thiết kế phân xưởng lên men của nhà máy bia năng suất 10 triệu lítnăm

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Mục lục LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU Phần 1: Lập luận kinh tế Tình hình sản xuất tiêu thụ bia giới Việt Nam Chọn địạ điểm nhà máy Nguyên liệu Vùng tiêu thụ sản phẩm Nguồn cung cấp điện, nước,lạnh Nhiên liệu 7 Nguồn nhân lực Giao thông vận tải Vệ sinh môt trường xử lý nước thải Phần 2: Lựa chọn dây chuyền công nghệ Chọn tiêu chất lượng bia 1.1 Chỉ tiêu cảm quan 1.2 Chỉ tiêu thành phần hóa học 1.3 Chỉ tiêu vi sinh vật Chọn chủng nấm men phương pháp lên men 10 2.1 Chọn chủng nấm men 10 2.2 Chọn phương pháp lên men 10 Chon thiết bị lọc bia .11 3.1 Máy lọc khung 11 3.2 Máy lọc đĩa 11 3.3 Máy lọc nến 11 Phần : Quy trình cơng nghệ thuyết minh quy trình cơng nghệ 13 Quy trình cơng nghệ .13 Thuyết minh dây chuyền sản xuất 14 2.1 Nhân giống nấm men .14 GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men 2.2 Q trình lên men 15 2.3 Tàng trữ 17 2.4 Lọc bia 18 2.5 Bão hòa CO2 18 2.6 Hoàn thiện sản phẩm .19 Phần 4: Cân sản phẩm 20 Chọn số liệu ban đầu 20 Tính cân sản phẩm cho 100 lít bia 21 2.1 Tính lượng bia dịch đường qua giai đoạn: 21 2.2 Tính nguyên liệu: 22 2.3 Tính lượng men giống 22 2.4 Tính bột trợ lọc diatomit 22 2.5 Sản phẩm phụ 22 Phần :Lập kế hoạch sản xuất .25 Phần 6:Tính Thiết Bị Trong Phân Xưởng Lên Men .26 Chọn thiết bị lên men 26 Chọn thiết bị nhân men giống 28 2.1 Tính thùng nhân giống cấp 28 2.2 Thùng nhân giống cấp 29 Thiết bị rửa men sữa .30 Thùng bão hòa CO2 31 Máy Lọc Bia 32 Bơm 32 6.1 Bơm men giống .32 6.2 Bơm lọc 33 KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, e nhận giúp đỡ hướng dẫn tận tình PGS.TS Lê Thanh Mai trình làm đồ án Cô truyền đạt kiến thức chuyên môn hướng dẫn cách làm việc kế hoạch Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Cô Do kiến thức chun mơn cịn hạn chế e chưa có kinh nghiệm thực tế nên đồ án e có nhiều thiếu sót Em mong nhận góp ý Cơ Lê Thanh Mai thầy cô khác viện để kiến thức e hoàn thiện Một lần nữa, e xin chân thành cảm ơn cô người! Hà Nội, ngày 28 tháng 12 năm 2014 Sinh viện thực Đoàn Thị Mai GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men LỜI MỞ ĐẦU Bia loại đồ uống giải khát ưa chuộng nước ta giới Bia có màu sắc, hương vị đặc trưng, dễ dàng phân biệt với loại đồ uống khác 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 hoá, giúp thể khoẻ mạnh dùng với liều lượng thích hợp đặc biệt cịn có tác dụng làm giảm nhanh khát người uống nhờ đặc tính bão hồ CO2 Theo nghiên cứu nhà khoa học, bia đời từ khoảng 7000 năm trước Công nguyên, bắt nguồn từ lạc cư trú ven bờ sơng Lưỡng Hà, sau truyền sang châu lục khác thơng qua q trình trao đổi, bn bán lạc Trong q trình tìm kiếm nguyên liệu phụ để tăng chất lượng cho bia, người ta nhận thấy hoa houblon mang lại cho bia hương vị đặc biệt nhiều đặc tính quý giá Hiện nay, hoa hublon nguyên liệu thay sản xuất bia Đến kỷ XIX Louis Pasteur xuất sách bia tạo ngành công nghiệp sản xuất bia ánh sáng khoa học, với phát triển ngành khoa học khác quy trình cơng nghệ sản xuất bia ngày trở nên hồn thiện Chính vậy, bia trở thành loại đồ uống ưa chuộng nay, sản xuất tiêu thụ ngày nhiều