Nghiên cứu thiết kế và tự động hóa hệ thống thiết bị tách bia thủy phân liên tục bã nấm men bia dưa thừa

` LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả Kiều Văn Bình ` LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới - Cô PGS.TS Quản Lê Hà Ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn dìu dắt em suốt trình thực đề tài - Thầy TS.Đinh Văn Thành Trƣờng Đại Học Công nghệ Đông Á hƣớng dẫn tận tình cho em suốt trình viết giúp em hồn thành luận văn tốt nghiệp Em xin trân thành cảm ơn Ban giám đốc cơng ty cổ phần bia Sài Gịn – Hà Nội, Ban giám đốc tập đồn POLYCO, Thầy Cơ phịng thí nghiệm vi sinh thuộc khoa Cơng Nghệ Thực Phẩm Đặc biệt, xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên giúp đỡ em suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp Hà Nội, ngày tháng 09 năm 2016 Học viên Kiều Văn Bình ` MỤC LỤC MỞ ĐẦU:…………………………………………………………………… ……1 CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan nấm men bia 1.2 Lịch sử phƣơng pháp thu hồi bia 1.2.1 Phƣơng pháp thu hồi giới 1.2.2 Phƣơng pháp thu hồi Việt Nam 1.3 Một số thiết bị tách bia giới 1.3.1 Máy ly tâm nằm ngang tốc độ cao (Sidecanter) 1.3.2 Máy ly tâm trục vít (Decanter) 1.3.3 Hệ thống lọc màng gốm 1.3.4 Máy ly tâm vòi phun Brux 510 Alfalaval 1.4 Các hƣớng tận dụng nấm men bia 12 1.5 Các phƣơng pháp thủy phân 13 1.5.1 Phƣơng pháp hoá học 13 1.5.2 Phƣơng pháp enzym 14 1.6 Ứng dụng dịch thủy phân bã nấm men bia 16 1.6.1 Ứng dụng dịch thủy phân nấm men làm chất điều vị 16 1.6.2 Sử dụng làm môi trƣờng vi sinh vật 19 1.6.3 Bổ sung vào trình nấu bia 20 1.6.4 Sử dụng tạo số sản phẩm chữa bệnh 20 1.7 Cơ sở thiết kế tự động hóa 21 1.7.1 Hệ thống SCADA nhà máy bia 21 1.7.2 Tổng quan điều khiển khả trình PLC 26 1.7.3 Một số hệ thống điều khiển tự động 30 1.7.4 Hệ thống Braumat nhà máy bia 31 ` CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 33 2.2 Nghiên cứu thiết kế tự động hóa hệ thống tách bia nấm men bia 33 2.2.1 So sánh hiệu số phƣơng pháp tách bia từ men thừa 33 2.2.2 Sơ đồ hoạt động hệ thống tách bia 37 2.2.3 Hệ thống tự động hóa tách bia máy ly tâm Brux 510 39 2.2.4 Nguyên lý điều khiển máy tách ly tâm Brux : 40 2.2.5 Nguyên lý điều khiển sản phẩm đầu ra: 40 2.2.6 Chế độ Vệ Sinh ( CIP mode ) 40 2.3 Xác định điều kiện thủy phân bã nấm men bia phƣơng pháp liên tục 41 2.3.1 Vật liệu, thiết bị dụng cụ hóa chất phƣơng pháp nghiên cứu 41 2.3.2 Thiết bị, dụng cụ sử dụng 42 2.3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 43 2.3.4 Quy trình thủy phân liên tục 46 2.3.5 Ảnh hƣởng yếu tố đến hiệu suất trình thủy phân liên tục protein bã men bia Enzyme Flavourzyme 48 2.4 Nghiên cứu thiết kế thiết bị thủy phân bã nấm men bia phƣơng pháp liên tục 49 2.4.1 Cơ sở tính tốn thiết kế 49 2.4.2 Tiêu chuẩn áp dụng tính tốn thiết kế: 49 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 57 3.1 Nghiên cứu thiết kế tự động hóa hệ thống tách bia bã nấm men bia dƣ thừa 57 3.2 Xác định điều kiện thủy phân bã nấm men bia phƣơng pháp liên tục 67 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ E/S ennzyme flavourzyme đến trình thủy phân liên tục potein bã men bia 67 ` 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng pH đến trình thủy phân liên tục protein bã men bia 68 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ đến trình thủy phân liên tục protein bã men bia 69 3.2.