3. Tình hình sản xuất bia nồng độ cao trên thế giới và ở Việt Nam
4.3. Phân xưởng hoàn thiện
4.3.1.1 Máy rửa bock
Lượng bia chiết bock lớn nhất trong một ngày là 160000 lít. Chọn loại bock chứa 50 lít. Vậy số lượng bock sử dụng trong một ngày là:
160000 / 50 = 3200 (bock)
Mỗi ngày làm việc 3 ca, mỗi ca làm việc 4 giờ, hệ số sử dụng của máy là 80%. Vậy năng suất của máy là:
N = 3200 / (4 x 3 x 0,8) ≈ 333,33 (bock/h) Chọn máy có các thông số sau:
- Năng suất là N = 350 bock/h - Công suất động cơ 4 kW
- Nhiệt độ nước nóng: 50 550C - Áp lực nước:0,4 kg/cm2
- Kích thước: 2500 x 1800 x 2400 (mm) - Lượng tổn hao nước nóng là 5 m3/h. - Số lượng máy cần dùng là 1 chiếc
4.3.1.2 Máy chiết bock
Lượng bia cần chiết bock trong một ngày là 161615,60 lít = 161,62 m3.
Máy làm việc mỗi ngày 3 ca, mỗi ca 4 giờ, hệ số sử dụng máy là 0,75. Vậy năng suất của máy chiết bock là:
N = 161,62 / (4 x 3 x 0,75) = 17,96 (m3/h) Chọn máy chiết bock có các thông số sau:
- Năng suất 18 m3/h - Số vòi chiết: 4 vòi
- Khoảng cách giữa các vòi là 1,5 m - Áp suất dư là 0,7 atm
- Kích thước: 6000 x 2000 x 4500 (mm) - Công suất động cơ là 2,5 kw
4.3.2 Bia chai
4.3.2.1 Máy chiết chai
Lượng bia tối đa để chiết chai trong một ngày là 160000 lít. Bia đóng vào chai 450ml. Vậy lượng chai cần dùng là:
160000 / 0,45 = 355555,56 (chai)
Mỗi bộ phận chiết chai hoạt động 2 ca, mỗi ca làm việc 4 giờ. Hệ số sử dụng máy là 85%. Vậy năng suất dây chuyền chiết chai là:
N = 355555,56 / (4 x 3 x 0,85) = 34858,39 (chai/h) ≈ 34859 (chai/h) Chọn máy chiết chai có các thông số sau:
- Năng suất: 35000 chai/h - Số vòi chiết: 45 vòi
- Áp suất chiết: 0,5 – 1,5 kg/cm2 - Công suất động cơ: 5,7 kW
- Kích thước: 2500 x 2000 x 2600(mm) Số lượng máy là 1 chiếc
Đặc tính của chai: thể tích 450 ml; đường kính 70,5 mm; chiều cao 230 mm.
