêu  0,5 Nghiền 0,5 Nấu  Houblon  lọc hóa 0,5 Lắng  Lên  Lên  trong,  men  men  làm lạnh phụ 0,5 0,5 0,5 Chiết  Lọc  rót,  bia thanh  trùng 0,5 hao (%) Mức hao hụt trong q trình nghiền, nấu, lọc, houblon hóa, lắng trong và làm lạnh tính  theo phần trăm chất khơ của ngun liệu trước đó. Còn mức hao hụt của q trình lên   men, lọc trong bia, chiết rót tính theo phần trăm thể tích trước đó Lượng hoa houblon sử dụng : 2g/lit dịch đường Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục 2. Tính cân bằng vật chất cho 100 kg ngun liệu ban đầu: 2.1. Lượng chất khơ trong ngun liệu  80.(100 4) 76,8 (kg ) 100 20.(100 10) Ngô : 18 (kg ) 100 Malt :  2.2. Lượng ngun liệu còn lại sau làm sạch  + Chất khơ 76,8.(100 0,5) 76,42( kg ) 100 18.(100 0,5) Ngô : 17,91(kg ) 100 Malt : + Nguyên liệu 76,42.100 79,6 (kg ) 100 17,9.100 Ngô : 19,89 (kg ) 100 10 Malt : 2.3.  Lượng ngun liệu  còn lại sau khi nghiền  + Chất khơ 76,42.(100 0,5) 76,04 (kg ) 100 17,91.(100 0,5) Ngô : 17,82 (kg ) 100 Malt : +Nguyên liệu 76,04.100 79,21 ( kg ) 100 17,82.100 Ngô : 19,8 (kg ) 100 10 Malt : Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục 2.4. Lượng chất khô chuyển vào dịch đường sau  khi nấu  76,04.75 57,03 (kg ) 100 17,82.75 Ngô : 13,37(kg ) 100 Malt : Tổng lượng chất khơ chuyển vào dung dịch là : 57,03 + 13,37 =70,4  kg 2.5. Lượng chất khơ còn lại sau  q trình nấu và lọc:  70,4.(100 2) 100 68,99 (kg ) 2.6. Thể tích dịch đường khi đun sơi : Độ  bia theo u cầu là : 14 0. Đây chính là nồng độ  chất khơ của dịch đường sau khi   lắng trong và làm lạnh. Trong q trình houblon hóa do bốc hơi một lượng nước lớn   nên nồng độ dịch đường tăng 1   1,5% so với nồng độ của nó trước đó, chọn giá trị là  1%. Trong q trình làm lạnh và lắng trong, nồng độ  dịch đường tiếp tục tăng lên   khoản 0,4   1,2%, chọn giá trị là 1% Từ đó ta có nồng độ chất chiết trong dịch đường trước khi houblon hóa là : 14 ­ ( 1 + 1 ) = 12 % Khối lượng riêng của dịch đường ở 200C :  = 1048,31 Kg/m3 12% Khối lượng của dịch đường từ 100 kg nguyên liệu ban đầu : 68,99.100 12 574,92 (kg ) Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Thể tích dịch đường khi chưa đun sơi : quy về 200C là     574,92 1048,31 0,548426 (m3 ) 548,426(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 200C   : 1000,77  m3/kg Ở 1000C : 1043,43  m3/kg              Thể tích dịch đường khi đun sơi : 548,426 1043,43 1000,77 571,8 (lít ) 2.7.  Lượng chất khơ còn lại sau khi houblon hóa: 68,99.(100 0,5) 100 68,65 ( kg ) 2.8.  Lượng dịch đường còn lại sau khi houbln hóa:  Theo khối lượng : 68,65.100 12 528,1 (kg ) Khối lượng riêng của dịch  13% ở 200C là 1052,52  kg/m3 Thể tích dịch đường sau khi houblon hóa ở 1000C là  528,1.1043,43 1052,52.1000,77 0,523136(m3 ) 523,136 (lít) Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục 2.9. Lượng chất khơ còn lại sau q trình lắng trong và làm lạnh: 68,65.(100 0,5) 100 68,31 (kg ) 2.10.  Khối lượng dịch lên men từ 100 Kg nguyên liệu ban đầu 68,31.100 14 487,93 (kg ) 2.11. Thể tích của  dịch lên men Khối lượng riêng của dịch đường (theo nồng độ) ở 200C là 1056,77 Kg/m3 Thể tích của dịch đường 14% ở 200C là  487,93.1000 1056,77 461,72 (lít ) Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ  lên men (8 0C) 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.  Thể tích riêng của nước ở 200C là 1000,77.10­6m3/Kg Và ở 80C là 1000,12.10^­6m3/Kg   Như vậy thể tích dịch lên men là: 461,72.1000,12 1000,77 461,42 (lít ) 2.12.  Lượng bia non sau khi lên men chính  461,42.