Tính Toán Nhu Cầu Năng Lượng Và Nước Cho Nhà Máy Sản Xuất Bia
MỤC LỤC
Nấm men
Nhà máy chọn chủng nấm men chìm Saccharomyces carỉbergensis, thích nghi YỚi điều kiện sinh trưởng phát triển ở nhiệt độ thấp, tế bào của chúng có hình dạng là hình càu hoặc hình ovan, sinh sản bằng cách nảy chồi hoặc tạo bào tử, có khả năng lên men ở nhiệt độ thấp và lên men được các loại đường đơn. Trong giai đoạn nhân men trong phòng thí nghiệm chủng nấm men gốc được bảo quản dạng đông khô hay bảo quản lạnh trong các ống thạch nghiêng được cấy chuyển ra bình tam giác 100 ml, rồi sang bình 1000 ml, bình 5 lít, bình 20 lít trên môi trường nước chiết malt có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng chủ yếu là dạng muối khoáng.
Các nguyên liệu phụ trợ khác
Rửa men: Dịch bã men thu được sau lên men chính được lọc và rửa nhiều lần bằng nước vô trùng ở 1 - 2°c để loại bỏ cặn bẩn và xác nấm men cho tới khi đạt yêu cầu. Hoạt hóa: Trước khi sử dụng, để nấm men phát triển tốt cần phải tiến hành hoạt hóa giống bằng cách: nuôi cấy nấm men trong dịch đường mới YỚi tỷ lệ dịch đường : men sữa bằng 4:1, sục không khí YÔ trùng vào dịch, đồng thời tăng dần nhiệt độ tới gàn bằng nhiệt độ lên men.
CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1. Nghiền nguyên liệu
Hồ hóa và đường hóa
Ngoài ra, YỚi sản phẩm bia hơi và bia chai tỷ lệ gạo thay thế là 30%, 20% thì lượng enzym trong malt không đảm bảo được nên cần phải bổ sung chế phẩm enzym Termamyl. Dựa vào những ưu, nhược điểm của từng phương pháp, sau khi đun sôi dịch cháo, dịch cháo được phối trộn cùng YỚi khối malt, em chọn đường hóa bằng phương pháp toàn khối nâng dần nhiệt độ.
Lọc dịch đường
+ Ưu điểm: thời gian đun ngắn, giá thành đầu tư thấp hem, không yêu cầu thêm năng lượng điện, có thể thay đổi nhiệt độ sôi và bay hơi, có thể sử dụng áp suất hơi bão hòa thấp. - Phương pháp lắng xoáy: dịch được bơm vào YỚi vận tốc lớn theo phương tiếp tuyến với thành thùng, khối dịch chuyển động tròn bên trong, kết quả cặn tụ lại ở giữa, dịch trong được lấy ra ở phía dưới thùng.
Làm lạnh nhanh dịch đường
+ Nhược điểm: Tốn diện tích mặt bằng, làm lạnh toàn bộ hệ thống mặt bằng nên hệ thống làm lạnh lớn, tốn chi phí đầu tư, thời gian lên men dài, việc chuyển dịch lên men từ khu lên men chính sang khu lên men phụ sẽ gây tổn thất và dễ nhiễm tạp.Lên men hiện đại: phương pháp mà toàn bộ quá trình lên men chính và phụ đều diễn ra trong cùng một thiết bị lên men có thân hình trụ, đáy côn, nắp chỏm cầu, phía ngoài Yỏ thùng có các khoang áo lạnh để điều chỉnh nhiệt độ lên men. Từ các ưu nhược điểm của từng phương pháp, ta lựa chọn phương pháp lên men hiện đại cho năng suất và hiệu suất cao hem, tốn ít chi phí về lao động, thiết bị, năng lượng..mà chất lượng bia vẫn đảm bảo được, không khác xa nhiều so YỚi lên men cổ điển.