4.3.2.2 Máy rửa chai
Dựa vào số liệu của máy chiết chai mà ta đã chọn ở trên ta chọn máy rửa chai có các thông số sau:
- Năng suất máy: 35000 chai/h - Dung tích chai 0,45 lít
- Chu kì một vòng 15 phút - Chu kỳ một vòng nghỉ 1,5 phút - Công suất bơm của máy 15 m3/h - Số lượng bơm: 2 chiếc
- Kích thước: 11230 x 5260 x 3500 mm Số lượng máy 1 chiếc
4.3.2.3 Máy dập nút chai
Năng suất của máy dập nút chai phụ thuộc vào năng suất của máy chiết chai, bởi vậy ta chọn máy dập nút có các thông số sau:
- Số ống đóng cùng 1 lúc là 16 ống - Áp lực đóng nút: 60 kg/cm2
- Công suất động cơ là 3kw Số lượng máy là 1 chiếc
4.3.2.4 Máy thanh trùng
Chọn máy thanh trùng có các thông số ký thuật sau: - Năng suất 35000 chai/h
- Công suất 8 kw - Áp suất thanh trùng 1,8 kg/cm2 - Thể tích bể chứa nước 750 là 3 m3 - Thể tích bể chứa nước 650 là 3,2 m3 - Thể tích bể chứa nước 350 là 4 m3 - Thể tích nước lạnh là 7 m3
- Công suất động cơ bơm các bể: 3 kW/h Số lượng máy là 1 chiếc
4.3.2.5 Máy dán nhãn
Chọn máy dán nhãn có các thông số ký thuật sau: - Năng suất 35000 chai/h
- Số vòng quay 20 vòng/phút - Tốc độ băng chuyền: 0,3 m/s - Công suất động cơ: 0,9 kw
- Kích thước: 9000 x 3200 x 1600 (mm) Số lượng máy là 1 chiếc
Bảng 4.1 Các thiết bị chính cho phân xưởng sản xuất bia năng suất 40 triệu lít/năm từ nấu và lên men bia nồng độ cao 140Bx
STT Thiết bị Số
lượng
Kích thước (mm) Công suất (kW/h)
Năng suất
1 Máy nghiền malt 1 2000 x 2000 x 1800 6 2500 kg/h 2 Máy nghiền đại mạch 1 2000 x 1600 x 1000 6 1500 kg/h
3 Gầu tải 3 5000 kg/h
4 Nồi hồ hóa 1 Dt = 2700, Dn = 2800, Ht = 2615
8 8,7
m3/mẻ 5 Nồi đường hóa 1 Dt = 4000, Dn = 4100,
Ht = 3850
9,5 25,31 m3/mẻ 6 Thiết bị lọc khung bản 1 1600 x 1600 x 7210 4 24,04
m3/mẻ 7 Nồi nấu hoa 1 Dt = 4500, Dn = 4600,
H = 4275
9,5 39,83 m3/mẻ 8 Nồi đun nước nóng 1 Dt = 2800, Dn = 2900,
Ht = 5960 26,28 m3/mẻ 9 Thiết bị lắng xoáy 1 Dt = 4500, Dn = 4600, Ht = 3600 37,84 m3/mẻ 10 Máy làm lạnh nhanh 1 3000 x 1600 x 1400 75 50 m3/h 11 Thiết bị lên men 24
tank Dt = 4400, Dn = 4700, Ht = 15450 146,05 m3/ngày 12 Thùng gây men cấp 1 1 Dt = 1700, Dn = 2000, Ht = 3770 4,87 m3/ngày 13 Thùng gây men cấp 2 1 Dt = 2500, Dn = 2800, Ht = 5520 14,61 m3/ngày 14 Thiết bị rửa sữa men 1 D = 2100, Ht = 2310 20 m3 15 Thùng nước pha loãng 4 D = 2600, Ht = 4680 17,56
m3/ngày 16 Máy lọc bia Filter 1 6000 x 1800 x 1600 5 45 m3/h 17 Thiết bị chứa bia và
bão hòa CO2
4 Dt= 3500, Dn = 3800, Ht = 6300
167,5 m3/ngày
18 Máy rửa bock 1 4 350 bock/h
19 Máy chiết bock 1 2,5 18 m3/h
20 Máy chiết chai 1 3 35000
chai/h
21 Máy thanh trùng 1 8 35000
chai/h
22 Máy dán nhãn 1 0,9 35000
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG
5.1. Thiết kế bố trí tổng mặt bằng5.1.1. Thiết kế quy hoạch 5.1.1. Thiết kế quy hoạch
Trong khu vực xây dựng nhà máy, các công trình xây dựng theo nguyên tắc phân vùng đảm bảo yêu cầu hợp lý sản xuất và đảm bảo mỹ quan cân đối trong nhà máy, dễ mở rộng, dễ quản lý, phù hợp với đặc điểm khí hậu Việt Nam.
Địa điểm xây dựng nhà máy có hướng chủ đạo là hướng Tây Bắc, do đó các công trình chính, phụ được xây dựng theo hướng Tây Bắc và trung tâm là khu vực sản xuất.