(100 0,5) 100 459,113 (lít) 10 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Thiết bị có lớp áo lạnh dày 150mm, đường kính ngồi của thiết bị là : 2.4. Thiết bị chứa và bão hòa  : Lượng bia sau lọc tối đa đủ cho 1 mẻ là : Thể tích hữu dụng của t.bị bão hòa   : Chọn 4 thùng vừa tàng trữ , vừa bão hòa   Thể tích bia từ 1 thùng là : Với hệ số chứa đầy 80%,thể tích thực của thùng tàng trữ bia là : Chọn thùng chứ bia có thể tích 46 ( Chọn  Thể tích thực của thiết bị bão hòa  39 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Chiều cao của thiết bị bão hòa  là : Chọn khoảng cách từ nền nhà đến thiết bị là 1m, chiều cao thực tế của thiết bị là : Thiết bị có lớp áo lạnh dày 150mm đường kính ngồi của thiết bị là :   3. Chọn thiết bị cho phân xưởng hồn thiện: 3.1. Thiết bị lọc trong bia: Để lọc trong bia ở đây ta chọn 2 thiết bị lọc ống inox hoạt động ln phiên, ngồi ra để  lọc tinh sản phẩm bia chai sử dụng thêm 1 thiết bị lọc ống xốp có cùng năng suất Thiết bị lọc ống inox: Chọn máy Filtrox của Đức sản xuất có các thơng số kỹ thuật: Năng suất: 25 – 180 hl/h Áp suất làm việc tối đa 6at Thùng lọc: đường kính 60cm, cao 1,5m, dung tích 455l, có 44  ống lọc đường kính  2,5cm, trên ống lọc có khoan lỗ đường kính 0,04µm, tổng bề mặt lọc là 8,4  Thùng bột có dung tích 140l, tốc độ khuấy 90v/ph, tốc độ bơm định lượng 200l/h  Thiết bị lọc ống xốp: Chọn máy lọc của Đức sản xuất có các thơng số kỹ thuật:  Năng suất: 25 – 180 hl/h  Áp suất làm việc tối đa 6at 40 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục  Kích thước: đường kính 60cm, cao 1,0m 3.2. Thùng tàng trữ và bão hồ CO2: Để  tàng trữ, bão hồ CO2 và  ổn định bia sau lọc ta sử  dụng 4 thùng chứa thân trụ  đường kính D, đáy cầu: h1 = 0,1D, nắp cầu: h2 = 0,1D, chiều cao thân trụ: H = 1,5D Thể tích của thiết bị: V =   H ( +  )= 1,218 Thể tích hữu ích của thiết bị chiếm 85% tổng thể tích của thiết bị: = 0,85V = 1,035 Lượng bia sau lọc  ứng với một tank lên men cũng chính là  ứng với một ngày nấu là:   115,59( ) Do đó mỗi tank tàng trữ phải chứa được: 115,59/4 = 28,86 ( Ta có:  = 1,035 = 28,86( ) ) Suy ra: D = 3,03(m) Quy chuẩn: D = 3,0m; h1 = 0,3m; h2 = 0,3m; H = 4,5m Chiều cao tồn bộ thiết bị; = H + h1 + h2 =4,8m Chọn khoảng cách từ nền nàh đến đáy thiết bị là 1m Vậy chiều cao tổng thể của thiết bị là: 4,8+ 1= 5,8m Thể tích thực của thiết bị: V = 1,218  = 1,218.3,0= 32,9( ) 41 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngồi của thiết bị:  = D + (100.2) = 3,2m 3.3. Hệ thống chiết bock: Nhà máy dùng chai có dung tích 45(l)  để chứa bia chu kỳ quay vòng là 30 ngày, lượng   chai hao hụt là 4% chu kỳ Lượng vỏ chai cần dùng cho 1 ngày là: 113268,63/ 45 =2517 (bock) Máy rửa bock: Ngày làm việc 12h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất của máy rửa bock cần đạt: 2517/ (12.0,8) = 262,19(bock/h) Chọn máy rửa bock có thơng số kỹ thuật: Năng suất: 270bock/h Kích thước: 1,1m × 2,2m × 2,1m Nhiệt độ nước nóng: 50 – 55˚C Tổn hao nước nóng: 6  Tổn hao nước nguội: 2  /h ở 0,4 at /h ở 0,4 at Cơng suất động cơ: 6 kW Máy chiết bock: Ngày làm việc 12h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy chiết bock cần đạt: 113268,63/ (12.0,8) = 11798,82(l/h) 42 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Chọn máy chiết bock thơng số kỹ thuật: Năng suất 12000 l/h Kích thước máy: 4,15m × 1,6m × 3,85m Số vòi chiết: 3 Khoảng cách giữa 2 vòi: 1,4m Cơng suất: 0,8 kW Áp suất dư: 0,7 at 3.4. Hệ thống chiết chai: Lượng bia chai lớn nhất một ngày sản xuất là 113268,63(l) Chọn chai có dung tích 450ml thì số chai cần dùng một ngày là: 113268,63/ 0,45 = 251708 ( chai) Ngày làm việc 24h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy cần đạt: 251708/ (24.0,80) = 13109 ( chai/h) Chọn máy rửa chai có thơng số kỹ thuật: Năng suất: 15000 chai/h Kích thước: 6,5m × 3,44m × 2,8m Thể tích bể chứa kiềm: 8 Đường kính van xối kiềm: 35mm Chu kì một vòng: 12,9 phút 43 Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục Thời gian nghỉ: 1,9 phút Số bơm: 2 chiếc Năng suất bơm: 10  /h Cơng suất động cơ: 7 kW Chọn máy chiết chai có thơng số kỹ thuật: Năng suất: 15000 chai/h Kích thước: 3,5m × 2m × 3,2m Áp suất khí nén: 2,5 bar Áp suất nước cấp của bơm cao áp: 1 – 2 bar Áp suất CO2 vào: 2,5 – 3 bar Độ chân khơng: 0,85 – 0,97 bar Chọn thiết bị thanh trùng là hầm thanh trùng (tunel) có thơng số kỹ thuật: Năng suất: 15000 chai/h Kích thước 18m × 2,7m × 2,2m Cơng suất lắp đặt 4,1 kW, sử dụng điện áp 3 pha: 400V, 50Hz Áp suất khí nén: 6 – 7 bar, 150 l/ph Hơi 3 – 4 bar, 6 – 8  /h Tiếng ồn: