Dây chuyền công nghệ sản xuất bia công suất 25 triệu lít/năm
MỤC LỤC
Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh dây chuyền công nghệ
Chọn nguyên liệu
Hạt đại mạch trải qua quá trình ngâm, ươm mầm sẽ trở thành hạt malt tươi; hạt malt tươi lại tiếp tục qua quá trình sấy, tách rễ và đánh bóng sẽ trở thành hạt malt khô tiêu chuẩn có thể bảo quản dài ngày trong điều kiện khô, mát và được sử dụng để sản xuất bia. Trong quá trình xử lí hạt đại mạch để trở thành hạt malt hoàn thiện hệ enzyme trong hạt đã được hoạt hóa và tăng cường hoạt lực, đặc biệt là hệ enzyme thủy phân thực hiện quá trình chuyển hóa các chất cao phân tử để tạo ra chất chiết của dịch đường.
Chọn phương pháp nấu
Để tách bã malt và làm trong dịch đường thì các giải pháp thường được đặt ra là phân ly và lọc, tuy nhiên do lọc có ưu điểm là khả năng tách loại cặn tốt hơn, chế tạo và vận hành thiết bị đơn giản hơn nên hiện nay hầu hết các nhà máy bia đều sử dụng phương pháp lọc để làm trong dịch đường. Bên cạnh đó quá trình này cũng trích ly các chất có lợi của hoa vào dịch đường: chất đắng trong hoa houblon vào dịch đường, thành phần này tạo vị đắng dịu đặc trưng cho bia đồng thời cũng kìm hãm các vi sinh vật gây đục cho bia thành phẩm; các chất tanin làm kết tủa đạm cao phân tử tạo màng kéo theo các phần tử dễ kết lắng trong dịch đường; tinh dầu thơm tạo hương cho bia thành phẩm.
Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men
Trong quá trình đun hoa xảy ra một số biến đổi: sự đồng phân hoá các α-axit đắng thành izo α-axit đắng có độ hoà tan cao hơn và lực đắng mạnh hơn, vị đắng dịu hơn; trích ly tinh dầu thơm của hoa tạo hương thơm đặc trưng cho bia vàng; tạo phức tanin-protein cao phân tử tạo màng kéo theo nhiều phần tử khác kết lắng theo làm trong dịch đường, tạo độ ổn định keo cho dịch; vô hoạt các protein enzyme của malt và diệt vi sinh vật tạp làm tăng tính ổn định sinh học của dịch đường đảm bảo quá trình lên men sau này dịch đường chỉ chuyển hoá bởi hệ enzyme của nấm men. Dịch đường nóng được bơm vào một trong hai mương dẫn phía trên, chảy thành màng ziczac trên bề mặt các tấm bản trong khoảng trống giữa 2 tấm bản liền kề, dịch đường chảy các khoảng trống cách nhau 1 khoảng trống xen kẽ bởi chất tải lạnh, cuối cùng ra khỏi máy ở mương dẫn dưới ngược phía.
Quy trình công nghệ xử lý nước cấp, nước thải 1. Xử lý nước cấp
Sau đó nước thải được đưa qua bể lắng đứng để tách bùn rồi được lắng trong lần cuối ở bể tiếp xúc trước khi thải ra theo hệ thống nước thải bên ngoài nhà máy. Bùn thu được ở bể lắng đứng một phần tuần hoàn vào bể aeroten, phần còn lại được ép khô đưa sang bể ủ bùn và có thể sử dụng để làm phân bón.
Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm
Tính cân bằng sản phẩm
Bột trợ lọc: Bột trợ lọc sử dụng ở đây chủ yếu là diatomide (2 loại bột thô và mịn được sử dụng là Hyflosuppercell và Standarlsuppercell) ngoài ra còn có vinyl polypyriolidone. 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 4g/l. 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 4g/l.
Tính và chọn thiết bị
Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu
Lưới lọc thiết kế cỏc khe hỡnh nờm kớch thước 0,5mm ì 70mm, diện tớch thoỏt dịch trên tổng diện tích sàn: 14%. Ngoài vỏ 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. * Chọn thiết bị sục khí có bộ phận lọc vô trùng sử dụng than hoạt tính, thiết bị sục khí vào dịch đường, các phụ kiện kèm theo: ống lưu lượng, van một chiều, van giảm áp.
Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men 1. Tank lên men
Một ngày nấu lượng dịch đường được chứa vào 1 tank lên men, chu kì lên men kéo dài 21 ngày đối với sản phẩm bia chai. Bên cạnh đó còn cần thời gian khoảng 1 ngày để lọc dịch đường, vệ sinh tank… Do đó số tank cùng sử dụng là 22 tank, cộng với 2 tank dự trữ thì số tank lên men cần là 24 tank. Thùng nhân giống có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 2,4m.
Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện 1. Thiết bị lọc trong bia
Các thiết bị có kích thước và khối lượng không quá lớn được thiết kế các chân đỡ bằng thép, các thiết bị có kích thước và khối lượng lớn như tank lên men,. Ngoài ra các nồi nấu còn được thiết kế ống hơi có đường kính 30cm bằng khoảng 1/10 đường kính các nồi nấu, thiết kế này nhằm mục đích tạo dòng hơi bốc lên đủ mạnh tránh sự nhiễm tạp đặc biệt là trong giai đoạn lắng xoáy. Dây chuyền chiết chai được thiết kế hệ thống xích tải vận chuyển chai có trang bị hệ thống phun nước bôi trơn, đặt trên các chân đỡ có máng hứng nước.