phạm vi toàn giới Ở Việt Nam, bia xuất chưa lâu (chỉ khoảng 100 năm), ngành cơng nghiệp sản xuất bia cịn 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 Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề lợi ích việc phát triển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng nhà máy bia với giá thành phù hợp đảm bảo chất lượng, giá trị dinh dưỡn điều vô cần thiết Trong đồ án em trình bày thiết kế phân xưởng lên men nhà máy bia suất 10 triệu lít/năm GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Phần 1: Lập luận kinh tế Tình hình sản xuất tiêu thụ bia giới Việt Nam Trong loại đồ uống, bia ưa chộng, phổ biến rộng rãi giới sản lượng tiêu thụ lớn ngày tăng Ở nước phát triển Đức, Đan Mạch, Ba Lan,Mỹ… ngành công nghệp sản xuất bia phát triển, sản lượng bia Đức, Mỹ đạt 10 tỉ lít/năm Cơng nghệ sản xuất bia nước thâm nhập vào thị trường nhiều nước giới có Việt Nam Mức tiêu thụ bình quân nước cao khoản 100 lít/ người/năm Các nước Á Đơng có mức tiêu thụ bia chưa cao bình qn khoảng 20 lít/ người/năm ngọai trừ số nước Nhật Bản đạt 50 lít/người/năm Nhưng thị trường đông dân cư, sản lượng bia Trung Quốc Nhật Bản gần sản lượng bia Đức, Mỹ Ở Việt Nam, bia xuất từ đầu kỉ XX nước nằm vùng nhiệt đới cận xích đạo, đời sống vật chất tinh thần người dân nâng cao tạo điều kiện thuận lợi để ngành công nghiệp bia tồn ngày phát triển Theo số liệu thống kê, tốc độ tiêu thụ bia người Việt Nam 10 năm qua tăng 200% Cụ thể, năm 2003, sản lượng bia nước đạt 1,29 tỷ lít, năm sau (2008) vượt mốc tỷ năm 2012 lên mức gần tỷ lít Theo đó, cơng ty nghiên cứu thị trường Euromonitor International đánh giá, Việt Nam nước tiêu thụ bia hàng đầu Đơng Nam Á, giữ vị trí nước thứ ba có sản lượng tiêu thụ bia cao châu Á, sau Nhật Bản, Trung Quốc nằm nhóm 25 quốc gia uống bia nhiều giới với sản lượng tiêu thụ tăng 15% năm Ước tính trung bình, người dân Việt Nam năm qua tiêu thụ hết 28 - 30 lít bia Và theo dự báo quan lập quy hoạch, đến năm 2015, Việt Nam sản xuất tiêu thụ 4,2 – 4,4 tỉ lít bia, bình qn 45 – 47 lít/người/năm Mười năm sau đó, người Việt Nam uống bình qn 60 – 70 lít bia/năm Từ ban đầu có nhà máy bia nhà máy bia Hà Nội nhà máy bia Sài Gòn, theo Bộ Kế hoạch Đầu tư, nước có khoảng 350 sở sản xuất bia đặt trụ sở khắp tỉnh, thành tiếp tục tăng số lượng Trong danh sách này, 20 nhà máy đạt công suất 20 triệu lít, 15 nhà máy cơng suất lớn 15 triệu lít tới 268 sở có lực sản xuất triệu lít năm Các nhà máy áp dụng nhiều tiến khoa học công nghệ, lắp đặt trang thiết bị công nghệ đại, tiên GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men tiến nhằm tăng suất chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng số lượng chất lượng ngày tăng cao Vào thời điểm kinh tế khó khăn, doanh số bán hàng hãng bia danh tiếng thị trường giới giảm, riêng thị trường Việt Nam tăng vọt Điều cho thấy nhu cầu tiêu dùng bia Việt Nam cao nhà máy sở sản xuất bia Việt Nam chưa đáp ứng hết nhu cầu thị trường trường chất lượng số lượng Do vậy, với lợi mình, ngành cơng nghiệp bia có nhiều tiềm để phát triển Việt Nam Chọn địạ điểm nhà máy Địa điểm xây dựng nhà máy khu công nghiệp Tiên Sơn- Bắc Ninh Ngày 18/12/1998 Thủ tướng Chính phủ ký Quyết định số 1129/QĐ-TTg để thành