5.2 .Thiết bị phân xởng lên men
5.2.5 .Thiết bị nhân men giống
(Thiết bị nhân men giống cấp II
+ Lợng men giống cho vào thùng lên men bằng 10% so với lợng dịch đ- ờng.
Thể tích thiết bị này bằng 10% thể tích thùng lên men thể tích thùng nhân men giống cấp II
V = 䩡䩡
Thùng nhân men giống cấp II cũng tơng tự nh thùng lên men: hình trụ, đáy côn.
V = 1,254D3 D = 䩡䩡
Chiều cao thân thùng H = 1,5D = 2,6m + Chiều cao đáy côn h = 0,29D = 0,5m + Góc ở đáy côn ( = 700
+ Chọn chiều dày thiết bị = 3mmδ
(Thiết bị nhân men giống cấp I
Thiết bị này có thể tích bằng 10% thể tích thiết bị nhân men giống cấp II.
Thể tích thiết bị V = 䩡䩡
D = 䩡䩡
Chiều cao thân trụ H = 1,5D = 1,2m + Chiều cao phần côn h = 0,29D = 0,24m + Chọn chiều dày thiết bị = 3mmδ
5.2.6.Thiết bị xử lý sinh khối sau khi lên men
Bao gồm:
Dùng thiết bị có thể tích bằng 2 lần lợng nấm men thu đợc. Thể tích thiết bị rửa men V = 2 x 2192 = 4384l.
Chọn V = 4,4m3
Chọn cánh khuấy có công suất: 1kW + Thiết bị bảo quản men
Sau khi rửa men thì thu đợc khoảng 75% lợng men sạch Thể tích thiết bị bảo quản nấm men
V = 0,75 x 4,4 = 3,3m3
Do lợng bia nhiều sản xuất nhiều nên ta dùng 2 thùng bảo quản men, thể tích mỗi thùng 3,3m3
5.2.7.Hệ thống thu hồi CO2
Lợng CO2 thu hồi trong 1 ngày 䩡䩡
Hệ thống thu hồi CO2 bao gồm các thiết bị sau: + Máy rửa khí
+ Bộ lọc, sấy + Máy nén khí
+ Bình cầu chứa khí CO2
●Máy rửa khí
+ Máy rửa khí là một bồn chứa có nắp và dùng để thải các tạp chất có khả năng hoà tan tronh nớc ra khỏi CO2.
+ Chọn máy rửa khí có quy cách kỹ thuật nh sau: Công suất 50 kgCO2/h
Đờng kính: 125mm
Chiều cao: khoảng 3000mm áp suất: 400mm cột nớc Lợng nớc tiêu thụ: 50l/h Thời gian làm việc: 20h/ngày
Số lợng máy rửa khí 䩡䩡. Chọn 2 máy rửa khí
●Bộ lọc, sấy CO2( tháp )
+ Mục đích: để loại các hợp chất không hoà tan trong nớc cũng nh hơi ẩm còn sót lại trong khí CO2.