Các công trình xây dựng đảm bảo tính liên hệ mật thiết của các công đoạn sản xuất, tính logic của thiết bị, đảm bảo kinh tế, đảm bảo đường đi của dây chuyền là ngắn nhất...
5.1.2. Nguyên tắc phân vùng
Nguyên tắc phân vùng:
Vùng trước nhà máy: nơi bố trí các nhà hành chính quản lý, phục vụ sinh hoạt, cổng ra vào, gara ôtô, chỗ để xe. Vùng này có diện tích khoảng 20% diện tích nhà máy.
Vùng sản xuất chính: là nơi bố trí phân xưởng sản xuất chính nằm trong dây chuyền sản xuất của nhà máy. Vùng có diện tích chiếm khoảng 55% diện tích nhà máy.
Vùng công trình phụ: là vùng cung cấp năng lượng như: điện, nước, hơi... các công trình độc hại được bố trí ở cuối hướng gió.
Vùng kho tàng và phục vụ giao thông: ở đó có bố trí các kho tàng, bến bãi, các cầu bốc dỡ hàng hóa... cho phép bố trí trên vùng đất không ưu tiên hướng gió, nhưng phải phù hợp với khu tập kết nguyên, nhiên vật liệu.
Ưu điểm của phương pháp phân vùng:
Dễ quản lý theo ngành, theo xưởng, theo các công đoạn của dây chuyền sản xuất của nhà máy.
Thích hợp với những nhà máy có các phân xưởng, các công đoạn có đặc điểm và điều kiện khác nhau.
Đảm bảo được yêu cầu vệ sinh công nghiệp, dễ dàng xử lý được các bộ phận phát sinh, các điều kiện bất lợi trong quá trình sản xuất như bui, khí độc...
Dễ dàng bố trí hệ thống giao thông trong nhà máy.
Thuận lợi trong quá trình phát triển và mở rộng của nhà máy. Nhược điểm:
Dây chuyền sản xuất kéo dài, tốn diện tích nhà máy.
Dệ thống đường ống dẫn và mạng lưới giao thông tăng lên nên hệ số xây dựng thấp trong việc xây dựng nhà máy.
5.2. Tính toán các hạ mục công trình
Trong công ngiệp sản xuất bia thì các khâu sản xuất hầu hết là đã được tự đông hóa. Tuy nhiên ta phải tính toán diện tích và cách sắp sếp thiết bị sao cho đảm bảo sự thông thoáng thoải mái cho nghười lao động, đồng thời có thể mở rộng để khi cần có thể bảo dưỡng hoặc sửa chữa thiêt bị. Ngoài ra cũng cần bố trí cửa ra vào, cửa thoát hiểm có sự cố.
Để tính được chính xác diện tích của các phân xưởng ta phải dựa vào: - Kích thước thiết bị
- Khoảng không gian thao tác
- Khoảng cách thiết bị với tường và các thiết bị với nhau - Diện tích phòng điều khiển
- Chiều rộng đường đi lại
Theo yêu cầu công nghệ, kích thước máy móc đã chọn, chiều dài, chiều cao dây chuyền và theo cách tính xây dựng ta tính được kích thước các phân xưởng trong nhà máy.
5.2.1. Khu vực sản xuất
5.2.1.1. Phân xưởng nấu
Phân xưởng nấu được xây dựng nối liền với phân xưởng lên men tạo được sự liên tục trong sản xuất. Phân xưởng nấu bao gồm hai phần được ngăn cách với nhau bởi tường, một phần để đặt cân, máy nghiền, gầu tải, phần kia đặt nồi hồ hóa, đường hóa, thiết bị lọc khung bản, nồi nấu hoa, thùng lắng xoáy, nồi đun nước nóng, thiết bị làm lạnh nhanh, hệ thống vệ sinh. Nơi đặt các nồi nấu, thiết bị lọc có bố trí sàn thao tác có chiều cao 3 mét để kiểm tra theo dõi quá trình nấu, lọc được dễ dàng. Để
xác định được kích thước của phân xưởng ta lấy kích thước thiết bị + khoảng cách giữa thiết bị với tường + khoảng không gian để mở rộng.