lập khu công nghiệp Tiên Sơn giao cho Tổng Công ty VIGRACERA làm chủ đầu tư Đây khu cơng nghiệp mới, diện tích rộng, đầu tư quan tâm, có nhiều tiềm để phát triển Các khu dân cư đô thị mở rộng gần nhà máy Xây dựng nhà máy bia hỗ trợ cơng ăn việc làm cho người lao động giải nhu cầu uống chỗ Khu công nghiệp Tiên Sơn có diện tích 350 ha, có vị trí địa lý tự nhiên hệ thống giao thông ưu thuận tiện cho lưu thông Khu công nghiệp nằm tam giác tăng trưởng kinh tế Hà Nội – Hải Phịng – Quảng Ninh, phía Nam giáp xã Hoàn Sơn Quốc lộ 1A Lạng Sơn, phía Bắc giáp Quốc lộ 1A cũ tuyến đường sắt quốc gia, phía Đơng giáp kênh nước phục vụ nơng nghiệp xã Nội Duệ, phía Tây giáp xã Đồng Nguyên đường tỉnh lộ 295 Từ Khu công nghiệp Tiên Sơn theo Quốc lộ 18A phía Đơng đến cảng biển nước sâu Cái Lân, phía Tây đến sân bay quốc tế Nội Bài Khu công nghiệp cách sân bay quốc tế Nội Bài: 30 km, cảng biển nước sâu Cái Lân (TP Hạ Long): 120 km, cảng biển Hải Phòng: 100 km, cửa Lạng Sơn: 120 km, trung tâm Thủ đô Hà Nội: 22 km Địa hình khu cơng nghiệp phẳng, điều kiện địa chất tương đối ổn định phù hợp cho việc xây dựng nhà máy công nghiệp Nguyên liệu Ngun liệu sản xuất bia malt Ngồi có nguyên liệu thay gạo số nguyên liệu phụ trợ khác hoa houblon, nấm men,… Malt hoa houblon nhập từ Đức, Pháp Malt nhập theo lơ, cịn houblon nhập dạng hoa cao, hoa viên GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Khu công nghiệp Tiên Sơn cách cảng biển nước sâu Cái Lân 128km, cảng biển Hải Phòng 122km, cửa Lạng Sơn 136km nên thuận tiện cho việc nhập malt hoa houblon nhà máy Nguyên liệu thay gạo mua tỉnh lân cận Hà Tây, Hưng Yên, Nam Định, Thái Bình… với giá thành hợp lý vận chuyển tơ nhà máy Có thể mua men giống viện công nghệ thực phẩm tự nhân giống mua nấm men từ nước Các nguyện liệu khác chủ yếu mua cơng ty hóa chất nước Vùng tiêu thụ sản phẩm Khu công nghiệp cách trung tâm Hà Nội 22 km nên thuận cho việc cung cấp sản phẩm cho nội thành Bia nhà máy sản xuất cung cấp phần tỉnh Bắc Ninh, lại cung cấp cho Hà Nội số tỉnh miền Bắc Sản phẩm chiết bock , vận chuyển tơ đến đại lý nhà máy Nguồn cung cấp điện, nước,lạnh Sử dụng điện lưới có khu cơng nghiệp, mạng lưới cung cấp 24/24 để bảo đảm nhà máy cần có thêm trạm biến máy phát điện dự phòng Nhà máy sử dụng phần nước từ khu công ngiệp, đồng thời thiết kế hệ thống giếng khoan, tất xử lý lọc, làm mềm nước để dùng cho sản xuất hoạt động khác nhà máy Nước nấu bia cần đáp ứng tiêu công nghệ nên cần phải qua hệ thống xử lý kĩ thuật trước cấp cho sản xuất Nhà máy cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO cấp khí nén phù hợp với công suất nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản xuất nhà máy Hệ thống lạnh sử dụng tác nhân lạnh NH hay Freon, chất tải lạnh sử dụng glycol hay nước muối Nhiên liệu Nhiên liệu sử dụng nhà máy cho nồi cung cấp cho việc nấu nguyên liệu, trùng Nhiên liệu sử dụng than lấy từ nhà máy cung cấp nhiên liệu gần GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đồn Thị Mai-KTTP2-K56 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Nguồn nhân lực Khu công nghiệp có giao thơng thuận tiện gần thành phố Bắc Nình, thành phố Hà Nội nên có nguồn nhân lực dồi Ngồi ra, khu cơng nghiệp cịn có