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng thời gian đến trình thủy phân liên tục protein bã men bia 70 3.3 Nghiên cứu thiết kế hệ thống thủy phân liên tục bã nấm men bia 71 Thiết bị thủy phân dạng ống chùm 71 PHỤ LỤC 76 ` DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT KG : KieselGuhr - Bột trợ lọc DS : Dry solid - Chất khô HG : High gravity -tỷ trọng cao/nồng độ cao TCA : Trichloroacetic Acid CIP : Cleaning- In -Place : Hệ thống tẩy rửa, vệ sinh khử trùng chỗ YE : Yeast Extract : Dịch chiết nấm men ` DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thành phần men bia ép .3 Bảng 1.2: Chất khơ men bia có thành phần nhƣ sau (%) .4 Bảng 1.3: Hàm lƣợng vitamin nấm men bia sấy khô Bảng 1.4: Thông tin dinh dƣỡng Marmite loại 100g đƣợc sản xuất New zealand .17 Bảng 1.5: Thông tin dinh dƣỡng Vegemite loại 5g đƣợc sản xuất Australia 19 Bảng 1.6: So sánh khả lập trình PLC SIMATIC S7-300 30 Bảng 2.1: Cơ sở so sánh liệu thu hồi bia 33 Bảng 2.2: So sánh hệ thống thu hồi bia 33 Bảng 2.3: So sánh điện tiêu thụ, yêu cầu CIP chi phí đầu tƣ ban đầu 35 Bảng 2.4: Một số chế phẩm enzyme protease 41 Bảng 2.5: Cơ sở tính tốn thiết kế .49 ` DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hình ảnh bã nấm men lấy từ nhà máy bia Sài Gịn- Hà Nội……….……3 Hình 1.2 Mô tả nguyên lý hoạt động máy ly tâm nằm ngang (Sidecanter) Hình 1.3: Máy ly tâm Sedicanter S4E Flottweg Hình 1.4: Mơ tả ngun lý hoạt động máy ly tâm trục vít (Decanter) Hình 1.5: Máy ly tâm trục vít nằm ngang (Decanter) Alfalaval Hình 1.6: Mơ tả ngun lý hoạt động hệ thống lọc màng gốm Hình 1.7: Máy lọc màng gốm Pall Hình 1.8: Mơ tả ngun lý hoạt động máy ly tâm vịi phun BRUX 510 10 Hình 1.9: Máy ly tâm vòi phun BRUX 510 Alfalaval .10 Hình 1.10: Sản phẩm Marmite sản xuất New zeland 17 Hình 1.11: Sản phẩm Vegemite Thơng tin dinh dƣỡng vegemite loại 5g .18 Hình 1.12: Chế phẩm β - Glucan BETA GLUCAN 25: 21 Hình 1.13: Mơ hình phân cấp chức điều khiển 22 Hình 1.14: Các thành phần phần mềm hệ SCADA 25 Hình 1.15: Cấu trúc phần cứng PLC 27 Hình 1.16 Hình 16: Cấu trúc module CPU .27 Hình 1.17: Nguyên lý lập trình tuyến tính 28 Hình 1.18: Nguyên lý lập trình có cấu trúc .30 Hình 1.19: Giao diện Main Menu phần mềm Braumat (thẻ Engineering Tool) 31 Hình 1.20: Giao diện Runtime Braumat 32 Hình 2.1: Sơ đồ P&ID hệ thống tách bia 37 Hình 2.2: Ngun lý Vortex vịi phun xốy lốc 37 Hình 2.3: Hình ảnh thực trình ly tâm 38 Hình 2.4: Hình ảnh Bia men trƣớc sau thu hồi 38 Hình 2.5: Hệ thống tách bia máy ly tâm BRUX 510 .39 Hình 2.6: Nguyên lý điều khiển chất lƣợng đầu vào 39 Hình 2.7: Chế độ Vệ Sinh ( CIP mode ) 40 Hình 2.8: Sơ đồ P&ID hệ thống thủy phân bã nấm men bia Pilot 46 ` Hình 2.9: Hệ thống thủy phân bã nấm men bia pilot 47 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tách bia: 57 Hình 3.2: Giao diện điều khiển hệ thống tách bia: 57 Hình 3.3: Giao diện mô tả thông số điều khiển hệ thống tách bia 58 Hình 3.4: Giao diện điều khiển hệ thống trữ Dịch Men, Men Đặc,và Bia sau tách: 60 Hình 3.5: Giao diện mô tả thông số điều khiển hệ thống dịch men, trữ men .60 Hình 3.6: Giao diện mơ tả thông số điều khiển hệ thống nhận men, trữ men 61 Hình 3.7: Giao diện mơ tả thông số điều khiển hệ thống nhận bia, trữ bia 61 Hình 3.8: Ảnh hƣởng tỷ lệ E/S đến hiệu suất trình thủy phân 67 Hình 3.9: Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất trình thủy phân 68 Hình 3.10: Ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất trình thủy phân 69 Hình 3.11: Ảnh hƣởng thời gian thủy phân đến hiệu suất trình thủy phân 70 Hình 3.12: Sơ đồ P&ID tích hợp hệ thống thủy phân liên tục hệ thống tách bia.71 ` MỞ ĐẦU Theo báo cáo tổng kết hiệp hội Bia – Rƣợu- đại hội lần thứ V (20162020) tổ chức ngày 5/1/2016: Tổng sản lƣợng bia nƣớc năm 2015 3.4 tỷ lít bia, tăng 40.7% so với năm 2010; Phấn đấu đến 2020 sản lƣợng bia ƣớc tính đạt tỷ đến 4,25 tỷ lít bia/ năm [5] Theo sản lƣợng thống kê trên, lƣợng nấm men dƣ thừa từ nhà máy bia lớn Ƣớc tính trung bình 1000 lít bia thu đƣợc 2040 kg nấm men ƣớt, có tải trọng BOD 120.000-140.000 mg/l COD 180.000 – 200.000 mg/l làm ô nhiễm môi trƣờng lớn biện pháp xử lý tốt Hiện 40 - 70% lƣợng bia thu hồi phải xả bỏ với lƣợng men thừa nấm men dƣ thừa từ nhà máy bia phần nhỏ đƣợc bán cho hộ chăn nuôi gia súc sử dụng làm thức ăn trực tiếp.Việc hấp thụ hàm lƣợng protein khó khăn Thu hồi lƣợng bia bị xả bỏ với nấm men phƣơng pháp truyền thống hiệu suất không cao, giải pháp thu hồi lƣợng bia bị xả bỏ máy ly tâm vòi phun Brux 510 tận thu nguồn nấm men bia cách thủy phân, thu sản phẩm giàu axit amin giải pháp có hiệu khơng thu đƣợc sản phẩm có giá trị d ng thực phẩm đem lại hiệu kinh tế cao mà c n góp phần làm giảm nhiễm mơi trƣờng Phƣơng pháp thủy phân gián đoạn thƣờng đƣợc sử dụng song hiệu trình thủy phân c n thấp Nhằm mục đích nâng cao hiệu suất thủy phân nấm men, việc nghiên cứu thiết kế hệ thống thủy phân liên tục đƣợc đặt đề tài nghiên cứu giải pháp tối ƣu hiệu Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế tự động hoá hệ thống thiết bị tách bia, thủy phân liên tục bã nấm men bia dƣ thừa ’’ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu thiết kế tự động hóa hệ thống tách bia bã nấm men bia dƣ thừa - Xác định điều kiện thủy bã nấm men bia phƣơng pháp liên tục - Nghiên cứu thiết kế thiết bị thủy phân bã nấm men bia phƣơng pháp liên tục ` Bồn chứa men thừa Bồn chứa men thừa đƣợc trang bị cánh khuấy - Mối hàn bề mặt trong: đƣợc đánh đạt độ bóng 2B.đến ≤ 0.6 m - Có áo lạnh bảo ôn - Vỏ bọc bảo ôn bồn men thép khơng rỉ, hàn kín đánh bóng - Van lấy mẫu vệ sinh đƣợc - Cân men tự động sử dụng loadcell - Điều khiển nhiệt độ tự động, có kết nối với khu lên men * Đặc tính kỹ thuật chính:  Số lƣợng bồn : 01 tank  Dung tích tổng : 8,6 m3  Dung tích đến vai bồn : m3  Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt : 8,6 m2  Nhà sản xuất : VN * Kết cấu: Bồn đƣợc chế tạo inox 304L: Thân dạng hình trụ, đáy dạng hình nón nắp dạng bombe Kết cấu bồn đảm bảo kỹ thuật, sức bền, mối hàn bên đƣợc mài phẳng đánh bóng đảm bảo kỹ thuật thẩm mỹ, độ bóng đạt 2B Tồn tank đƣợc bọc bảo ôn cách nhiệt polyurethane foam dày 100 mm, phía ngồi lớp cách nhiệt bọc tơn inox dày 2mm, phía đỉnh bồn có cửa vệ sinh, cầu CIP vệ sinh, van an toàn, van chân không, cánh khuấy gắn động liền hộp giảm tốc để khuấy men bồn * Các thông số kỹ thuật: - Thân trụ:  Đƣờng kính :  = 2.000 