+ Chọn bộ lọc, sấy CO2 có các quy cách kỹ thuật nh sau: Công suất: 50kg/h
Thời gian làm việc: 12h
Vật liệu: thép không gỉ loại 1.4571 Thời gian hoàn nhiệt: 4h
Công suất trong suốt thời gian hoàn nhiệt: 3kW Số lợng tháp:
䩡䩡
●Máy nén khí
+ Máy nén khí là một máy nửa kín đợc truyền động trực tiếp + Quy cách kỹ thuật:
Tác nhân làm lạnh: R22 Tốc độ: 1450vòng/phút
Nhiệt độ ngng tụ của freon: + 400c Nhiệt độ bốc hơi của freon: - 300C Công suất: 5,4kW
Công suất tiêu thụ: 4kW Nhiệt độ nớc làm mát: 300C Lợng nớc làm mát tiêu thụ 1h: 1m3 ●Bình cầu chứa khí Dung tích: 5m3 Đờng kính: 1570mm Chiều dài: 3140mm
áp suất làm việc tối đa: 200mm cột nớc Vật liệu: cao su bọc vải polyester
5.2.8.Bơm
+ Bơm 1: Bơm bia đi lọc Lợng bia lọc: 7400l/h
Vật liệu làm bơm: thép Crôm – Niken Vật liệu làm giá đỡ: thép Crôm – Niken Động cơ đợc bọc bằng thép không gỉ Năng suất: 10m3/h
Công suất: 4kW
Động cơ đợc trang bị một van nhánh để điều chỉnh năng suất của bơm + Bơm 2: Bơm chuyển bia
Bơm ly tâm có động cơ đợc bọc bằng thép không gỉ Vật liệu làm bơm: thép Crôm – Niken
Năng suất: 10m3/h Công suất: 2,2kW
+ Bơm 3: Bơm nấm men
Bơm ly tâm có động cơ đợc bọc bằng thép không gỉ Tốc độ: 1400 vòng/phút
Công suất: 1,5kW
+ ống cao su mềm dẫn bia và nấm men
ống cao su mềm RESISTOR loại DN 50 x11 với lớp giữa trắng nh sơng. Có khả năng làm sạch bằng hơi nớc với nhiệt độ 1300C
Chiều dài: 4m
5.3.Thiết bị phân xởng hoàn thiện sản phẩm
+ Lợng bia sản xuất trong 1 ngày: 100000l Chai đựng bia: 0,5l
Số lợng chai䩡䩡
+ Thời gian làm việc của các máy: 20h – 22h
5.3.1.Máy rửa chai
Do khi rửa chai tổn thất 1% Số lợng chai thực tế 䩡䩡
Chọn thời gian rửa chai là 21h Năng suất máy rửa chai: 䩡䩡
Chọn máy rửa chai có các đặc tính sau: + Năng suất: 9860chai/h
+ Chiều dài tối đa:11000mm + Chiều rộng tối đa: 2790mm
+ Chiều cao tối đa: 3800mm + áp suất hơi nớc: 2,5kg/cm2 + Số lợng nớc tiêu thụ: 2,5m3/h + Công suất: 22kW + Số lợng chai theo 1 hàng: 10 + Đờng kính chai: 50 – 70mm + Chiều cao tối đa của chai: 260mm
5.3.2.Thiết bị rót chai và dập nút tự động
+ Năng suất:9860 chai/h
+ Bộ phận chiết rót với 36 van ống dẫn loại ngắn và thiết bị chụp nắp chai tự động. Các nắp đợc cung cấp từ 1 phía
+ Số chai chiết và dập nút 1 lúc: 10 chai + áp suất không khí: 2,5kg/cm2
+ áp suất chiết, dập nút: 6kg/cm2 + Công suất động cơ: 2,4kW
Chiều cao của băng truyền tải chai: 1250 50mm±
Chiều quay: theo chiều kim đồng hồ
5.3.3.Máy thanh trùng
+ Năng suất: 9860chai/h + Cỡ chai: 0,5l
+ Chiều dài: 10000mm + Chiều rộng: 3600mm + Chiều cao: 2770mm
+ áp suất hơi thanh trùng: 2,5kg/cm2 + Trọng lợng khí khô: 21000kg
5.3.4.Máy dán nhãn tự động
Năng suất: 9860 chai/h
5.3.5.Máy rửa két tự động
Kiểu: RIVI Italya Loại: TW
+ Công suất bơm rửa: 3kW + Công suất bơm tráng: 4kW + Lợng hơi nớc tiêu thụ: 80kg/h + Lợng nớc tiêu thụ: 2500l/h
Bảng tổng hợp tính thiết bị phân xởng nấu