nơi cho cơng nhân nên tuyển cơng nhân từ lao động phổ thông tỉnh lân cận Giao thông vận tải Nằm sát quốc lộ gần quốc lộ nên giao thông thuận tiện cho chuyển nguyên nhiên liệu nhà máy phân phối sản phẩm Ngồi cịn cách cảng Cái Lân, Hải Phòng khoản 100km nên thuận tiện cho việc nhập nguyên liệu phục vụ cho sản xuất Vệ sinh môt trường xử lý nước thải Xây dựng khu xử lý nước để xử lý nước thải tránh gây ô nhiễm môi trường xung quanh GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Phần 2: Lựa chọn dây chuyền công nghệ Chọn tiêu chất lượng bia 1.1 Chỉ tiêu cảm quan Tên tiêu Màu sắc Vị Mùi Bọt Yêu cầu Màu vàng rơm, sáng, óng ánh Có vị đắng dịu hoa houblon, khơng có vị lạ Khơng có mùi lạ, có mùi thơm đặc trưng malt vàng hoa houblon Trắng, mịn xốp, thời gian giữ bọt khoảng 2-3 phút 1.2 Chỉ tiêu thành phần hóa học Tên tiêu Độ axit, ml NaOH 1N trung hòa hết 100ml bia đuổi hết CO2 Hàm lượng diaxetyl,(mg/l) Hàm lượng etanol (%V) GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 Mức < 1,8 < 0,2 3,6 ± 0,2 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men 100Bx Hàm lượng chất hòa tan ban đầu 1.3 Chỉ tiêu vi sinh vật Tên tiêu Tổng số vi sinh vật hiếu khí Coliforms E.coli Clostridiom perigens Staphylococcus aureus Tổng số nấm men nấm mốc Giới hạn tối đa (CFU/ml sản phẩm) 103 50 0 102 Tiêu chuẩn TCVN4884:2005 TCVN 6846:2007 TCVN 4991:2005 TCVN 6848:2007 TCVN 6189-2:1996 TCVN 8275-1:2009 Chọn chủng nấm men phương pháp lên men 2.1 Chọn chủng nấm men Có hai phương pháp lên men chìm a Lên men chìm: Sử dụng chủng men Saccharomyces carlsbergensis, nhiệt độ lên men thích hợp 12  140C Trong trình lên men, nấm men lơ lửng dạng huyền phù dịch lên men Cuối thời gian lên men, phần lớn nấm men chìm xuống phía đáy thiết bị Ưu điểm: ▪ Có khả lên men điều kiện nhiệt độ thấp nên giảm nhiễm tạp, tạo cho bia chất lượng cao, bền sinh học ▪ Vào cuối trình lên men kết lắng xuống đáy,thuận lợi cho việc tách cặn nấm men sau lên men ▪ Chủng sử dụng đường rafinoza, làm tăng hiệu suất lên men b Lên men nổi: Chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae, nhiệt độ lên men cao hơn: 14  160C Nấm men kết thành mảng lên bề mặt dịch lên men, khó tách nấm men sau trình lên men Nhược điểm: sau lên men, nấm men lên nên khó tách cặn nấm men GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 10 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Tính cân sản phẩm cho 100 lít bia 2.1 Tính lượng bia dịch đường qua giai đoạn: * Quá trình chiết bia tổn thất 1% Lượng bia sau bão hòa CO2 là: 100: ( 1-0.01) = 101,01 lít * Quá trình sục khí CO2 tổn thất 0,5 % Lượng bia sau lọc là: 101,01 : ( 1- 0,005) = 101,52 lít * Q trình lọc bia tổn thất 2% Lượng bia trước lọc là: 101,52 : ( 1- 0,02) = 103,59 lít * Q trình lên men phụ thiết bị tổn hao 3,5 % Lượng dịch đường đưa vào lên men là: 103,59 : ( - 0,035) = 107,35 lít * Quá trình lắng làm lạnh nhanh tổn hao chung 2% Lượng dịch đường đưa vào làm lạnh nhanh là: 107,35 : ( - 0,02) = 109,54 lít * Khi làm lạnh thể tích dịch đường co 4% Thể tích dịch đường 1000C trước lắng làm lạnh là: 109,54 : ( - 0,04) = 114,10 lít * Dịch đường 100 Bx có khối lượng riêng d= 1,039 kg/lít Khối lượng dịch đường sau trình đun hoa là: 109,54 x 1,039 = 113,81 kg * Lượng chất chiết có dịch đường 100Bx là: 113,81 x 0,1 =11,38 kg * Quá trình nấu, lọc tổn hao chất chiết 2% Lượng chất chiết cần thiết là: GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 22 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men 11,38: (1 - 0,02) = 11,6 kg 2.2 Tính ngun liệu: *Malt có độ ẩm 7%, khả hòa tan 75%, tổn hao làm 1% nghiền 0,5% Gọi lượng malt cần dùng M, lượng chất chiết thu từ M kg malt là: M x (1 - 0,07) x 0,75 x 0,995 x 0,99 = 0,687M kg *Lượng gạo cần dùng M x 0,2/0,8 Gạo có độ ẩm 13%, khả hòa tan 85%, tổn hao làm 1% nghiền 0,5% Lượng chất chiết thu từ gạo là: M x 0,2/0,8 x ( - 0,13) x 0,8 5x 0,995 x 0,99 = 0,18M kg *Lượng chất chiết là: 12,08 kg Lượng malt cần dùng là: M = 11,6 : (0,18 + 0,687) = 13,38 kg Lượng gạo cần dùng là: 13,38 x 0,2: 0,8 = 3,34 kg Vậy, lượng malt cần 13,39 kg lượng gạo cần 3,34 kg 2.3 Tính lượng men giống Lượng men giống ni cấy tiếp vào trước lên men (10% so với lượng dịch đưa vào lên men) là: 107,35 x 0,1 = 10,74 lít Lượng men sữa tiếp vào trước lên men ( 1% so với lượng dịch đưa vào lên men) là: 107,35 x 0,01 = 1,07 lít 2.4 Tính bột trợ lọc diatomit Thơng thường 1000l bia cần o,73 kg bột trợ lọc Vật lượng bột trợ lọc cần : 100x 0,73: 1000 = 0,073kg = 73g GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 23 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men 2.5 Sản phẩm phụ  Sữa men Cứ 100 lít bia cho lít sữa men W = 85% Trong phần tái sử dụng làm men giống là: 1,08 lít Vậy lượng men sữa dùng làm thức ăn gia súc là: - 1,08 = 0,92 lít  Lượng CO2 Theo phương trình lên men : C12H22O11 + H2O → C2H5OH + 4CO2 Cứ 342 g maltoza tạo thành 176 g CO2 Lượng chất chiết dịch lên men là: 11,6 kg Coi toàn lượng đường lên men maltoza, hiệu suất lên men q trình lên men 55%, lượng CO2 thu là: 11,6 x 0,55 x 176/342 = 3,28 kg Lượng CO2 hòa tan bia (2 g CO2 / 1l bia non): 101,52 x = 203,04 g = 0,20 kg Lượng CO2 thoát là: 3,28 - 0,21 = 3,07 kg Lượng CO2 thu hồi thường đạt 70%: 3,07 x 0,7 = 2,149 kg Ở 200C, 1atm m3 CO2 cân nặng 1,832 kg Thể tích CO2 bay là: 2,149 : 1,832 = 1,17 m3 Trong trình lên men phụ 15% chất chiết dịch đường tiếp tục chuyển hóa, lượng CO2 tạo thành tiếp tục bão hịa bia, hàm lượng CO bia tươi vào khoảng 4g/lít Trong q trình lọc CO2 bị thất thoát nên hàm lượng CO bia sau lọc khoảng g/lít Lượng CO2 cần bão hịa thêm để đạt 3,5 g/lít bia sau bão hịa là: 3,5 x 101,01 - x 101,52 = 150,49 g = 0,15 kg Thể tích CO2 cần bão hịa thêm (ở 200C) là: GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 24 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men 0,15 : 1,832 = 0,081 m3 Đơn vị Cho 100 lít bia chai Nguyên liệu chính: Malt Gạo kg kg kg 16,72 13,38 3,34 Các nguyên liệu khác Men giống nuôi cấy Men sữa Bột trợ lọc l l g 10,74 1,08 73 Sản phẩm trung gian Dịch nóng ( sau đun hoa) Dịch lạnh ( dịch lên men) Bia non Bia lọc l l l l 113,7 107,35 103,59 101,52 Sản phẩm phụ, phế liệu Sữa men ( thức ăn cho gia súc) CO2 thoát CO2 cần bổ sung l m3 m3 0,93 3,07 0,081 GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 25 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Phần :Lập kế hoạch sản xuất - Năng suất nhà máy 10 triệu lít bia / năm - Sản phẩm 100% bia - Một năm nhà máy sản xuất quý, quý tháng, tháng sản xuất 25 ngày Bảng kế hoạch sản xuất Quý I Tỷ lệ 15% II 35% III 35% IV 15% Tính tốn cho thiết bị có suất lớn ( mùa hè ) - Mỗi tháng sản xuất : 10000000 x 0,35:3 =1166667 (l) - Mỗi ngày sản xuất : 1166667 : 25=46667 (l) - Mỗi ngày sản xuất ca ca sản xuất :46667: 4= 11667 (l) Bảng cân sản phẩm cho bia Stt Nguyên liệu Đơn vị Cho 100 lít bia Cho mẻ nấu Cho ngày Malt Kg 13,38 1561 6244 Gạo Sữa Men CO₂ thoát CO₂ cần bổ sung Kg L m3 m3 3,34 3,07 0,081 390 233 358 98 1559 933 1433 392 Men giống L Men sữa L Dịch đường đa vào lắng L 10,74 1,07 113,7 1253 125 13265 5012 499 53060 Dịch trước lên men bia trước lọc L 107,35 12524 50097 10 11 12 Bia trước lọc Bia sau lọc Bia bão hòa CO₂ L L L 103,59 101,52 101,01 12085 11844 11784 48340 47376 47138 GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 26 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Phần 6:Tính Thiết Bị Trong Phân Xưởng Lên Men Chọn thiết bị lên men Chọn thùng lên men hình trộn, đáy cơn, bên ngồi có khoang lạnh để điều chỉnh nhiệt độ Thiết bị làm thép khơng gỉ, có trang bị hệ thống sục khí, van, nhiệt kế, kính quan sát Và ta tính thiết bị lên men cho mẻ nấu hay ngày sản xuất Gọi Vd thể tích dịch lên men ( m3 ) h4 h3 D đường kính thùng ( m ) h₁ chiều cao phần côn ( m ) D h₂ chiều cao phần trụ chứa dịch ( m ) h2 h₃ chiều cao phần trụ không chứa dịch ( m ) h₄ chiều cao phần nắp ( m )  α góc đáy cơn, thường chọn α=60⁰ Ta tích dịch lên men : Vdịch = 50097 50,1 m3 Vậy Vdịch >50m3 nên ta chọn h₂=1,7D Ta có Chọn Vtrống = 25% Vd , h₄= 0,1 D , h1= D/2= 0.866 D Vậy Vd = 3,14 D2 x + 3,14 D2 x = 3,14 D3 x + 3,14 D3 x = 1,5608 D3 = 50,1 Hay D=3,3 m Từ ta có kết sau D = 3,3 m GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 27 h1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men h₂= 1,7D = 5,6m h₁= 0,866 D = 2,9 m h₄=0,33m Ngồi phần thể tích hình trụ khơng chứa dịch có V = 0.25Vdịch Vậy V = 0,25 Vd= 0,25 x 50,1= 12,5 m3 Thể tích thực thùng lên men : V = Vtrống + Vd= 12,5+ 50,1= 62,5 m3 63 m3 Chiều cao phần trụ trống h₃= Vtrống / π D2 = x 12,5/3,14 x 3,32 = 1,5m Quy chuẩn kích thước : D = 3300 mm h₁= 2900 mm h₂= 5600 mm h₃= 1500 mm h₄= 330 mm Chiều cao thùng lên men : Ht = h₁ + h₂ + h + h₄ = 2900+5600+1500+330=10330mm =10,3m Chọn chiều dày thùng 10 mm Chọn lớp bảo ôn dày 100 mm Khoảng cách từ đáy thiết bị đến mặt sàn nhà chọn 800 mm Suy chiều cao toàn hệ thống : H = Ht+ 800 = 10330+ 800 = 11130mm=11,1m GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 28 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men *) Tính số thùng lên men Chọn số ngày lên men ngày Chọn số ngày lên men phụ 15 ngày Một ngày nghỉ để bảo dưỡng vệ sinh thiết bị Vậy tổng thời gian lên men vệ sinh thùng : T = TC+ TP+ = 8+15+1 = 24 ( ngày ) Chọn tăng để dự trữ ta có số tăng lên men : 24+1= 25 tank Chọn thiết bị nhân men giống Thể tích hữu ích thùng nhân giống 1/10 thể tích dịch lên men thùng lên men Thể tích hữu ích thùng nhân giống cấp 1/5 thể tích hữu ích thùng nhân giống cấp Chọn thùng hình trụ làm thép khơng rỉ, đáy nắp hình chỏm cầu, có trang bị hệ thống sục khí, van, nhiệt kế, kính quan sát Chiều cao phần đáy h1, chiều cao phần