mm  Chiều cao : H = 2.000 mm  Chiều dày thân : s = mm  Vật liệu chế tạo : inox 304L 62 ` - Đáy bồn:  Dạng hình  Đƣờng kính đáy côn :  = 2.000 mm  Chiều dày : s = mm  Vật liệu chế tạo : inox 304L  Góc đáy : 90o - Nắp bồn:  Dạng hình bombe  Đƣờng kính :  = 2.000 mm  Chiều dày : s = mm  Vật liệu chế tạo : inox 304L - Áo nhiệt lạnh (áo glycol):  Tank có 01 khoang áo lạnh thân  Tôn inox dùng cho áo nhiệt dày mm - Bảo ôn:  Bảo ơn tồn bồn, riêng phần chỏm đỉnh bồn phần cửa vệ sinh không bảo ôn  Vật liệu bảo ôn: Polyurethane foam  Chiều dày cách nhiệt: 100 mm - Bộ phận gá đỡ bồn:  Bồn đƣợc đặt ba chân inox dạng chân trụ Bồn chứa bia sau thu hồi * Đặc tính kỹ thuật chính:  Số lƣợng bồn : 01 tank  Dung tích tổng : 8,6 m3  Dung tích đến vai bồn : m3  Chiều cao tổng : 4.502 mm  Nhà sản xuất : VN 63 ` * Kết cấu: Bồn đƣợc chế tạo inox 304L: Thân dạng hình trụ, đáy dạng hình nón nắp dạng bombe Kết cấu bồn đảm bảo kỹ thuật, sức bền, mối hàn bên đƣợc mài phẳng đánh bóng đảm bảo kỹ thuật thẩm mỹ, độ bóng đạt 2B, phía đỉnh bồn có cửa vệ sinh, cầu CIP vệ sinh, van an toàn, van chân không * Các thông số kỹ thuật: - Thân trụ:  Đƣờng kính :  = 2.000 mm  Chiều cao : H = 2.000 mm  Chiều dày thân : s = mm  Vật liệu chế tạo : inox 304L - Đáy bồn:  Dạng hình  Đƣờng kính đáy :  = 2.000 mm  Chiều dày : s = mm  Vật liệu chế tạo : inox 304L  Góc đáy : 90o - Nắp bồn:  Dạng hình bombe  Đƣờng kính :  = 2.000 mm  Chiều dày : s = 5mm  Góc đỉnh : 130o  Vật liệu chế tạo : inox 304L - Bộ phận gá đỡ bồn:  Bồn đƣợc đặt ba chân inox dạng chân trụ có đảm bảo độ đứng vững cho bồn Bồn chứa men sau ly tâm Bồn chứa men sau ly tâm đƣợc trang bị cánh khuấy - Mối hàn bề mặt trong: đƣợc đánh đạt độ bóng 2B.đến ≤ 0.6 m 64 ` - Có áo lạnh bảo ơn - Vỏ bọc bảo ôn bồn men thép không rỉ, hàn kín đánh bóng - Van lấy mẫu vệ sinh đƣợc - Cân men tự động sử dụng loadcell - Điều khiển nhiệt độ tự động, có kết nối với khu lên men * Đặc tính kỹ thuật chính:  Số lƣợng bồn : 01 tank  Dung tích tổng : 8,4 m3  Dung tích đến vai bồn : m3  Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt : 8,4 m2  : VN Nhà sản xuất * Kết cấu: Bồn đƣợc chế tạo inox 304L: Thân dạng hình trụ, đáy dạng hình nón nắp dạng bombe Kết cấu bồn đảm bảo kỹ thuật, sức bền, mối hàn bên đƣợc mài phẳng đánh bóng đảm bảo kỹ thuật thẩm mỹ, độ bóng đạt 2B Tồn tank đƣợc bọc bảo ôn cách nhiệt polyurethane foam dày 100 mm, phía ngồi lớp cách nhiệt bọc tơn inox dày 2mm, phía đỉnh bồn có cửa vệ sinh, cầu CIP vệ sinh, van an tồn, van chân khơng, cánh khuấy gắn động liền hộp giảm tốc để khuấy men bồn * Các thông số kỹ thuật: - Thân trụ:  Đƣờng kính :  = 2.000 mm  Chiều cao : H = 2.000 mm  Chiều dày thân : s = mm  Vật liệu chế tạo : inox 304L - Đáy bồn:  Dạng hình  Đƣờng kính đáy :  = 2.000 mm  Chiều dày : s = mm 65 `  Vật liệu chế tạo : inox 304L  Góc đáy : 90o - Nắp bồn:  Dạng hình bombe  Đƣờng kính :  = 2.000 mm  Chiều dày : s = mm  Vật liệu chế tạo : inox 304L - Áo nhiệt lạnh (áo glycol):  Tank có 01 khoang áo lạnh thân  Tôn inox dùng cho áo nhiệt dày mm - Bảo ơn:  Bảo ơn tồn bồn, riêng phần chỏm đỉnh bồn phần cửa vệ sinh không bảo ôn  Vật liệu bảo ôn: Polyurethane foam  Chiều dày cách nhiệt: 100 mm - Bộ phận gá đỡ bồn:  Bồn đặt ba chân inox dạng chân trụ 66 ` 3.2 