STTTên thiết bịSố lợngNăng suất kg/hThể tích,m3Kích thớc
D x H x , mmδ
L x R X C, mm1Cân15002Máy nghiền malt215003Máy nghiền gạo15004Nồi hồ hoá18,52300x1840x45Nồi đờng hoá131,723300x3300x66Thùng lọc đáy bằng124,63000x3600x67Nồi đun nớc rửa bã112,32400x2400x48Nồi nấu hoa143,823640x3640x69Thùng lắng xoáy132,910Máy lạnh nhanh19500l/h11Bơm
+ Bơm dịch đờng và hỗn hợp malt, cháo + Bơm dịch sang nồi nấu hoa
+ Bơm đi làm lạnh + Bơm nớc rửa bã + Bơm hoá chất 1 1 1 1 1 84m3/h 84m3/h 12m3/h 24m3/h 3,5m3/h 12Máy nén khí1230m3/h
Bảng tổng hợp thiết bị phân xởng lên men
STTTên thiết bịSố lợngNăng suất, kg/hThể tích, m3Kích thớc D x H x ,mmδ
L x R x C,mm1Thùng lên men 3964,53200x8000x62Máy lọc trong bia17400l/h4Thùng chứa bia258,23200x6400x65Thiết bị rửa men14,46Thiết bị bảo quản men23,37Thiết bị nhân giống cấp II16,451730x2600x38Thiết bị nhân giống cấp I10,6450,8x1200x39Hệ thống thu hồi CO2
+ Máy rửa khí + Bộ lọc, sấy CO2 + Máy nén khí + Bình cầu chứa khí 1 2 1 1 50 50 5 125x3000x3 1257x3140x410Bơm
+ Bơm bia đi lọc + Bơm chuyển bia + Bơm mấm men 1 1 1 10 10
Bảng tổng hợp tính thiết bị phân xởng hoàn thiện sản phẩm
STTTên thiết bịSố lợngNăng suất, chai/hKích thớc
L x R x C,mm1Máy rửa chai198602790x11000x38002Máy chiết và dập nút chai180003Máy thanh trùng17000- 80003600x10000x27704Máy dán nhãn13000-90005Máy rửa két1500két/h6Máy đóng chai vào két17Bơm bia đi đóng chai
Phần VI: Tính năng lợng
Tính năng lợng trong nhà máy bao gồm: + Tính hơi
+ Tính nhiên liệu cho lò hơi + Tính lạnh
+ Tính nớc + Tính điện
6.1.Tính hơi cho toàn nhà máy
Hơi dùng để hồ hoá nguyên liệu thay thế, đờng hoá, houblon hoá dịch đờng, đun nớc nóng để rửa bã, vệ sinh thiết bị.
Sử dụng hơi bão hoà có áp suất p = 2,5kg/cm2 và có nhiệt độ 126,80C.
6.1.1.Tính hơi cho nồi hồ hoá
Trong quá trình hồ hoá nhiệt độ đợc điều chỉnh nh sau: Nhiệt độ ban đầu 250C
Nâng từ 250C lên 520C: 15 ph Giữ 520C trong 15 ph Nâng từ 520C lên 700C 10 ph Giữ 700C trong 10ph Nâng 700C lên 860C 10ph Giữ 860C trong 15ph Nâng từ 860C lên 1000 15ph Giữ 1000C trong 50ph
Khối lợng dịch trong nồi: 6054,3kg Nhiệt dung riêng C = 0,855kcal/kgđộ
+ Lợng nhiệt cần cung cấp để đun dịch từ 250C lên 860C Q11 = GC(86 - 25), kcal
Q11 = 6054,3 x 0,855 x (86 – 25 ) = 315762kcal
+ ở nhiệt độ 860C, coi lợng nớc bốc hơi 1,5% lợng nhiệt cần thiết cho quá trình bốc hơi
Q12 = q.W11, kcal
q: hàm nhiệt của nớc ở 860C, q = 540kcal/kg W11: lợng nớc bốc hơi, kg
W11 = 䩡䩡
Q12 = 540 x 78 = 42120 kcal
+ Lợng nhiệt cần cung cấp để đun dịch từ 86 lên 1000C Q13 = 72470kcal
+ Lợng nhiệt cần cung cấp cho nớc bốc hơi ở 1000C. Coi tỷ lệ nớc bốc hơi 3,5%
Q14 = q.W12, kcal W12 = 䩡䩡
Tổng lợng nhiệt cung cấp cho quá trình hồ hoá Q1 = Q11 + Q12 + Q13 + Q14, kcal
Q1 = 315762 + 42120 + 72470 + 98280 = 528632kcal Lợng nhiệt này bằng lợng hiệt do hơi cung cấp vào.
Lợng hơi cần cung cấp D1 = 䩡䩡,kg/h
ih: hàm nhiệt của hơi nớc bão hoà, kcal/kg i: hàm nhiệt của nớc ngng tụ, kcal/kg 0,96: độ bão hoà của hơi nớc
: thời gian hồ hoá, h. =
τ τ 䩡䩡
Hơi nớc bão hoà ở áp suất p = 2,5kg/cm2 và có nhiệt độ t = 126,80C và khi ngng tụ không thay đổi nhiệt độ.
ih = 650kcal/kg i = 127kcal/kg D1 = 䩡䩡
6.1.2.Tính hơi cho nồi hồ hoá
Trong quá trình đờng hoá, nhiệt độ đợc điều chỉnh nh sau 520C trong 30 ph 520C lên 630C trong 10ph giữ ở 630C trong 30ph 630C lên 700C trong 20ph giữ ở 700C trong 30ph 700C lên 750C trong 10ph giữ 750C trong 30ph
Lợng dịch trong nồi đờng hoá: 24778,3kg Lợng nớc trong nồi đờng hoá: 20243,8kg Nhiệt dung riêng C = 0,858kcal/kgđộ
+ Lợng nhiệt cần cung cấp để đun dịch từ 520C lên 630C Q21 = GC(63 - 52), kcal
Q21 = 24778,3 x 0,858 x (63 – 52 ) = 233858kcal + Lợng nhiệt cần cung cấp để đun dịch từ 63 lên 700C Q22 = GC (70 - 63). Kcal
+ Lợng nhiệt cần cung cấp để đun dịch từ 70 lên 750C Q23 = GC (75 - 70), kcal
Q23 = 24778,3 x 0,858 (75 - 70) = 106299kcal
+ Lợng nhiệt cần cung cấp để 4% nớc bốc hơi ở 750C Q24 = q. W2 ,kcal
q: hàm nhiệt của nớc ở 750C, kcal/kg q = 540kcal/kg
W2: lợng nớc bay hơi, kg W2 = 䩡䩡
Q24 = 540 x 810 = 437400kcal
Tổng lợng nhiệt cung cấp cho qúa trình đờng hoá Q2 = Q21 + Q22 + Q23 + Q24 , kcal
Q2 = 233858 + 148819 + 106299 + 437400 = 926376 kcal Lợng nhiệt này bằng lợng nhiệt do hơi cung cấp
Lợng hơi cung cấp D2 = 䩡䩡
= 2,67h
τ
D2 = 䩡䩡
6.1.3.Tính hơi cho nồi đun nớc nóng
Nhiệt độ trong quá trình đun nớc nóng 20 lên 800C trong 1,5h. + Lợng nhiệt cần cung cấp
Q3 = 664020 kcal
+ Lợng nhiệt này bằng lợng nhiệt do hơi cung cấp Lợng hơi cần cung cấp
D3 = 䩡䩡
D3 = 䩡䩡
6.1.4.Tính hơi cho nồi nấu hoa
Nhiệt độ trong quá trình nấu hoa đợc điều chỉnh nh sau: 800C lên 1000C trong 0,5h
1000C trong 1,5h
+ Lợng nhiệt cung cấp cho quá trình đun sôi hoa, nớc bốc hơi 10% Lợng nhiệt cung cấp cho nớc bốc hơi
Q42 = q.W4 , kcal q = 540kcal/kg W4 = 䩡䩡
Q42= 540 x 2807 = 1515780kcal
Tổng lợng nhiệt cho quá trình nấu hoa
Q4 = Q41 + Q42 = 567775,5 + 1515780 = 2083556kcal Lợng nhiệt này bằng lợng nhiệt do hơi cung cấp
Lợng hơi cung cấp D4 = 䩡䩡
D4 = 䩡䩡
6.1.5.Tính hơi cho quá trình rửa chai, thanh trùng chai
+ Quá trình rửa chai Q51 = 190.000kcal/h
Lợng hơi cần cung cấp D51 = 䩡䩡
+ Quá trình thanh trùng
Lợng bia cần thanh trùng: 5000l/h = 5000kg/h và thanh trùng từ 140C lên 650C
Lợng nhiệt cần cung cấp
Q52 = 5000 x1 x(65 - 14) = 255000kg/h Lợng hơi cần thiết
D52 = 䩡䩡
Lợng hơi cho toàn bộ quá trình D5 = D51 + D52 = 378,5 + 508 = 886,5kg/h
6.1.6.Tính hơi cho toàn bộ quá trình sản xuất
+ Lợng hơi dùng để vệ sinh thùng lên men, nhân men giống, vệ sinh đ- ờng ống chiếm khoảng D6 = 100kg/h
+ Lợng hơi tổn thất khi qua các đờng ống và tổn thất ra môi trờng xung quanh bằng 10%
D = 䩡䩡
D = 䩡䩡
Chọn 2 lò hơi, năng suất 2500kg/h = 2,5tấn/h + Lò hơi có các đặc tính kỹ thuật sau:
Ký hiệu: DZG3 Năng suất: 2500kg/h áp suất làm việc:8at Hệ số sử dụng: 0,75
6.2.Tính nhiên liệu cho lò hơi
+ Dùng dầu diesel làm nhiên liệu cho lò hơi vì có u điểm: nhiệt lợng cung cấp lớn, dễ mua, dễ vận chuyển, cần diện chứa nhỏ
+ Lợng dầu cần dùng M = 䩡䩡
Trong đó:
Q: nhiệt lợng của dầu, kcal/kg. Q = 11500kcal/kg D: năng suất lò hơi, kg/h
D = 5000kg/h
ih: hàm nhiệt của hơi nớc ở áp suất 8at, kcal/kg ih = 662,3kcal/kg
i: hàm nhiệt của nớc đa vào, kcal/kg i = 20kcal/kg : hệ số sử dụng của lò hơi, = 0,75 η η Lợng dầu cần cấp M = 䩡䩡 + Tổn thất do khói bay ra 5% Lợng dầu thực tế 279,3 x 1,05 = 293,3kg/h + Thời gian làm việc 20h/ngày
Lợng dầu cần cấp cho 1 ngày 293,3 x 20 = 5866kg/h
Lợng dầu cần dùng cho 1 năm 5866 x 䩡䩡
6.3.Tính lạnh cho toàn nhà máy
Bao gồm:
+ Tính lạnh để hạ nhiệt độ của dịch đờng từ 600C xuống nhiệt độ lên men 140C.
+ Tính lạnh cho bộ phận lên men, tàng trữ bia, nhân men giống, xử lý sinh khối và bảo quản men.
Chọn glycol 35% là chất tải lạnh, nhiệt độ vào của glycol -30C và nhiệt độ ra của glycol là +20C.