trụ chứa dịch đường h2, chiều cao phần trụ không chứa dịch đường h3, chiều cao phần nón h4 2.1 Tính thùng nhân giống cấp h4 h3 Gọi V2 thể tích hữu ích thùng lên men số ( m3) V2 = 50 : 10 = 5,0 m3 D đường kính thùng ( m ) D h2 h₁ chiều cao phần đáy ( m ) h₂ chiều cao phần trụ chứa dịch ( m ) h₃ chiều cao phần trụ không chứa dịch ( m ) GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 29 h1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men h₄ chiều cao phần nắp ( m ) α góc đáy cơn, thường chọn α=60⁰ Vd = 3,14 D2 x + 3,14 D2 x +3,14x x h13 = m3 Chọn h₂= D h₁=h4=0,1D Vậy D= 1,8 m = h₂, h₁= h4 = 18 m Chọn Vtrống= 0,25V₂= 0,25 x 5,0=1,25 m3 Chiều cao phần đỉnh: h₃= Vtrống : (3,14xD2) = 0,5 m Quy chuẩn kích thước D = 1800 mm h₁= 180 mm h₂= 1800 mm h₃= 500 mm h₄= 180 mm Khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà chọn 800 mm Chiều cao thùng nhân giống cấp : H = h₁ + h₂ + h + h₄ + 800 = 180+1800+500+180+800= 34600 mm ≈ 4,7m 2.2 Thùng nhân giống cấp Chọn V₁= V₂: = 1,0m3 Tương tự tính tốn ta tính giá trị phải tính : Chọn h₂= D; h₁=h4=0,1D Ta tính : D = 1,1 m = h₂, h₁= h4=0,11 m Vtrống= 0,25 x 1,0 = 0,25 m3 GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 30 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men h₃= 0,26 m Quy chuẩn kích thước D = 1100 mm h₁= 110 mm h₂= 1100 mm h₃= 260mm h₄= 110 mm Khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà chọn 800 mm, Chiều cao thùng nhân giống cấp : H = 110+1100+260+110+ 800 = 2380 mm ≈ 2,4 m Thiết bị rửa men sữa Thùng rửa men sữa hình trụ, đáy hình chỏm cầu , chế tạo thép không gỉ Chiều cao phần trụ H (m) Đường kính D (m) D Chiều cao đáy h (m) h Theo thực tế 100 lít dịch đường thu lít men sữa có độ ẩm 80% Vậy tổng lượng men sữa thu hồi ngày : 50.097 x : 100 1002( lít ) Lượng nước rửa men sữa gấp lần lượng men, Vậy lượng nước rửa men 1002x = 2004 (lít) Thể tích hữu ích thùng rửa men là:Vhi = 2004+ 1002=3006 =3 m3 GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 H 31 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Hệ số đổ đầy thùng 70%, nên thể thích thực thùng là: Vt = Vhi : 0,7 = 3: 0,7= 4,3 m3 Chọn h= 0,1D, H= D Tương tự ta có kết sau : Vt =Vtrụ + Vđáy = 0,825D3 = 4,3 m3  D =1,7m H= 1,7 m h = 0,17 m Quy chuẩn kích thước D = 1700 mm H= 1700 mm h = 170 Thiết bị đặt cách mặt đất 0.5 mét Vậy chiều cao toàn thiết bị : H=1700 + 170 =1770 mm= 1,8 m Trong trường hợp sau xử lí ta sử dụng khơng hết ta cần bảo quản ta chọn thiết bị xử lý sữa men Thùng bão hòa CO2 Chọn thiết bị hình trụ, có đáy nắp hình chỏm cầu Thiết bị cấu tạo từ thép khơng gỉ có khả chịu áp Vỏ có áo lạnh để bảo quản bia, khoang lạnh, không cần đảo trộn Gọi Vd thể tích bia thành phẩm ( m 3) h D đường kính thiết bị ( m ) D H chiều cao phần trụ (m) h chiều cao phần nắp đáy (m) GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 H h 32 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Chọn H= 1,5D ; h= 0,15D Tương tự ta có kết sau : Vd = 3,14 D2 x + 3,14 D2 x = 1,335D3= 47,3 m3 Vậy D= 3300 mm H=5000mm h=500mm Máy Lọc Bia Lọc bia thiết bị lọc nến Lượng bia lọc tối đa ngày 48.340 lít Chọn ngày lọc ca, ca lọc , hệ số sử dụng 0,7 Vậy suất tối thiểu nhà máy : 48.340: (2x4x0,7)= =8,63m3 /h