Dựa vào tính toán chiều dài của đường kính của các thiết bị là: - Nồi hồ hóa: D = 2,8 m
- Nồi đường hóa: D = 4,1 m - Nồi nấu hoa: D = 4,6 m - Thùng lắng xoáy: D = 4,6 m - Thùng đun nước nóng: D = 2,9 m Tổng đường kính của các thiết bị là:
2,8 + 4,1 + 4,6 + 4,6 + 2,9 = 19 (m)
Trong phân xưởng nấu bia ta sắp xếp các thiết bị (nồi hồ hóa, nồi nấu hoa, nồi đường hóa, thùng lắng xoáy) theo sơ đồ hình khối, ở giữa là thiết bị lọc. Các thiết bị được đặt cách tường 1m và khoảng cách giữa các thiết bị với nhau là 2m. Vậy tổng chiều dài của phân xưởng nấu là:
19 + (1 x 2) + (2 x 3) 2,8 4,6 = 19,6 (m)
Chiều rộng gồm đường đi 4m, hệ thống CIP của mỗi thiết bị có đường kính 1,5m, đường kính của thiết bị nấu lớn nhất là nồi nấu hoa (4,6m) và nồi lắng xoáy (4,6m). Vậy chiều rộng tổng thể của thiết bị là:
(1 x 2) + 2 + 4,6 + 4,6 + 1,5 = 14,7 (m)
Do trong phân xưởng còn phải đặt các máy nghiền, máy lọc và một số thiết bị phụ trợ khác và để phù hợp với kích thước xây dựng ta chọn kích thước của phân xưởng như sau:
- Diện tích phân xưởng là 432 m2
- Kích thước phân xưởng là 24 x 18 x 8 (m) - Bước cột 6 (m)
- Móng bê tông cốt thép
- Mái panel lắp ghép theo tiêu chuẩn - Dầm mái bằng bê tông cốt thép lắp ghép - Các cột làm bằng thép kích thước 400 mm - Khung nhà làm bằng bê tông cốt thép hỗn hợp - Tường dày 220 mm
- Trong phân xưởng nấu dùng nền xi măng và bê tông đảm bảo cường độ chịu lực, chịu nước cao cũng như chất vô cơ.
5.2.1.2. Phân xưởng lên men
Đây là phân xưởng rộng lớn, được xây dựng vững chắc với giải pháp khung bê tông cốt thép lắp ghép.
Giải pháp xây dựng:
Dựa vào số lượng tank lên men là 24 tank lên men, mỗi tank có đường kính là 4,7m. Do khối lượng tank lên men lớn nên ta chọn giải pháp đặt tank lên men ở ngoài trời, ở phía trên có hệ thống dàn mái đi lại thao tác.
Ta sắp xếp các tank lên men như sau:
- Các tank sắp xếp theo chiều dài của phân xưởng là 6 tank.
- Khoảng cách giữa các tank theo chiều dài, chiều rộng đều cách nhau 1m và tank ngoài cách mép ngoài 1m.
- Các thiết bị như thùng chứa sản phẩm, thùng chứa nước để pha, thùng nhân men giống cấp 1, thùng nhân men giống cấp 2, hệ thống CIP, thiết bị rửa sữa men, máy lọc bia được sắp xếp cho vào nhà có mái che của cùng phân xưởng lên men. Chiều rộng của nhà khoảng 9m.
- Trong phân xưởng lên men có đường đi rộng khoảng 5m và 1m dành cho cầu thang.
Chiều dài của phân xưởng lên men là:
(4,7 x 6) + (1 x 7) + 4 + 9 + 1 = 49,2 (m)
Chiều rộng được sắp xếp thành hàng 4 tank, tank phía ngoài cách mép ngoài 1m. Vậy chiều rộng của phân xưởng lên men là:
(4,7 x 4) + (1 x 5) = 23,8 (m)
Do trong phân xưởng có bố trí nhà có mái che trong đó có bố trí một phòng tổng hợp (thay đồ, chứa một số thiết bị lưu động...) có chiều dài 6m nên chiều dài của nhà chính là chiều rộng của phân xưởng lên men. Khoảng trống của khu các tank lên men được làm đường đi và diện tích dự phòng. Vậy ta chọn chiều rộng phân xưởng lên men là 30m
Như vậy ta chọn phân xưởng lên men với các thông số tương ứng phù hợp với kết cấu xây dựng như sau:
Với tank lên men ngoài trời thì:
+ Dàn đường bằng thép panel lắp ghép theo tiêu chuẩn, phía ngoài dàn đường thao tác là 1,1m; phía trong dàn đường thao tác là 1,2m.
+ Móng bê tông cốt thép, bước cột sản xuất đỡ thay chân của thiết bị phù hợp là 5,3m
+ Kích thước cột là 400 x 600 mm
+ Nền phân xưởng lên men bằng bề tông chịu lực, có xử lý chống thấm Với nhà có mái che: được xây dựng bình thường với vật liệu xây dựng như phân xưởng nấu.
Kích thước phân xưởng lên men như sau: - Diện tích phân xưởng lên men là 1620 m2 - Kích thước: 54 x 30 (m)
- Tường dày 220 mm
- Phân xưởng lên men được nối một đầu với phân xưởng nấu, một đầu nối với phân xưởng hoàn thiện.
5.2.2. Phân xưởng hoàn thiện
Đây là một phân xưởng có đông số lượng công nhân, các thiết bị là một dây chuyền khép kín, kích thước lớn và có nhiều bộ phận hoạt động liên tục như: máy chiết chai, máy dập nắp, máy dán nhãn, máy xếp két... Toàn bộ được tự động hóa. Bởi vậy phân xưởng đòi hỏi thoáng mát, cao ráo, đủ ánh sáng cho công nhân làm việc. Vì thế nên thiết kế nhiều cửa sổ, cửa ra vào rộng rãi để vận chuyển sản phẩm ra vào dễ dàng.
Phân xưởng hoàn thiện có kết cấu bê tông cốt thép lắp ghép cụ thể như sau: - Diện tích phân xưởng 1008 m2
- Kích thước: 42 x 24 x 6 (m) - Bước cột: 6 m
- Mái panel lắp ghép theo tiêu chuẩn - Cột bê tông cốt thép 400 x 600 mm - Nhà làm bằng khung thép Zamyl - Tường dày 220 mm
5.2.3. Phân xưởng phụ trợ
Các phân xưởng phụ trợ được xây dựng theo kết cấu bê tông cốt thép hỗn hợp theo tiêu chuẩn.
5.2.3.1. Kho nguyên liệu
Nguyên liệu chính cho sản xuất bia là 50% malt, 25% đại mạch và 25% đường. Các nguyên liệu này được đóng vào các bao 50kg, cứ mỗi 1m2 xếp được 2 bao, xếp các bao 10 chồng. Vậy mỗi chồng chứa được lượng nguyên liệu là:
2 x 10 x 50 = 1000 (kg)
Lượng nguyên liệu cần dùng tối đa cho một ngày là: 29751,36 (kg) (theo bảng cân bằng sản phẩm)
Diện tích kho đủ để đảm bảo chứa nguyên liệu cho nhà máy hoạt động trong 15 ngày.
Vậy lượng nguyên liệu cần dự trữ trong 15 ngày là: 29751,36 x 15 = 446270,4 (kg)
Hệ số sử dụng kho là 85%. Vậy diện tích kho cần chứa là:
85 , 0 1000 4 , 446270 = 525,024 (m2)
Vậy ta xây dựng kho có kích thước như sau: - Kích thước: 24 x 24 x 8 (m)
- Diện tích 576 (m2)
5.2.3.2. Kho sản phẩm
Kho chứa sản phẩm được xây dựng cạnh phân xưởng hoàn thiện, sản phẩm