6.3.1.Tính lạnh để hạ nhiệt độ của dịch đờng xuống nhiệt độ lên men
+ Lợng nhiệt cần thiết để làm lạnh dịch đờng xuống nhiệt độ lên men Q11 = GC(t1 – t2) x 4, kcal
G: khối lợng dịch đờng cần làm lạnh trong 1 mẻ nấu,kg G = 䩡䩡
C: nhiệt dung riêng của dịch đờng, kcal/kgđộ C = 0,88kcal/kgđộ
t1:nhiệt độ sau khi làm nguội sơ bộ bằng nớc, 0C t1 = 600C
t2: nhiệt độ lên men, 0C t2 = 140C 4: số mẻ nấu/ngày Q11 = 29162 x 0,88 x (60 – 14) x 4 = 4721911kcal + Thời gian làm lạnh: 12h Lợng nhiệt cần làm lạnh trong 1h: 䩡 䩡
6.3.2.Tính lạnh cho bộ phận lên men
Trong quá trình lên men có lên men chính ( 8 ngày ), lên men phụ (10 ngày). Số thùng lên men 38 thùng 14 thùng lên men chính, 24 thùng lên men phụ và tàng trữ.
●Tính lạnh cho quá trình lên men chính
+ nhiệt độ lên men ban đầu: 140C
+ nhiệt độ để nấm men kết lắng nhiều nhất: 40C + nhiệt độ kết thúc quá trình lên men chính: 20C
Trong thời gian lên men chính, nhiệt độ dịch đờng phải giảm 100C Để tính lạnh, ta tính cho việc giảm nhiệt độ nhiều nhất: giảm 100C trong 12h.
Nhiệt lợng do chất tải lạnh cần cung cấp để giảm nhiệt độ của dịch đ- ờng:
䩡䩡, kcal/h
G: khối lợng dịch đờng, kg G = 54800 x 1,0483 = 57447kg
C: nhiệt dung riêng của dịch đờng, kcal/kgđộ C = 0,88kcal/kgđộ
14: số thùng lên men chính 24: số giờ giảm nhiệt độ
䩡䩡
●Tính cho quá trình lên men phụ và tàng trữ bia
+ Nhiệt độ ban đầu của quá trình lên men phụ: 20C + Nhiệt độ cuối của quá trình lên men phụ: 00C + Nồng độ dịch đờng khi lênmen phụ: 4%
+ Để tính lạnh ta tính cho thời gian 12h nhiệt độ giảm xuống 00C Lợng nhiệt chất tải lạnh cần cung cấp cho sự giảm nhiệt độ 䩡䩡
G = 54800 x 1,02 = 55896kg C = 0,96kcal/kgđộ
24: số thùng lên men phụ và tàng trữ bia 䩡䩡
Nhiệt lợng cần cung cấp cho quá trình lên men Q2 = Q21 + Q22 = 335107,5 + 214640 = 549747,5kcal/h
●Tính lạnh cho quá trình rửa men, bảo quản men
Lợng nhiệt cần cung cấp cho quá trình này bằng 1% lợng nhiệt cung cấp cho quá trình lên men
Q3 = Q2 x 0,01 = 549747,5 x 0,01 =5497,5kcal/h
+ Tổn hao lạnh qua các đờng ống: 5% + Tổn hao lạnh khi sục CO2: 2%
Tổng lợng nhiệt lạnh cần cung cấp cho quá trình lên men Q = Q1 + Q2 + Q3 = (393492,6 + 549747,5 + 5497,5) x 䩡䩡
Q = 1054153 kcal/h = 1243900 kW/h.
6.3.4.Tính số áo lạnh cho thùng lên men
Dựa vào nhiệt lợng để cần cung cấp trong quá trình lên men chính hợac lên men phụ. Lợng nhiệt trong quá trình lên men chính Q2 lớn hơn lợng nhiệt trong quá trình lên men phụ Q3. Vì vậy ta tính theo Q2.
Nhiệt lợng do chất tải lạnh cung cấp: Q0 = 䩡䩡
Diện tích bề mặt truyền nhiệt của áo lạnh