Tính toán nhu cầu năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy
Tính nhiệt lạnh
Khi kết thúc lên men chính bia non có nồng độ chất khô 3˚Bx được hạ nhiệt độ từ 8˚C xuống 4˚C thực hiện quá trình xả nấm men kết lắng, sau đó tiếp tục hạ nhiệt độ khối dịch xuống 2˚C và thực hiện quá trình lên men phụ, Δt = 6˚C. Tổn hao lạnh trên hệ thống đường ống vận chuyển lưu thể và các thùng chứa nước, glycol… khoảng 10% tổng lượng nhiệt lạnh tiêu thụ cho hệ thống sản xuất chính của nhà máy. 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, Δt = 9˚C.
Tính hơi
Ngoài ra còn phải tiêu tốn một lượng nhiệt đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra môi trường chiếm khoảng 5% tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho nồi hồ hoá. Ngoài lượng hơi cấp cho các phân xưởng như đã tính ở trên còn phải cấp một lượng hơi để thanh trùng đường ống, thiết bị khoảng 200 kg/h. Tổn thất nhiệt và hơi đốt trên hệ thống đường ống cấp hơi cho toàn nhà máy khoảng 10% tổng lượng hơi tiêu thụ cho toàn nhà máy.
Tính nước
Hơi sau khi cấp nhiệt sẽ ngưng tụ, nước ngưng có thể thu hồi và tái sử dụng để cấp cho nồi hơi khoảng 75%. Lượng nước sinh hoạt và phục vụ các nhu cầu khác của nhà máy bình quân một ngày khoảng 40 lít/người. Hai bể nước sau xử lý cho phân xưởng nấu và cho phõn xưởng hoàn thiện bằng tụn kớch thước 5m ì 5m ì 4m, dung tích 100m3.
Tính điện
Qph: Công suất phản kháng của các thiết bị tiêu thụ (KW) Qph = Ptt ì tgφ. ∑Psx: Tổng công suất điện tiêu thụ cho sản xuất (KW) Tsx: Thời gian sản xuất trong năm (h).
Tính toán và thiết kế về xây dựng của nhà máy
Phân tích và lựa chọn địa điểm xây dựng
Nơi đây có địa hình tương đối bằng phẳng, cao ráo, nền đất tự nhiên là đất sét pha cát, có cường độ chịu lực 2,0 kg/cm2, điều kiện thủy văn và nền địa chất ổn định không thuộc miền đứt gãy hay chịu tác động của núi lửa, khu vực này cũng không có các mỏ khoáng sản hay mỏ khí thiên nhiên. Đối với yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp: Nhà máy đặt trong khu vực qui hoạch của khu công nghiệp nên đã được cách ly tránh gây tác động trực tiếp đến khu dân cư, các công trình công cộng hay các di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh trong diện được bảo tồn. Yêu cầu này có thể được thỏa mãn với thiết kế cho nhà máy một trạm xử lý nước thải, và nước thải của nhà máy sau khi qua xử lý để giảm mức độ ô nhiễm, đạt tiêu chuẩn của nước thải loại B mới được đổ vào hệ thống thoát nước thải chung của khu công nghiệp.
Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy
Đường giao thông chính được thiết kế chạy thành vòng trong nhà máy và thông với 2 cổng ra các trục giao thông phía ngoài nhà máy đảm bảo yêu cầu cứu hoả khi xảy ra sự cố trong quá trình vận hành nhà máy. Đặc điểm và cách bố trí các thiết bị trong phân xưởng sản xuất chính Phân xưởng sản xuất chính là phân xưởng tập trung nhiều bộ phận sản xuất quan trọng của nhà máy bia. Giữa các bộ phận sản xuất của phân xưởng vừa có tính độc lập lại vừa có liên hệ qua lại với nhau nên bố trí các thiết bị trong phân xưởng theo từng tổ dựa theo quy trình sản xuất.
Tính toán kinh tế
Tính các chỉ tiêu dự án đầu tư I. Nhu cầu vốn đầu tư
Vốn cố định bao gồm vốn đầu tư xây dựng nhà xưởng, sân bãi, đường giao thông, tường bao quanh nhà máy và vốn đầu tư mua sắm dây chuyền thiết bị. Coi thời gian quay vòng của chai là 6 tháng, trong quý II và quý III lượng bia chai sản xuất nhiều nhất tổng sản lượng là 11 triệu lít bia chai thành phẩm. Coi thời gian quay vòng của bock là 3 tháng, trong một quý lượng bia hơi sản xuất nhiều nhất là: 2 triệu lít bia hơi thành phẩm.
Vệ sinh an toàn lao động
Vệ sinh
- Đường đi, hệ thống thoát nước, hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cần phải được thường xuyên quét dọn, kiểm tra.
An toàn lao động
- Phải thực hiện tuyệt đối nội quy an toàn về điện để tránh xảy ra sự cố hay tai nạn. Cách điện tốt các phần mang điện, đặc biệt là tại các khu vực có độ ẩm cao và nhiều nước như phân xưởng lên men, phân xưởng hoàn thiện sản phẩm. Mỗi phân xưởng đều phải có thiết bị chữa cháy, đặt ở vị trí hợp lý để có thể dễ tìm khi có sự cố.