Xác định điều kiện thủy phân bã nấm men bia phƣơng pháp liên tục 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ E/S ennzyme flavourzyme đến trình thủy phân liên tục potein bã men bia Nồng độ Enzyme (U/g) Hiệu Suất thủy phân % 47.28 54.64 11.3 8.5 7.1 6.5 5.1 54.69 53.68 50.35 Hình 3.8: Ảnh hưởng tỷ lệ E/S đến hiệu suất trình thủy phân Theo Hình 3.8: Khi bổ sung tỷ lệ E/S 5,1 (U/g) hiệu suất đạt 47,28% Khi bổ sung tỷ lệ E/S 6,5 (U/g) hiệu suất đạt 50.35% Khi tăng tỷ lệ E/S lên 7,1 (U/g) hiệu suất thủy phân có gia tăng nhanh đạt 53,68% Khi tăng tỷ lệ E/S lên 8,5 (U/g) hiệu suất thủy phân có gia tăng nhanh đạt 54,69% Sau đó, gia tăng chậm lại, mặn dù tỷ lệ E/S tăng lên 11,3 (U/g) hiệu suất thủy phân tăng lên 54,64% Do chọn tỷ lệ E/S 8,5 U/g 67 ` Nghiên cứu ảnh hƣởng pH đến trình thủy phân liên tục protein bã 3.2.2 men bia 60 50 40 30 20 10 Hiệu suất thủy phân (%) pH 46.32 6.5 54.69 52.3 7.2 49.15 7.5 Hình 3.9: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất trình thủy phân Theo Hình 3.9: Khi pH=6,5 hiệu suất đạt 46,32% Khi tăng pH=7 hiệu suất thủy phân gia tăng nhanh đạt 54,69%, tiếp tục tăng pH=7.2 hiệu suất thủy phân đạt 52.3% Khi tiếp tục tăng pH lên 7.5 thi hiệu suất thủy phân lại giảm 49,15 % Do đó, chúng tơi chọn giá trị pH 68 ` 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ đến trình thủy phân liên tục protein bã men bia 70 60 50 40 30 20 10 Hiệu suất thủy phân (%) Nhiệt độ (°C) 48.76 45 53.44 50 53.51 52 53.87 53 53.96 55 47.95 58 Hình 3.10: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất trình thủy phân Theo Hình 3.10: Khi nhiệt độ 450C hiệu suất đạt 48,76% Khi nhiệt độ tăng lên 500C hiệu suất thủy phân có gia tăng nhanh đạt 53,44%, tiếp tục tăng nhiệt độ lên 520C hiệu suất thủy phân đạt 53.51%, Khi tiếp tục tăng nhiệt độ lên 530C hiệu suất đạt 53.87%, Khi tiếp tục tăng nhiệt độ lên 550C hiệu suất đạt 53.96%, tiếp tục tăng nhiệt độ 580C hiệu suất lại giảm cịn 47,95 % Do đó, chọn nhiệt độ tối ƣu 550C 69 ` 3.2.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng thời gian đến trình thủy phân liên tục protein bã men bia 60 50 40 30 20 10 Hiệu suất thủy phân (%) 44.23 46.18 53.96 53.98 54.01 Thời gian thủy phân (h) 10 Hình 3.11: Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến hiệu suất trình thủy phân Theo Hình 3.11: Trong khoảng thời gian từ – giờ, hiệu suất thủy phân tăng liên tục từ 44,23% - 53,96% Khi tăng thời gian lên 10 hiệu suất thủy phân tăng chậm, khơng đáng kể Do đó, chúng tơi chọn thời gian thích hợp Nhƣ vậy, qua trình nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng tới trình thủy phân liên tục protein bã men bia, chọn đƣợc thơng số cơng nghệ phục vụ cho q trình thiết kế hệ thống quy mô công nghiệp nhƣ sau: Tỷ lệ E/S 8,5 U/g, pH = 7, nhiệt độ thủy phân 550C, thời gian thủy phân giờ, trình thủy phân liên tục dƣới điều kiện hiệu suất thủy phân đạt đƣợc 54,69% 70 ` 3.3 Nghiên cứu thiết kế hệ thống thủy phân liên tục bã nấm men bia IN PANEL AIR Barg polyco Alfalaval FIT PI DN50 YEAST/ CIP QT FE PI QE DN50 PROCESS OR CLEANING LIQUID OR SAFETY LIQUID WATER DN40 460c FIT FIT DAW Barg - 40hl/h KHÍ CO2 SAFETY OUTLET + DRAIN 50 HL/H CONCENTRATED OR YEAST CLEANING LIQUID RETURN FE DN50 222-2 Alfalaval polyco