Chọn máy lọc có suất 10m3/h Bơm 6.1 Bơm men giống Lượng men giống cung cấp cho thùng lên men là: 5012 lít = 5,01 m3 Thời gian sử dụng bơm 15 phút Hệ số sử dụng bơm 0,8 Năng suất bơm : N = = 25,05 m3/h Chọn bơm suất 30 m3/h 6.2 Bơm lọc Lượng bia non cần lọc ngày là: 48340 lít = 48,34 m3 GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 33 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Thới gian lọc ca/ngày , 3h/ca Hệ số sử dụng bơm 0,8 Năng suất bơm : N = = 7,55 m3/h Chọn bơm suất 10 m3/h KẾT LUẬN Sau thời gian tiến hành làm nhiệm vụ thiết kế phân xưởng lên men bia suất 10 triệu lít/năm, với giúp đỡ nhiệt tình thầy cô giáo cố gắng thân, em thêm lượng kiến thức lớn công nghệ sản xuất bia GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 34 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Lịch sử ngành bia nước ta chưa lâu song với quy mô sức phát triển khẳng định công nghiệp sản xuất bia ngành kinh tế quan trọng có chỗ đứng vững kinh tế quốc dân cịn nhiều tiềm để phát triển Chính vậy, thiết kế nhà máy bia yêu cầu phù hợp với nhu cầu thực tiễn Bên cạnh sản xuất bia sử dụng nguyên liệu thay giảm lượng malt nhập ngoại từ tiết kiệm chi phí sản xuất Khơng vậy, với việc sử dụng nguồn nguyên liệu thay sẵn có nước làm giảm giá thành bia kích thích người tiêu dùng làm lợi cho quốc gia Vì cần khuyến khích, ưu tiên phát triển ngành sản xuất bia Việt Nam Để hoàn thiện đồ án trình nỗ lực thân giúp đỡ tận tình PGS.TS Lê Thanh Mai Mặc dù có nhiều cố gắng song chắn đồ án em cịn nhiều sai sót hạn chế Vì vậy, em mong nhận bảo nhiệt tình thầy giáo để em kịp sửa chữa, bổ sung thêm kiến thức cho thân Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Lê Thanh Mai tận tình giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – GS.TS Nguyễn Thị Hiền (chủ biên), PGS.TS Lê Thanh Mai, ThS Lê Thị Lan Chi, ThS Nguyễn Tiến Thành, ThS Lê Viết Thắng (2007) Khoa học - Công nghệ Malt bia - Nhà xuất khoa học kỹ thuật GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 35 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men [2] – PGS.PTS Hồng Đình Hồ Cơng nghệ sản xuất malt bia- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, năm 2000 [3] – Tài liệu liên quan tham khảo trang Web http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-thiet-ke-phan-xuong-len-men-nha-may-bia-20trieu-lit-nam-38362/ http://luanvan.net.vn/luan-van/bao-cao-thuc-tap-nha-may-bia-cong-ty-co-phan-biasai-gon-nghe-tinh-37637/ http://www.zbook.vn/ebook/bao-cao-thuc-tap-tot-nghiep-tai-nha-may-bia-sai-goncan-tho-29235/ GVHD: PGS.TS Lê Thanh Mai SVTH: Đoàn Thị Mai-KTTP2-K56 36 ... Thiết kế phân xưởng lên men Phần :Lập kế hoạch sản xuất - Năng suất nhà máy 10 triệu lít bia / năm - Sản phẩm 100 % bia - Một năm nhà máy sản xuất quý, quý tháng, tháng sản xuất 25 ngày Bảng kế. .. xuất bia nên việc xây dựng nhà máy bia với giá thành phù hợp đảm bảo chất lượng, giá trị dinh dưỡn điều vô cần thiết Trong đồ án em trình bày thiết kế phân xưởng lên men nhà máy bia suất 10 triệu. .. CHUYÊN NGÀNH Thiết kế phân xưởng lên men Phần 4: Cân sản phẩm Chọn số liệu ban đầu - Năng suất nhà máy: 10 triệu lít bia /năm - Nồng độ dịch đường trước lên men: 100 Bx sản phẩm bia Một số thông