Lọc trong bia
+ Ưu điểm: khắc phục được phần lớn các nhược điểm của máy lọc khung bản: bỏ được lớp vải lọc nên tránh được khả năng nhiễm tạp, và tính không ổn định do vải lọc gây ra, giảm thiểu nhân công do không còn phải lắp ghép thủ công, tận dụng khai thác được thể tích, vệ sinh dễ dàng.+ Nhược điểm: chi phí đầu tư ban đàu lớn. Từ các ưu, nhược điểm trên, ta lựa chọn hệ thống lọc cho nhà máy gồm: 1 máy lọc nến để lọc cặn lọc trong bia YỚi bột trợ lọc sử dụng là diatomit, 1 máy lọc đĩa để khử diaxetyl bằng chất hấp phụ PVPP, 1 máy lọc bẫy có cấu tạo tương tự máy lọc nến để bắt lại các hạt PVPP còn sót lại trong lọc đĩa.
Nghiền nguyên liệu 1. Nghiền malt
Tuy nhiên, nếu nghiền quá mịn thì khi lọc phần cháo trong màng lọc sẽ nén rất chặt, cản trở quá trình lọc và khi rửa bã malt sẽ không thể chiết rút hết thành phần dinh dưỡng. Bột gạo trong quá trình được quạt gió thổi và gầu tải vận chuyển sinh ra nhiều bụi nên ở những vị trí này có bố trí đường ống thông YỚi túi lọc và xyclon tách bụi.
Hồ hóa
Do đó ta sử dụng lượng malt lót việc bổ sung malt lót để hoạt động của hệ enzym có trong malt thuỷ phân một phàn tinh bột làm loãng dịch hồ hoá, giảm độ nhớt của cháo gạo, tăng hiệu suất chất chiết và cũng thuận lợi hơn cho quá trình đường hoá sau này. Cuối cùng cấp hơi nâng nhiệt độ lên 100°c để khối dịch sôi, giữ trong 30 phút với mục đích để bột hồ hoá hoàn toàn, tạo điều kiện tốt cho quá trình đường hoá.
Đường hóa
Khi nồi cháo bắt đầu sôi thì vận hành nồi đường hóa, tiến hành trộn bột malt YỚi nước tỷ lệ malt : nước là 1 : 4, bật cánh khuấy, bổ sung axit lactic, ngâm trong 15 phút. Tiếp tục nâng nhiệt lên 73°c YỚi tốc độ nâng nhiệt l°c/phút, giữ trong 30 phút để thực hiện quá trình đường hóa lần 2, enzym a - amylaza phân cắt amylopectin thành dextrin là chủ yếu và đường glucoza.
Lọc dịch đường
Dịch đường từ nồi đường hoá sau khi được trộn đều, được bơm một lần sang thùng lọc, đồng thời cho hệ thống cánh khuấy hoạt động, dao cào bã hạ xuống cách mặt đáy giả 2 cm để dàn đều lớp bã trên mặt đáy giả. Lúc đầu tốc độ lọc nhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm tăng trở lực khi đó càn ngừng quá trình lọc dùng hệ thống cào bã tạo lại lớp màng lọc.
Nấu hoa
• Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường ngọt để biến nó thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa. • Khi nấu dịch đường YỚi hoa houblon còn xảy ra nhiều quá trình khác, mà kết quả đều tác động theo chiều hướng tích cực đến việc định hình chất lượng sản phẩm sau này như: quá trình tạo melanoid ở nhiệt độ cao, tăng độ màu, giảm độ nhớt.
Lắng trong dịch đường
Trong hoa có nhiều chất thơm nhưng những chất này rất dễ bay trong quá trình nấu hoa. Đáy thiết bị đươc cấu tạo nghiêng về phía cửa tháo bã nên việc tháo bã trở nên dễ dàng.
Làm lạnh nhanh
Làm lạnh nhanh để tách các vi sinh vật có hại trong môi trường nhiễm tạp vào dịch đường lên men, nếu giữ dịch đường ở nhiệt độ cao lâu thì dịch đường bị sẫm màu ảnh hưởng đến màu sắc của bia, đồng thời tạo điều kiện tốt để kết lắng các hợp chất hữu cơ kém chịu nhiệt. Với cấu tạo của từng bản như vậy khi lắp chúng lên khung chúng sẽ tạo thành 4 mương dẫn, từng mương dẫn người ta sẽ cho dịch đường vào, dịch đường ra khỏi máy và tác nhân lạnh vào, tác nhân lạnh ra khỏi máy.
Bão hòa Ơ2 và cấp nấm men
- Tiến hành làm lạnh nhanh: Dịch đường được làm lạnh bằng máy lạnh nhanh kiểu tấm bản có cấu tạo là những tấm bản gấp sóng. Nước sau khi truyền nhiệt nước tăng nhiệt độ lên 74°c được thu lại cho quá trình nấu tiếp theo hoặc CIP.
Lên men
• Lên men chính: quá trình lên men chính chuyển các chất đường, dextrin phân tử lượng thấp thành rượu etylic, cacbonic, glycerin và một số các sản phẩm rượu bậc cao, aldehyt, este, diacetyl có trong bia thành phẩm, nhằm định hình hương vị của bia. Thanh trùng là gia nhiệt chai bia đến nhiệt độ thích hợp, trong khoảng thời gian càn thiết để tiêu diệt hoàn toàn tế bào nấm men còn sót lại trong bia sau khi lọc, đảm bảo tế bào nấm men không hoạt động trở lại gây đục bia, kéo dài thời gian bảo quản cho bia.
Chiết lon
Tại vùng gia nhiệt và vùng thanh trùng, nước được bom qua bộ phận trao đổi nhiệt riêng, giữ nhiệt độ tự động ổn định trong suốt quá trình vận hành. Trước khi đi qua khu vực thanh trùng, chai phải đi qua khu vực quá nhiệt để nhiệt độ của bai tại tâm chai đạt đến nhiệt độ yêu cầu, rút ngắn thời gian trao đổi nhiệt.
Chiết bock
Máy chiết được nối với bình chứa bia dung tích 500 lít, mức bia của bình luôn giữ ổn định ở khoảng 20% thể tích bình. Trước khi vào bể thanh trùng bia được qua thiết bị đảo lon để tiện cho việc ghi hạn sử dụng sau này.
KHU PHỤ TRỢ Hệ thống xử lý nước cấ
• Sục C02 để đuổi khí và các chất thừa ra ngoài, đồng thời hạ nhiệt độ bock trước khi chiết bia;.
LẬP KÉ HOẠCH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM
TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM
Cuối quá trình lọc cần cấp CO2 để ép nốt lượng dịch lọc cuối đồng thời trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO2 trong bia để hàm lượng CO2 đạt tới 5,5 g/lít. Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4 g/lít.
TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHÂN XƯỞNG NẤU
Ngoài Yỏ áo hơi thiết bị còn được thiết kế thiết bị gia nhiệt trung tâm kiểu ống chùm để tăng cường quá trình đun sôi mãnh liệt dịch đường. Ở thùng nước nóng, nước được đun nóng tới nhiệt độ 85°c bằng hơi nước bão hoà cấp qua đường ống xoắn ruột gà.
TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG LÊN MEN
Một ngày nấu lượng dịch đường được chứa vào 3 tank lên men, chu kì lên men kéo dài 22 ngày đối YỚi sản phẩm bia lon và bia chai. Thùng nhân giống có Yỏ áo lạnh và cách nhiệt dày lOOmm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 2,6 m.
TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG HOÀN THIỆN
•Hầm thanh trùng có 2 tầng, 10 khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau. •Hầm thanh trùng có 2 tầng, 9 khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau.
TÍNH NHỆT LẠNH
Lượng nhiệt lạnh cần cấp để bảo quản men trong 1 ngày (ứng YỚi 1 tank) là:. Hoạt hoả men Men sữa trước khi tái sử dụng được hoà trộn YỚi lượng dịch đường có thể tích gấp 4 lần thể tích men sữa và để nhiệt độ tăng từ từ tới gần nhiệt độ lên men 8°c. Trong quá trình hoạt hoá độ cồn của dịch tăng lên tới khoảng 0,3%. Thể tích dịch men sữa đã hoạt hoá bằng 1/100 thể tích dịch ứng YỚi. Đồ án tốt nghiệp. Coi tỷ khối của dịch bằng 1. Khối lượng cồn được tạo ra là:. Tổn thất lạnh trong quá trình hoạt hoá:. Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì:. Đồ án tốt nghiệp. Nhân men cẩp II. Dịch đường sử dụng để nhân men có nồng độ chất chiết 12°Bx, có khối lượng riêng l,048kg/l. Khối lượng dịch đường dùng để nhân giống cấp II là:. Coi lượng chất chiết chuyển hoá chiếm 60%, khối lượng chất khô chuyển hoá là:. Coi chất khô chuyển hoá là đường maltose, 1 kg đường maltose lên men toả ra nhiệt lượng 913,1 kJ. Nhiệt lượng toả ra là:. Tổn thất lạnh:. Đồ án tốt nghiệp. Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì:. Tổn thất lạnh trong 1 ngày là:. Đồ án tốt nghiệp. Coi lượng chất chiết chuyển hoá chiếm 60%, nhiệt lượng do nhân men cấp I toả ra bằng 1/3 nhiệt lượng do nhân men cấp II toả ra:. Tổn thất lạnh:. Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì:. Đồ án tốt nghiệp. Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện. Bia sau lên men có nhiệt độ 2°c được làm lạnh xuống 0°c trước khi thực hiện quá trình lọc trong bia, Àt = 2°c. Ở điều kiện này ta có:. Bia sau lên men có nồng độ chất khô là 3°Bx. Nhiệt dung riêng của bia:. Khối lượng bia tươi là:. Tổn thất lạnh trong quá trình này là:. Đồ án tốt nghiệp. 27°c Coi tổn thất nhiệt chủ yếu ở thân trụ của các tank tàng trữ thì:. Tỉnh cho bia lon. Ở điều kiện này ta lấy các thông số trung bình sau:. Đồ án tốt nghiệp. Tổng lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cung cấp một ngày cho hệ thống sản xuất chính:. QLạnh QLanh nhanh QLên men Qcấp men Qlỉoàn thiện. khoảng 10% tổng lượng nhiệt lạnh tiêu thụ cho hệ thống sản xuất chính của nhà máy. Tổng lượng nhiệt lạnh tiêu thụ cho hệ thống sản xuất chính của nhà máy một ngày:. Nước glycol được làm lạnh xuống nhiệt độ khoảng. - 4°c đến - 2°c được chứa trong thùng glycol cấp, từ đây nước glycol được đưa đi để làm lạnh các bộ phận, nước glycol sau cấp lạnh nhiệt độ tăng lên khoảng 5 - 7°c được chứa trong bình glycol hồi lại được đưa qua hệ thống làm lạnh để trở thành nước glycol lạnh, Àt = 9°c. Ở điều kiện này lấy thông số trung bình của nước glycol 26%. Lượng nước glycol cần cấp tương ứng YỚi một ngày là:. Đồ án tốt nghiệp. Thể tích nước glycol tuần hoàn trong 1 ngày là:. Sử dụng 4 thùng chứa nước glycol, 2 thùng nước glycol cấp và 2 thùng nước glycol hồi mỗi thùng có thể tích khoảng 80 - 85m3. Thùng có Yỏ cách nhiệt dày lOOmm, đường kính ngoài của thùng: Dng. Nhiệt dung riêng của dịch bột khoảng:. Đồ án tốt nghiệp. ứng với một mẻ nấu bia lon ở nồi hồ hóa:. Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là:. Tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho quá trình hồ hoá là:. Lượng hơi cần cấp cho nồi hồ hoá là:. Đồ án tốt nghiệp. gĐồ án tốt nghiệp Thay số ta có:. Tỉnh cho bia chai. Ở điều kiện này ta lấy các thông số trung bình sau:. Nhiệt dung riêng của dịch bột khoảng:. ứng với một mẻ nấu bia lon ở nồi hồ hóa:. Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là:. thoát ra môi trường chiếm khoảng 5% tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho nồi hồ hoá. Tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho quá trình hồ hoá là:. Lượng hơi cần cấp cho nồi hồ hoá là:. Tỉnh cho bia hơi. Ở điều kiện này ta lấy các thông số trung bình sau:. Nhiệt dung riêng của dịch bột khoảng:. ứng với một mẻ nấu bia lon ở nồi hồ hóa:. Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là:. Tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho quá trình hồ hoá là:. Lượng hơi cần cấp cho nồi hồ hoá là:. in - Hàm nhiệt của nước ngưng, kJ/kg. Lượng hơi cấp cho nồi đường hóa. Tính theo sản phẩm bia lon. Ở điều kiện này ta lấy các thông số trung bình sau:. Nhiệt dung riêng của dịch bột khoảng:. ứng với một mẻ nấu bia lon ở nồi đường hóa:. Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là:. Nhiệt lượng cần để duy trì nhiệt cho khối dịch là:. Nhiệt lượng hao phí để đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra. môi trường chiếm 5%. Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình đường hoá là:. Lượng hơi cần cấp cho nồi đường hoá là:. Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa. Tính theo sản phẩm bia chai. Thời gian nấu hoa khoảng 90 phút. Ở điều kiện này lấy các thông số trung bình:. Dịch đường trước đun hoa ứng YỚi 1000 lít bia chai có khối lượng. ứng với một mẻ nấu bia lon, ở nồi nấu hoa:. Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là:. Nhiệt lượng càn cung cấp cho nồi nấu hoa là:. Lượng hơi cần cấp cho nồi nấu hoa là:. Thay số vào ta có:. Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng nước. Lượng nước cần cung cấp cho phân xưởng nấu ứng YỚi 1 mẻ nấu bia lon là:. Trong đó, sử dụng lại lượng nước sau khi làm lạnh dịch đường ứng với một mẻ nấu khoảng 38 346 kg có nhiệt độ khoảng 75°c. Ở điều kiện này lấy thông số trung bình:. Nhiệt lượng cấp cho thiết bị đun nóng nước ứng YỚi 1 mẻ nấu bia lon là:. Lượng hơi cần cấp cho thiết bị đun nước nóng là:. Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện. Khối lượng mỗi chai đầy bia là 0,4 kg. Coi lượng nước nóng dùng để thanh trùng chai và rửa chai, rửa két ứng YỚi một chai là 0,4 kg. Khối lượng nước cần được đun nóng là:. Ở điều kiện này lấy thông số trung bình:. Nhiệt lượng cần cung cấp cho phân xưởng hoàn thiện trong 1 ngày là:. Lượng hơi cần cung cấp cho phân xưởng hoàn thiện là:. )Lượng nhiên liệu cho nồi hoi. Ngoài ra, khu công nghiệp có hệ thống giao thông nội bộ chiếm 15% tổng diện tích, được xây dựng hoàn chỉnh và bố trí hợp lý trong khuôn viên của khu công nghiệp, bao gồm các đường chính 2 làn xe rộng 37m và các đường nhánh rộng 28 m, tạo điều kiện thuận lợi cho việc luân chuyển nguyên liệu cũng như ra thị trường.
THẾT KỂ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH
Trước hết, nói về các sản phẩm bia trong nước thì mới chỉ có Công ty rượu bia và nước giải khát Hà Nội ở miền Bắc và Công ty bia Sài Gòn ở miền Nam là có qui mô khá lớn và thương hiệu uy tín nhưng vẫn chưa đủ đáp ứng được nhu cầu và chiếm lĩnh được thị trường. Tuy nhiên, các sản phẩm bia ngoại do giá thành cao và hương vị chưa hẳn đã lôi cuốn hem tất cả các sản phẩm bia mang thương hiệu Việt nên chỉ tiêu thụ được ở một bộ phận nhỏ dân cư có thu nhập cao và qui mô sản xuất chưa cao.