DN15 DN40 WATER Barg - 250 l/h 302-2 DW502 Barg - 40hl/h, 3kw FI Y FE DW501 DN15 NU ? C BÀI KHÍ PIT DN40 DN15 FIT FI CO2 400 l/h@ barg 220-2 CLEANING LIQUID CENTRIENGATE OR BEER 460d DRAIN 50 hl/h FE 511 DN50 DN15 Y 302-1 525-1 405-1 460e 511-1 DN15 Barg - 500l/h 222-1 405-2 DN15 201-1 DN15 COOLING LIQUID WATER COLD WATER DN50 DN50 220-1 DN50 NU ? C glycol H? I Y DRAIN glycol C?P DN40 lsh DN40 lsh TANK CH? A MEN SAU LY TÂM 70HL TET TIS TANK CH? A D?CH BIA SAU LY TÂM 70HL TET TIS Ø 5mm Ø 5mm Ø 5mm 302 411 525 511 GS DN40 DN40 DN40 M DN50 lsh TANK CH? A D?CH MEN 70HL CIP RETURN FROM BEER LINE FLUSHING LIQUID 3,0kw M DAW HERMETIC SEAL DN40 DN40 DN25 DN50 CO2 HERMETIC SEAL 2,2kw COOLING LIQUID DN50 DN25 DN50 DN40 CIP L?NH C?P DN65 DN25 CO2 DN40 DN50 DN50 DN40 DN40 DN40 DN50 813 405 TET TIS NU? C C?P TT SOLIDS ST let DN15 DN50 MEN TH? A LE LEL DN65 DN50 DN65 YT DN50 1,1kw DRAIN YT let DN15 LE LEL DN40 let DN15 N380 5,5kw DN50 LSH DN50 463 406 460b 460a 321 381 TANK NU? C NÓNG glycol H? I 70HL TET CIP/ YEAST glycol C?P 2,2kw DN40 DN50 DN25 DN25 DN50 FZAF68B-M100L4 2,2KW/30V/P DN50 DN50 DN25 CIP nóng h?i DN40 DN40 TANK B? O QU?N MEN 70HL TANK B? O QU?N MEN 70HL 2,2kw pid-04-01 TRANG 13 DN40 DN40 M TIS TET TANK MEN TH?I 100hl CIP NÓNG H? I ÐU? NG THU H? I MEN DN50 pid-07-01 TET TIS TRANG 16 DN15 TIS let DN50 DN50 DN50 M DN40 DN40 DN40 DN40 DN50 COOLING OUT 500 l/h CIP H? I DN50 LE LEL H? TH? NG CÔ Ð?C DN15 DN25 DN25 DN50 DN50 2,2kw UV KHÍ VƠ TRÙNG wi wet wet wi NOVAlobe 30/0.33-SS-DIN 11651-50-2.2-4 2.2KW m3/h 50mH2O DN25 DN25 DN25 DN25 DN25 DN25 DN25 DN25 DN50 DN50 co2 CIP cÊp DN25 L?c KG DN40 CHUY?N RA NGOÀI DN40 MEN TH?I DN40 DN50 DN25 DN40 DN25 DN50 DN50 Tõ tank lªn men DN50 Tõ tank lªn men GS GS DN50 DN50 CIP DN50 Ð?NH LU ? NG MEN DN50 DN40 DN50 DN50 DN50 CIP C?P NHÀ MEN DN40 SC DN40 DN50 DN50 pid-02-06 DN40 TRANG 08 DN50 DN50 CIP DN50 DN50 LEL LE DN50 DN50 DN50 DN50 DN50 NU ? C L?NH 2°c DN50 T? thi?t b? lên men Blending Pump 21 GSHE 40-125/22 2.2k w 25m3/h 15mH2O CIP NÓNG H? I ÐU? NG THU H? I MEN pid-04-01 TRANG 13 DN40 THI?T B?HI?N H? U POLYCO C?P CƠNG TY C? PH?N BIA SÀI GỊN - H N? I Địa chỉ: 24 Đại Cồ Việt - Hà Nội CH? C V? pid-02-06 DN50 Công ty Cơ nhiệt điện lạnh Bách Khoa CH? é?U TU: CễNG TY C? PH?N BIA SÀI GÒN - HÀ N? I CIP H? I Ð?NH LU ? NG MEN CTHÐQT TRANG 07 H? VÀ TÊN NGÀY THÁNG: CH? KÝ: H? TH? NG TÁCH BIA PGS.TS ÐINH VAN THU?N THI? T K? KS KI?U VAN BÌNH V? KS.KI?U VAN BÌNH CƠNG ÐO?N: T? L? : N/A KI?M TRA KS PH?M TU?N ANH TGÐ TS ÐINH VAN THÀNH KT B? N V? A3 TÊN B?N V? PID-THB-02 SO Ð? NGUYÊN LÝ H? TH? NG TÁCH BIA S? T? : TRANG S? : 01/01 L? N IN: 01 PLOT DATE: 01/2016 Hình 3.12: Sơ đồ P&ID tích hợp hệ thống thủy phân liên tục hệ thống tách bia - Thiết kế hoàn thiện hệ thống P&ID thủy phân liên tục bã nấm men bia tích hợp với hệ thống tách bia ( phần màu đỏ hình 3.12) - Tích hợp hệ thống thủy phân với hệ thống hữu nhà máy bia - Tính tốn thiết kế đƣợc thiết bị thủy phân liên tục dạng ống chùm Thiết bị thủy phân dạng ống chùm * Thiết bị thủy phân liên tục kiểu ống chùm dạng nằm ngang có cơng suất phù hợp, có bơm đƣờng tuần hồn; + Đƣờng kính thiết bị: 288 + Ống trao đổi nhiệt: inox 316L + Các chi tiết khác: inox 304 / inox 316L + Diện tích trao đổi nhiệt: m2 + Thiết bị đƣợc bảo ôn thuỷ tinh bọc bên Inox 304 71 ` KẾT LUẬN Đã tính tốn hệ thống thiết bị tự động hóa cho hệ thống tận dụng bã men bia thu hồi bia, thiết bị hoàn toàn đáp ứng đƣợc yêu cầu triển khai quy mô công nghiệp nhà máy bia Sài Gòn – Hà Nội tiền để để triển khai rộng rãi nhà máy bia nƣớc - Đã lựa chọn sử dụng thiết bị thu hồi bia máy ly tâm tốc độ cao BRUX 510 Alfalaval phƣơng án tối ƣu cho việc tách bia men dƣ thừa - Đã viết chƣơng trình chạy tự động tích hợp với hệ thống hữu nhà máy bia Sài Gòn – Hà Nội - Đã thiết lập đƣợc thông số điều khiển tự động bao gồm: Thời gian chờ, Dòng điện máy ly tâm, tốc độ quay máy ly tâm, áp suất nƣớc khí, lƣu lƣợng nƣớc 2.0 _Thời gian chờ 08.01Current[A]: 10.0 _D ng điện máy ly tâm 08.01Speed[rpm]: 1440 _Tốc độ quay máy ly tâm 08.01FQET01[hl/h]: 220 _Lƣu lƣợng nƣớc 08.01PET01[hl/h]: 3.0 _Áp suất nƣớc DA Time[Min] : Đã nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng tới trình thủy phân liên tục protein bã men bia, lựa họn đƣợc thông số cơng nghệ phục vụ cho q trình thiết kế hệ thống thủy phân nấm men liên tục nhƣ sau: Tỷ lệ E/S 8,5 U/g, pH = 7, nhiệt độ thủy phân 550C, thời gian thủy phân giờ, trình thủy phân dƣới điều kiện hiệu suất thủy phân đạt đƣợc 54,69% Đã tính tốn thiết kế đƣợc thiết bị thủy phân bã nấm men liên tục dạng ống chùm để đƣa vào vận hành hệ thống Đã thiết kế P&ID hệ thống thiết bị thủy phân dạng ống chùm tích hợp với hệ thống có nhà máy bia Sài Gịn – Hà Nội 72 ` TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền, Đỗ Thị Giang, Trần Thị Luyến, (1998), Công nghệ enzym NXB Nơng Nghiệp, TP Hồ Chí Minh Trinh Chất, Lê Văn Uyển, (2006), Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí Nhà xuất Giáo Dục, Tập 1, Tr 18-19 Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn Thị Hiền, Ph ng Gia Tƣờng, (1997), Thực hành hoá sinh học NXB Giáo dục Tống Thị Anh Đào, Lê Văn Nhƣơng, Nguyễn Đức Lƣợng,(1999), “Thu nhận enzym superoxit dismutaza theo công nghệ nghiền tế bào Saccharomyces cerevisiae” Tạp chí Khoa học Công nghệ, 37(5): tr 20 -25 B.Hân, (2016), “Ngƣời Việt uống 3,4 tỷ lít bia, 70 triệu lít rƣợu”(Việtnamnet) Quản Lê Hà, (1999), Nghiên cứu số đặc tính ứng dụng hệ enzym thuỷ phân tinh bột protein sản xuất đồ uống Luận án tiến sĩ ngành Công nghệ sản phẩm lên men nƣớc uống khơng có rƣợu Trƣờng ĐHBK Hà Nội Nguyễn Thị Hiền, Lê Thanh Mai, Lê Thị Lan Chi, Nguyễn Tiến Thành, Lê Viết Thắng (2007) Khoa học- công nghệ Malt & Bia, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật , 412 trang Nguyễn Thị Hiền, Từ Viết Phú, Trần Thanh Đại (2010) Phân tích thực phẩm, Nhà xuất Lao Động, Hà Nội, Tr 69-74 Vƣơng Thị Việt Hoa, Nguyễn Hải Sự, Đặng Ngọc Thuỳ Dƣơng, (2005), Tận dụng men dƣ thừa từ nhà máy bia để sản xuất yeasts extract bột dùng môi trƣờng ni cấy vi sinh Tạp chí khoa học kỹ thuật Nơng Lâm nghiệp, TP Hồ Chí Minh, (2) 10 Nguyễn Văn Hồng, 2004 Báo cáo tuyển tập hội nghị khoa học Nghiên cứu sản xuất chế phẩm enzym protease dùng để thay số chất xúc tác hoá học cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh 11 Nguyễn Trọng Khng, Hồ Lê Viên, (1992), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Tập 1, Tr 577-558 73 ` 12 Lê Thanh Mai, Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu Thuỷ, Nguyễn Thanh Hằng, Lê Thị Lan Chi, (2005), Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, tr19 13 Lê Văn Việt Mẫn, Trần Thâm Minh Hoàng, Nguyễn Ngọc Tuyết Sƣơng, (2006), “Nghiên cứu trình tự phân bã nấm men bia để thu nhận chế phẩm invertase”, Tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ, (12) 14 Lƣơng Đức Phẩm, (2005) Nấm men công nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, Tr.10-40 15 Lê Xuân Phƣơng, (2001), Vi sinh vật công nghiệp NXB Xây dựng, Hà Nội, Tr.49-56 16 Hoàng Minh Sơn, (2006), Cơ sở hệ thống điều khiển trình NXB Bách Khoa Hà Nội, Tr 30-65 17 Tiêu chuẩn TCVN 8366-2010, Bình chịu áp lực – Yêu cầu thiết kế chế tạo 18 Tiêu chuẩn TCVN 6008-2010, Thiết bị áp lực mối hàn Yêu cầu kỹ thuật phƣơng pháp kiểm tra 19 http://www.foodnk.com/cac-phuong-phap-thuy-phan-protein-trong-cong-nghethuc-pham.html 20 http://www.chemistryexplained.com/Hy-Kr/Hydrolysis.html TÀI LIỆU TIẾNG ANH 21 Aventine Renewable Energy, Inc, (2003), Perkin Brewers Dried Yeast 62-P Nutritional Information, pp 35-39 22 Anna Halász, Radomir Lásztity,(1991), Use of yeast biomass in food production CRC press, Boca Raton Ann Arbor Boston 23 B Liaset, E Lied, M Espe (2000), “Enzymatic hydrolysis of by-products from the fish-filleting industry; chemical characterisation and nutritional evaluation”, Journal of the Science of Food and Agriculture 80, pp 581-589 24 Carl C.Lindegren, (1949), The yeast cell Educat.publ 74 ` 25 De-Song Tang, Ying-Juan Tian, Yuan-Zhe He, Lin Li, Song-Qing Hu and Bing Li, Optimisation of Ultrasonic-assisted Protein Extraction from Brewer's Spent Grain, Czech J Food Sci Vol 28, 2010, No 1:pp 9–17 26 F.G Walter, (1953), The manufacture of compressed yeast Chapman and Hall 27 L.A.Vallous, M.A.Gravrielidou, T.D.Karapantsios, M.Kostoglou, -Performance of a double drum dryer for producing pregelatinized maize starchses,Journal of Food Engineering Vol 51, (2002)171- 183 28 Man-Jin in, Dong Chun Kim, and Hee Jeong Chae , Downstream Process for the production of yeast extract Using Brewer’s yeast cell , Biotechnology and Bioprocess Egineering 2005, 10, pp.85-90 75 ` PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bản vẽ bồn chứa men thừa Phụ lục 2: Bản vẽ bồn chứa dịch bia sau ly tâm Phụ lục 3: Bản vẽ bồn chứa men sau ly tâm Phụ lục 4: Bản vẽ thiết kế thiết bị thủy phân liên tục Phụ lục 5: Bản vẽ mặt tổng thể nhà máy Bia Sài Gòn – Hà Nội Phụ lục 6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tách bia từ men thải Phụ lục 7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tách bia thủy phân liên tục 76 ... thiết kế tự động hóa hệ thống tách bia bã nấm men bia dƣ thừa - Xác định điều kiện thủy bã nấm men bia phƣơng pháp liên tục - Nghiên cứu thiết kế thiết bị thủy phân bã nấm men bia phƣơng pháp liên. .. tài nghiên cứu giải pháp tối ƣu hiệu Tên đề tài: ? ?Nghiên cứu, thiết kế tự động hoá hệ thống thiết bị tách bia, thủy phân liên tục bã nấm men bia dƣ thừa ’’ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu thiết. .. 3.1 Nghiên cứu thiết kế tự động hóa hệ thống tách bia bã nấm men bia dƣ thừa 57 3.2 Xác định điều kiện thủy phân bã nấm men bia phƣơng pháp liên tục 67 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng