Thiết kế nhà máy sản xuất malt diastilin năng suất 25.000 tấn sản phẩmnăm

MỤC LỤC Mở đầu1 Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật21.1. Sự cần thiết xây dựng nhà máy2 1.2. Địa điểm xây dựng nhà máy 21.3. Đặc điểm tự nhiên31.4. Vùng nguyên liệu31.5. Nguồn cung cấp điện31.6. Nguồn cung cấp nước 31.7. Nguồn cung cấp hơi31.8. Nhiên liệu31.9. Thoát nước và xử lý nước thải31.10 Nguồn nhân lực4 1.11 Tiêu thụ sản phẩm 41.12 Giao thông vận tải41.13 Kết luận 4 Chương 2: Giới thiệu nguyên liệu5 2.1.Đại mạch.5 2.2. Chất hỗ trợ kỹ thuật13 Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ15 3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ15 3.2. Thuyết minh dây chuyền16 Chương 4: Tính cân bằng vật chất29 4.1. Chọn các thông số ban đầu29 4.2. Cân bằng vật chất29 Chương 5: Cân bằng nhiệt lượng38 5.1. Cơ sở cân bằng nhiệt38 5.2. Xác địng các thông số của không khí38 5.3. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy42 Chương 6: Tính và chọn thiết bị46 6.1. Tính xilô46 6.2. Bunke chứa nguyên liệu trung gian48 6.3. Thiết bị làm sạch49 6.4. Thiết bị rửa và ngâm đại mạch50 6.5. Thiết bị ươm mầm516.6. Thiết bị đảo malt55 6.7. Thiết bị chứa chất sát trùng. 55 6.8. Thiết bị chứa dung dịch axít gibberelic56 6.9. Bơm nước58 6.10.Máy nén khí58 6.11.Máy điều hoà không khí 58 6.12. Thiết bị sấy59 6.13. Máy tách mầm và rễ60 6.14. Thiết bị chứa mầm và rẽ malt60 6.15. Cân thành phẩm60 6.16. Tính gàu tải62 6.17 Tính cơ cấu vận chuyển bằng vít tải68 Chương 7: Tính tổ chức và tính xây dựng75 7.1. Tính tổ chức75 7.2. Tính xây dựng78 Chương 8: Tính hơi nước85 8.1.Tính hơi85 8.2. Tính nước85 Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp88 9.1. An toàn lao động88 9.2. Những nguyên nhân gây ra tai nạn88 9.3. Những biện pháp hạn chế tai nạn88 9.4. Những yêu cầu cụ thể89 9.5. Phòng chống cháy nổ, chống sét90 9.6. Vệ sinh công nghiệp90 Chương 10: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm93 10.1. Kiểm tra nguyên liệu93 10.2. Kiểm tra độ trong, màu sắc và chỉ tiêu vi sinh của nước sau khi xử lý93 10.3. Kiểm tra các công đoạn sản xuất93 10.4. Kiểm tra chất lượng của sản phẩm94 Kết luận:95 Tài liệu tham khảo96

Với mức tiêu thụ bình quân đầu người là 18 lít bia/ năm, sản lượng bia luôntăng nhanh trong thời gian qua, dự kiến đến năm 2010 ước đạt 2,7 tỷ lít, tăng 45%

Mặc dù nước ta đã đưa vào hoạt động nhà máy sản xuất đường malt nhưngvẫn chưa đủ lượng nguyên liệu malt cung cấp cho các nhà máy bia trong nước Hầuhết các nhà máy bia ở Việt Nam đều sử dụng nhiều gạo nên cần một loại malt cóhoạt lực và hiệu suất thu hồi cao Đây là một ưu điểm mà malt ngoại nhập khó cạnhtranh được

Việc nhập các loại malt đặc biệt làm cho giá thành sản phẩm của bia tăng lên

Để khắc phục những khó khăn đó thì việc xây dựng nhà máy sản xuất malt làmột việc làm cấp thiết và đúng đắn hiện nay

Do đó, tôi được phân công đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất malt diastilinnăng suất 25.000 tấn sản phẩm/năm là phù hợp với tình hình hiện nay

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết xây dựng nhà máy:

Theo thống kê của Hiệp hội Rượu-Bia-Nước giải khát Việt Nam, mỗi nămngành bia Việt Nam phải nhập khẩu khoảng 120.000 đến 130.000 tấn malt với giá

400 USD/tấn

Như vậy, lượng ngoại tệ dùng để nhập nguyên liệu là khoảng 50 triệuUSD/năm Với tốc độ tăng trưởng của ngành bia khoảng 10-12%/năm, nhu cầu maltvào năm 2005 sẽ là 185.000 tấn và năm 2010 sẽ là 235.000 tấn Nếu giữ nguyêntình trạng nhập khẩu như hiện nay, chúng ta sẽ phải bỏ ra khoảng 60 triệu USD/nămvào năm 2005 và trên 100 triệu USD/năm vào năm 2010 cho việc nấu bia

Chính phủ đã chỉ đạo xây dựng ngành Rượu-Bia-Nước giải khát Việt Namthành một ngành kinh tế mạnh Do vậy, việc sử dụng tối đa nguyên liệu trong nước

để phát triển sản xuất các sản phẩm chất lượng cao là một chủ trương quan trọng vàđúng đắn

Việt Nam là vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều thích hợp cho gieotrồng đại mạch, đặc biệt là vùng Tây Bắc Mùa đông ở miền Bắc có chế độ nhiệtthích hợp cho đại mạch nhiệt đới sinh trưởng và phát triển

Theo Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam thì diện tích thuận lợi đểgieo trồng đại mạch ở đồng bằng Bắc Bộ ước tính đạt 400.000 ha và miền núi là140.000 ha

Vì vậy, việc xây dựng nhà máy sản xuất các loại malt ra đời sẽ đáp ứng đượcnhu cầu thực tiễn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy bia trong cả nước

1.2 Địa điểm xây dựng nhà máy:

Sau khi nghiên cứu, khảo sát các đặc điểm cần thiết xây dựng nhà máy nhưnguồn cung cấp nguyên liệu, các yếu tố ảnh hưởng đến việc lắp đặt thiết bị, giaothông vận tải, điều kiện khí hậu… tôi quyết định chọn địa điểm xây dựng nhà máy tạikhu công nghiệp Hoà Cầm thuộc xã Hoà Thọ huyện Hoà Vang thành phố Đà Nẵng

Xã Hoà Thọ thuộc huyện Hoà Vang thành phố Đà Nẵng nằm ở vùng duyên hảimiền Trung chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình Nên nhiệt độcao và ít biến động, chế độ ánh sáng phong phú, nhiệt độ trung bình hằng năm25,50C, độ ẩm không khí tương đối trung bình 82%.Vì vậy, việc xây dựng nhà máy

1.5 Nguồn cung cấp điện:

Nhà máy có trạm biến thế riêng để lấy điện từ mạng lưới điện Quốc Gia.Ngoài ra, nhà máy còn có máy phát điện dự phòng

1.6 Nguồn cung cấp nước:

Nguồn nước là một yếu tố rất quan trọng, đặc biệt với sản xuất malt thì chấtlượng nước phải hết sức coi trọng Nước phải sạch thì chất lượng sản phẩm mớiđược đảm bảo Nguồn nước được lấy từ nhà máy nước Đà Nẵng qua hệ thống xử lýnước của nhà máy trước khi đưa vào sử dụng

1.7 Nguồn cung cấp hơi:

Nhà máy cần một lượng lớn hơi để vận hành thiết bị đặc biệt là hệ thống sấymalt nên cần đặt tại nhà máy lò hơi với công suất hợp lý

1.8 Nhiên liệu:

Nhiên liệu ở đây chủ yếu sử dụng là dầu FO, DO, diesel… dùng để đốt lò hơi

để cung cấp hơi cho sản xuất Nhiên liệu chủ yếu được mua trên thị trường

1.9 Thoát nước và xử lý nước thải:

Toàn bộ nước thải của nhà máy được qua hệ thống xử lý nước thải, được xử lýbằng phương pháp sinh học trước khi thải ra môi trường

1.10 Nguồn nhân lực:

Nguồn cán bộ của nhà máy chủ yếu là các kĩ sư có kĩ thuật được đào tạo chínhqui tại Đà Nẵng và các địa phương khác trên toàn quốc Đội ngũ công nhân đượcđào tạo căn bản Điều đó góp phần giải quyết công việc nhanh chóng, mang lại hiệuquả kinh tế cao

1.11 Tiêu thụ sản phẩm:

Sản phẩm của nhà máy sẽ được các nhà máy bia trong khu vực tiêu thụ nhưnhà máy bia Huda ở Huế, bia Foster ở Đà Nẵng, nhà máy bia Quảng Nam, QuảngNgãi, Bình Định, Phú Yên… và rộng hơn nữa là các nhà máy bia trên toàn quốc

1.12 Giao thông vận tải:

Khu công nghiệp Hòa Cầm với tổng diện tích là 266 ha, vị trí nằm bên cạnhquốc lộ 14B, quốc lộ 1A nên rất thuận tiện trong quá trình vận tải bằng đường bộ.Cách cảng biển Tiên Sa, cảng biển Liên chiểu, sân bay quốc tế Đà Nẵng từ 5÷ 7kmthì việc nhập khẩu nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm rất thuận lợi Bên cạnh đó, hệthống hầm đèo Hải Vân đã được đưa vào hoạt động cũng là một điều kiện thuận lợilớn cho vấn đề giao thông

Với hệ thống giao thông đa dạng và thuận lợi như trên thì việc xây dựng nhàmáy sản xuất malt là hoàn toàn hợp lý

1.13 Kết luận:

Qua phân tích những điều kiện cần thiết để xây dựng nhà máy ta nhận thấyrằng việc xây dựng một nhà máy sản xuất malt đặc biệt tại khu công nghiệp HoàCầm là một việc làm cần thiết; điều đó góp phần làm cho ngành bia Việt Nam thoátkhỏi tình trạng bị động trong sản xuất, giải quyết việc làm, tăng thu nhập cho ngườilao động và góp phần vào sự phát triển phồn thịnh của nền kinh tế đất nước

Chương 2: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU

Malt là hạt hoà thảo nẩy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo xácđịnh Nó là sản phẩm rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16÷18% các chất phân tửlượng thấp dễ hoà tan, chủ yếu là các đường đơn, dextrin bậc thấp, các axit amin,các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt có hệ enzym phong phú - chủ yếu là

Có hai loại đại mạch: đại mạch hai

hàng và đại mạch đa hàng Trong công

nghệ sản xuất malt bia chủ yếu dùng đại mạch Hình 2-1: Cây đại mạch

hai hàng, bông đứng, đặc biệt là trong sản xuất malt diastilin

2.1.1 Vai trò:

Vai trò chủ yếu của đại mạch là dùng trong công nghệ sản xuất malt bia màđặc biệt là các loại malt như malt diastilin, malt caphê, malt caramen…

2.1.2 Cấu tạo của hạt đại mạch:

Cấu tạo của hạt đại mạch gồm 3 bộ phận chính: Vỏ, nội nhũ và phôi.

Hình 2-2: Cấu tạo hạt đại mạch

2.1.2.1 Vỏ:

Hầu hết hạt các loại đại mạch được bao bọc bên ngoài bằng lớp vỏ trấu Vỏtrấu được hình thành từ đài hoa Đài hoa có tác dụng bảo vệ các cơ quan bên trongcủa hạt trong quá trình hình thành và chuyển hoá của nó [3- 8]

2.1.2.2 Nội nhũ:

Nội nhũ là phần lớn nhất đồng thời là phần giá trị nhất của hạt Ngoài cùng củanội nhũ, tiếp giáp với vỏ hạt là lớp alơron Ở đại mạch hai hàng, lớp alơron bao gồmhai lớp tế bào hình lăng kính, có thành dày Lớp alơron rất giàu protein, chất béo,đường, xelluloza, pentoza, vitamin và chất tro

Dưới lớp alơron mới đến phần nội nhũ thật của hạt Trong một số tài liệu, lớpalơron được tách ra như một cấu tử độc lập trong thành phần của hạt

Cấu trúc của nội nhũ gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinhbột, một ít protein, xenlluloza, chất béo, tro và đường.[3 - 10]

2.1.2.3 Phôi:

Phôi là phần sống của hạt Trọng lượng của phôi chỉ chiếm khoảng 2,25% sovới trọng lượng của hạt Vai trò của phôi rất quan trọng trong công nghệ sản xuấtmalt và sự sống lưu truyền của cây

Quá trình chế biến hạt đại mạch để trở thành hạt malt được đặt trên nền tảng

sự nảy mầm của hạt, tức là sự phát triển của phôi Trong giai đoạn này, quá trìnhsinh học chủ yếu xảy ra là sự hoạt hoá và tích luỹ hoạt lực của hệ enzim trong hạt.Phôi nằm phía dưới gần đế của hạt, bao gồm: phôi lá, phôi rễ và nằm giữachúng là phôi thân

Tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ là ngù Ngù là màng bán thấm: nó chỉ cho phépcác chất hoà tan từ nội nhũ thấm qua để chuyển về phôi và nước từ phía phôi đi vàonội nhũ

Phôi chiếm tỷ lệ không đáng kể so với trọng lượng của hạt Như vậy đối vớicông nghệ sản xuất bia, giá trị dinh dưỡng của phôi hầu như không đáng kể, mà vaitrò to lớn của nó là ở chỗ: đây là “trạm” hoạt hoá và là “nhà máy” sản xuất enzim,

mà nếu thiếu nó thì cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ

2.1.3.1 Nước:

Thủy phần của đại mạch có ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và bảoquản hạt Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt Haiquá trình này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô Thuỷ phần cao quámức cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển

Đại mạch có thuỷ phần cao sẽ làm tăng trọng lượng hạt không có lợi cho việcvận chuyển

Hàm ẩm tối đa cho phép khi đưa đại mạch vào bảo quản là 13%.[3 - 12]

2.1.3.2 Gluxit:

Theo một trong các cách phân loại thì gluxit của hạt chia làm bốn nhóm:monosaccharid, disaccharid, trisaccharid và polysaccharid

- Monosaccharid bao gồm: glucoza, fructoza (C6H12O6) và xiloza (C5H10O5)

- Disaccharid chủ yếu là saccharoza và maltoza (C12H22O11)

- Trisaccharid chủ yếu là rafinoza

- Polysaccharid là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của hạtđại mạch Chúng bao gồm tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentozan và các hợpchất dạng keo.[3 - 12]

1) Tinh bột:

Tinh bột là cấu tử chiếm vị trí số một về khối lượng cũng như về ý nghĩa đối vớicông nghệ sản xuất bia Hơn một nữa khối lượng chất khô của đại mạch là tinh bột Đối với công nghệ sản xuất malt, tinh bột có chức năng là nguồn thức ăn dựtrữ cho phôi và là nguồn cung cấp chất hoà tan cho dịch đường trước lúc lên men.[3-12]

Xenlluloza đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình lọc dịch đường vìlớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý tưởng.[3 - 15]

4) Các hợp chất pectin và các chất dạng keo:

Nói là dạng keo vì khi chúng hoà tan vào nước nóng thì tạo thành dung dịch

có độ nhớt rất cao Vì có bản chất là hiđrat-cacbon cho nên khi bị thuỷ phân sẽ cho

ta sản phẩm là các đường đơn galactoza và xiloza

Các hợp chất pectin phân bố ở thành tế bào để tạo ra màng trung gian [3-16]

5) Saccharit thấp phân tử:

Saccharit thấp phân tử hay saccharit đơn giản trong đại mạch chủ yếu là một

số đường đơn và đường kép Cấu tử chiếm nhiều nhất trong nhóm này làsaccharoza, đạt tới 1,8% chất khô của hạt Loại đường này được phân bố rất nhiều ởphôi, chiếm đến 5,5% trọng lượng của bộ phận này [3- 16]

2.1.3.3 Các hợp chất chứa nitơ:

Hàm lượng các chất chứa nitơ trong đại mạch khoảng 9-11% so với lượngchất khô của hạt Tuy chiếm tỷ lệ thấp nhưng vai trò của nó trong công nghệ sảnxuất malt và bia là rất quan trọng vì ở chừng mực nào đó, chúng quyết định chấtlượng của sản phẩm cuối cùng Phần lớn các hợp chất này tồn tại dưới dạng caophân tử - chúng được gọi là protit, còn một số nhỏ tồn tại dưới dạng thấp phân tử,

dễ hoà tan, có các tính chất khác với nhóm cao phân tử Các hợp chất chứa nitơ baogồm protit và các hợp chất chứa nitơ phi protit

1) Protit:

Khu vực phân bố của protit ở trong hạt là lớp alơron và phôi, một phần rất nhỏ

ở lớp tế bào bao quanh nội nhũ

Sự thủy phân protit là một trong những quá trình quan trọng nhất trong côngnghệ sản xuất malt và bia

Theo cách phân loại cổ điển, protit trong đại mạch được chia thành hai nhóm:protit đơn giản hay còn gọi là protein và protit phức tạp hay còn gọi là proteid.[3- 17]

2) Các hợp chất chứa nitơ phi protit:

Các đại diện tiêu biểu của nhóm này là: albumoza, pepton, peptid, polypeptid

và axit amin

2.1.3.4 Các hợp chất không chứa nitơ:

Trong nhóm này bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ không chứa nitơ vàkhi được chiết bằng nước thì chúng hoà tan thành dung dịch Các đại biểu tiêu biểutrong nhóm này là: polyphenol, chất đắng, fitin, axit hữu cơ, vitamin và chấtkhoáng.[3 -18]

1) Polyphenol và chất đắng:

Hầu hết chất đắng, chất chát, polyphenol và các chất màu của hạt được phân

bố ở lớp vỏ Để loại trừ chúng, biện pháp dễ dàng nhất là ngâm hạt trong môitrường kiềm nhẹ

2) Fitin:

Fitin là muối đồng thời của canxi và magie với axit inozit-phosphoric Chúngtập trung chủ yếu ở vỏ và chiếm đến 0,9% chất khô Khi bị thuỷ phân sẽ tạo thànhinozit và axit phosphoric.[3 -19]

2.1.3.5 Chất béo và lipoid:

Hàm lượng chất béo và lipoid trong hạt đại mạch dao động trong khoảng2,5-3% lượng chất khô của hạt Chúng tập trung chủ yếu ở phôi và lớp alơron.Chúng là những dầu béo màu vàng-cà phê nhạt, có mùi thơm rất nhẹ, dễ chịu Chỉ

số axit khoảng 16, chỉ số xà phòng là 181 còn chỉ số iod là 125 [3- 20]

Trong đại mạch chứa một lượng enzyme rất phong phú, chúng được xếp vàohai nhóm chính: hidrolaza và decmolaza [3- 20]

1) Hidrolaza: (Nhóm enzyme thuỷ phân)

Phụ thuộc vào cơ chất bị thuỷ phân, các enzyme xúc tác được chia thành cácnhóm: cacbohidraza, prôtêaza, và esteraza

a) Cacbohydraza:

Nhóm enzim này thuỷ phân gluxit cao phân tử thành các sản phẩm thấp phân

tử hơn Trong nhóm này có hai phân nhóm nhỏ: polyaza và hexozidaza Hexozidaza

là những enzim tham gia xúc tác thủy phân disaccharid, trisaccharid và một sốglucozid khác, polyaza là những enzim thuỷ phân gluxit cao phân tử chúng bao gồmdiastaza, amylaza và sitaza

-Diastaza: bao gồm hai enzim: -amylaza và -amylaza

+ Enzim -amylaza phân cắt tinh bột thành glucoza và dextrin Trong đạimạch khô, không chứa -amylaza hoạt tính Chúng chỉ được hoạt hoá ở giai đoạnngâm và ươm mầm, là enzim chịu nhiệt nhưng -amylaza lại kém chịu chua, nhiệt

độ tối ưu của nó là 70°C còn pH= 5,7

+ Enzim -amylaza tác động trực tiếp lên mạch amyloza, mạch nhánh vàhai đầu mạch chính của amylopectin Sản phẩm thuỷ phân là đường maltoza vàdextrin.Nhiệt độ tối ưu của nó là 630C, còn pH=4,7

- Sitaza: bao gồm hai enzim sitoclactaza và sitolitaza Sitoclactaza thuỷ phânhemixelluloza thành các sản phẩm trung gian còn sitolitaza thuỷ phân các sản phẩmtrung gian thành các sản phẩm cuối cùng là pentoza và hexoza Nhờ quá trình phâncắt này mà thành tế bào bị phá huỷ, tạo điều kiện thuận lợi cho các enzim khác xâmnhập vào bên trong tế bào Cũng do thành tế bào bị vỡ mà đến lúc sấy các hạt trởnên xốp Trong kỹ thuật sản xuất malt, hiện tượng này ảnh hưởng trực tiếp đến mức

ra nhiều nhất ở nhiệt độ 580C

- Peptidaza

Peptidaza bao gồm hai enzim đipeptiaza và polypeptidaza chúng tác động lêncác phân tử của các đipeptit và polypeptid để phân cắt chúng thành axit amin Hoạtlực của enzim này trong các đại mạch khô là không đáng kể Đến giai đoạn ngâm vàươm mầm, chúng tăng lên 23 lần

Peptidaza hoạt động mạnh nhất ở pH=7,5 và nhiệt độ 50  520C Nếu hạ pHxuống dưới 5, nhóm enzim này bị vô hoạt

- Amidaza

Chức năng chính của enzim amidaza là cắt nhóm amin khỏi axit amin để tạothành axit hữu cơ và giải phóng NH3 Chúng có thể phá vỡ mối liên kết peptid (-C0-NH-) của các amid để phá huỷ chúng

c) Esteraza:

Nhóm enzim này phân cắt mối liên kết este giữa các hợp chất hữu cơ khácnhau, hoặc giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ Nhóm này bao gồm lipaza vàphosphataza

- Lipaza

Chúng phá vỡ liên kết este giữa rượu đơn hoặc đa chức với các axit béo bậccao Enzim này được phân bố chủ yếu ở phôi và lớp alơron Trong giai đoạn ươmmầm, hoạt lực của chúng tăng rất nhanh nhưng đến giai đoạn sấy malt thì chúng bịphá huỷ Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của của lipaza là 350C, còn pH là 5

- Amilophosphataza

Enzim này tham gia hỗ trợ các quá trình thuỷ phân tinh bột Chúng cắt mốiliên kết este của axit phosphoric trong phân tử amilopectin Nhờ có quá trình này,tinh bột được hồ hoá một cách dễ dàng hơn Nhiệt độ tối ưu của enzim là 700C còn

pH là 5,6

- Fitaza:

Enzim này phá vỡ mối liên kết este giữa axit phosphoric với inozit, tức làchúng tham gia thuỷ phân fitin Quá trình này đóng một vai trò quan trọng trongcông nghệ sản xuất bia và H3PO4 được giải phóng sẽ làm tăng độ chua tác dụng vàtăng cường lực đệm của dịch đường

2) Decmolaza: (Nhóm enzyme oxi hoá khử)

Nhóm enzyme decmolaza xúc tác phản ứng oxi hoá khử của quá trình hô hấp

và phân giải yếm khí gluxit Nhóm enzyme này đóng vai trò quyết định trong việchoạt hoá và phát triển của phôi ở giai đoạn ươm mầm Đại diện tiêu biểu trongnhóm enzyme này là dehydraza, oxydaza và catalaza [3- 23]

2.1.4 Bảo quản hạt đại mạch để sử dụng:

Đối với đại mạch dùng để sản xuất malt và bia thì việc tạo và giữ được ổnđịnh một chế độ công nghệ bảo quản thích hợp sẽ có ý nghĩa rất lớn trong việc bảotoàn chất lượng của thành phẩm (bia) sau này

Một giải pháp công nghệ bảo quản tối ưu cần phải đáp ứng đủ các yêu cầu:+ Bảo đảm một cách chắc chắn việc bảo quản 60 ÷ 70% lượng đại mạch cầnthiết để sản xuất trong một năm của nhà máy

+ Bảo đảm việc thông gió dễ dàng và hiệu quả cho khối hạt

+ Bảo đảm nhiệt độ ổn định ở trong khu vực kho và trong khối hạt

+ Bảo đảm một cách chắc chắn việc khống chế hàm ẩm của khối hạt khôngcho vượt quá 15%

+ Không trộn lẫn các lô hạt khác giống và khác nhau về chế độ chín

+ Ngăn ngừa sự xâm nhập của côn trùng, sâu bọ, các động vật gặm nhấm…

2.2 Chất hỗ trơ kỹ thuật:

2.2.1 Nước:

Trong công nghệ sản xuất malt, nước được sử dụng với nhiều mục đích khácnhau: nước dùng để rửa, ngâm đại mạch, vệ sinh phân xưởng, Nên lượng nướcdùng trong nhà máy rất nhiều

Những yêu cầu cơ bản của nước dùng trong sản xuất malt:

- Nước phải trong suốt không có mùi, vị lạ và không chứa sinh vật gây bệnh

Độ cứng của nước tốt nhất là 7 mg đương lượng / lít

Để sát trùng hạt người ta cũng có thể dùng nhiều chất khác nhau như formalin,

H2O2, KMnO4, Ca(OH)2 Nhà máy sử dụng H2O2 để làm sạch hạt, lượng H2O2 sửdụng là 3 lít/m3 nước Ngoài tác dụng làm sạch H2O2 còn kích thích các quá trìnhsinh hoá trong quá trình ươm mầm

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN

CÔNG NGHỆ3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

3.2 Thuyết minh dây chuyền:

3.2.1 Nguyên liệu đại mạch:

Nguyên liệu đại mạch loại III chủ yếu được nhập khẩu từ Australia, Châu Âu,Canada đã qua quá trình làm sạch, phân loại và sấy đến độ ẩm thích hợp(W = 13,5%) nhằm tránh hư hỏng trong quá trình vận chuyển đường dài và để nângcao hiệu quả kinh tế

3.2.2 Làm sạch

3.2.2.1 Mục đích

Hạt đại mạch nhập vào nhà máy còn chứa rất nhiều tạp chất như hạt của cácloại lúa khác, hạt gãy vỡ, sỏi đá, rác và nhiều tạp chất khác nên ta phải loại bỏnhững tạp chất này nhằm nâng cao chất lượng đại mạch và tạo điều kiện thuận lợicho các quá trình sản xuất tiếp theo

- Nguyên tắc làm việc của thiết bị làm sạch:

Do ta nhập đại mạch chủ yếu là đại mạch loại III nên không cần phân loại đạimạch mà chỉ làm sạch đại mạch qua máy quạt sàng và thiết bị làm sạch bằng từtính

lá, cọng rơm rạ bé… Và sau đó chúng được lắng xuống phễu lắng (3), còn bụi theođường ống (6) để đi vào xiclôn

Hạt đi qua sàng thứ nhất được đổ xuống sàng thứ hai, có lỗ sàng hình bầu dụcvới kích thước 25 x 4,5 mm Sàng thứ hai sẽ giữ lại các tạp chất trung bình Quasàng thứ hai, hạt đổ xuống sàng thứ ba Sàng này có lỗ hình bầu dục có kích thước

20 x 2 mm hoặc hình tròn đường kính 1,5 – 1 mm Sàng này sẽ giữ lại đại mạch và

16

7

2

4

53

cho qua cát, sỏi, và các tạp chất có kích thước bé Các tạp chất và rác bụi được thugom vào thùng chứa (4) Đại mạch đã làm sạch sơ bộ được thu gom bằng một kênhriêng (5), ở đó chúng được thổi bằng những luồng không khí mạnh và như vậy bụi

và rác nhỏ còn sót lại trong khối hạt sẽ được loại trừ nốt.[3- 53]

3.2.3 Rửa và sát trùng:

3.2.3.1 Mục đích:

+ Loại bỏ những hạt lép, hạt không đủ tiêu chuẩn, các tạp chất, các mẫu hạtgãy vụn,… mà trong quá trình làm sạch và phân loại chưa loại bỏ hết

+ Rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên bề mặt hạt

+ Sử dụng biện pháp thích hợp để sát trùng khối hạt, tạo điều kiện thuận lợicho quá trình công nghệ tiếp theo [6 - 50]

4

2 3

1

+ Rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt, đồng thời cóbiện pháp sát trùng toàn bộ khối hạt bằng cách đưa vào nước ngâm các hoá chấthoặc các chế phẩm cần thiết.

+ Tạo điều kiện để hạt hút thêm một lượng nước tự do, sao cho tổng hàm ẩmcủa hạt đạt 43-45% Chỉ với hàm ẩm cao như vậy, quá trình ươm mầm sau này mớiđảm bảo được tiến trình bình thường [3 - 72]

Hạt trước khi ngâm có độ ẩm từ 12÷ 14% vừa đủ để duy trì sự sống Khi độ

ẩm của hạt vượt quá 15% thì trong hạt sẽ xuất hiện nước tự do Nước tự do làm chocác chất dinh dưỡng được hoà tan và chuyển đến mầm, làm quá trình hô hấp của hạtxảy ra mãnh liệt Quá trình này làm cho nhiệt độ của khối hạt tăng và là điều kiệnthuận lợi cho chất điều hòa sinh trưởng gibberelin kích thích hệ enzyme sang trạngthái hoạt động nhằm chuyển các chất dự trữ thành các chất hòa tan cho mầm sửdụng Do đó, quá trình ngâm không những tạo ra các chất dinh dưỡng để nuôi mầm

mà dẫn đến quá trình sinh hóa trong hạt

3.2.4.2 Các phương pháp ngâm hạt:

Có nhiều phương pháp ngâm hạt khác nhau, nhưng nó có mục đích chung làtăng độ ẩm của hạt trong điều kiện cung cấp đủ oxy và thải hết khí CO2 và các sảnphẩm trao đổi khác kìm hãm sự phát triển của mầm

Các phương pháp:

1) Ngâm lì trong nước

2) Ngâm hoán vị nước – không khí

3) Ngâm bằng phương pháp phun nước

5 4

2 1

3

4) Ngâm bằng phương pháp phun nước - hút khí

5) Ngâm trong dòng liên tục nước – không khí

Với phương pháp ngâm trong dòng liên tục nước- không khí có nhiều ưu điểmhơn và được chọn trong công nghệ này vì phương pháp này có:

* Thời gian mà hạt hút ẩm đến hàm ẩm cần thiết là ngắn nhất

* Chế độ thông khí đầy đủ, hạt nguyên vẹn

* Trạng thái cơ học và trạng thái sinh lý của hạt tốt, bảo đảm cường lực nảymầm của hạt cao

3.2.4.3 Thực hiện:

Việc ngâm hạt được thực hiện trong thiết bị ngâm

1) Cấu tạo thiết bị ngâm:

Hình 3-4: Thiết bị ngâm, rửa

Thiết bị ngâm có cấu tạo là thân trụ đáy côn, được chế tạo từ thép

Quá trình rửa được thực hiện hai lần Lượng nước dùng để rửa 1000kg đạimạch là 2m3 Để sát trùng hạt nhà máy bỗ sung H2O2 vào trong nước rửa theo tỉ lệ:

3 lít H2O2/1m3 nước

 Ngâm hạt:

Hạt sau khi được rửa sạch, tiến hành mở van nước và van khí nén, cho nướcvào vừa phải và không khí cũng sục ở mức vừa phải Khi thùng đầy nước ta lại điềuchỉnh một lần nửa van nước và van khí sao cho trên bề mặt nổi bong bóng và nướctràn thùng chảy ra ống thoát với tốc độ bé vừa phải

Trong quá trình ngâm, quá trình thông khí cũng sẽ được thực hiện định kỳ nhưsau: Không khí từ đường ống dẫn khí nén (1) được thổi vào hạt thông qua cácđường ống có đục lỗ cố định (3) Khi không khí với áp lực cao thổi qua, nước sẽ bịđẩy lên theo đường ống đứng (1) và kéo theo cả hạt đại mạch Ở phía trên của ốngđứng có gắn hệ thống bánh xe (8) Nhờ có hệ thống bánh xe này mà hạt đẩy lênđược hất văng ra trên mặt nước Với cơ cấu và phương pháp hoạt động như vậy,khối hạt sẽ được đảo đều, bảo đảm khả năng cung cấp oxy đều cho khối hạt và giảiphóng CO2 trong khối hạt ra ngoài

Để bảo đảm độ đồng đều khí O2 cấp cho hạt, ở mỗi thùng ngâm đều trang bịmột thiết bị phối trộn, ở đó nước và không khí nén được tia vào và không khí sẽ bảohoà vào nước Từ đây nước được đẩy vào khối hạt

Cuối quá trình ngâm tiến hành cho Gibberelin hay Gibberelat natri: 10mg/kgđại mạch nhằm tăng tốc độ nảy mầm

Quá trình ngâm và rửa được thực hiện trong 48h [3 - 94] và nhiệt độ của nướcngâm dao động trong khoảng 14 ÷ 160C

Kết thúc quá trình ngâm độ ẩm trung bình của hạt phải đạt 45%, nước được tháo

ra ở đáy nhờ van khí nén, còn nguyên liệu được chuyển qua thiết bị ươm mầm

3.2.5 Ươm mầm:

3.2.5.1 Mục đích:

Quá trình ươm mầm nhằm hai mục đích chính:

- Chuyển đổi trạng thái của hệ enzym có trong hạt đại mạch từ trạng thái nghĩsang trạng thái hoạt động, tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường lực xúc tácnhằm phân giải các hợp chất phức tạp thành đơn giản

- Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzyme thủy phân sau khi đã đượcgiải phóng khỏi trạng thái liên kết sang trạng thái hoạt động Đồng thời với việctăng trưởng về khối lượng và cường lực xúc tác, các enzym sẽ phân cắt một lượngđáng kể các chất dinh dưỡng cao phân tử thành các sản phẩm thấp phân tử, đồngthời chúng phá vỡ thành tế bào làm cho hạt mềm ra tạo nên những sự biến đổi cơ,

lý, hoá trong thành phần của hạt đại mạch

3.2.5.2 Các phương pháp ươm mầm:

Nhiệm vụ của quá trình là tạo được malt giàu enzyme, chứa các chất hoà tantốt và mất mát tinh bột là ít nhất

Có nhiều phương pháp ươm mầm:

1) Ươm mầm thông gió trong catset

2) Ươm mầm thông gió trong thùng quay

3) Ươm mầm trong ngăn có luống di động

Phương pháp ươm mầm trong ngăn có luống di động rất đa dạng về cấu trúc,công suất, nguyên tắc vận hành và mức độ tự động hoá nên rất thích hợp quá trìnhsản xuất các loại malt đặc biệt như: càphê, melan, caramen, diastilin….3  150

3.2.5.3 Thực hiện:

Việc ươm mầm được thực hiện trong thiết bị ươm mầm trong ngăn có luống

di động

1) Cấu tạo:

1-Thiết bị ngâm hạt 4- máy đảo malt kiểu guồng

2- mặt bằng lấp đầy 5- vít tải để chuyển malt tươi vào lò sấy

6

4 3

2 1

Hình 3-5: Nguyên lý cấu tạo của tuyến ươm mầm hệ Ostertag

Thiết bị ươm mầm trong ngăn có luống di động thông dụng hiện nay là thiết bịthuộc hệ Ostertag, do hãng Seeger chế tạo Thiết bị thuộc hệ này là một catset, dài40-50 m, rộng 3 – 4 m Các catset phân bố trong mặt bằng sao cho giữa hai catsetphải có hành lang để công nhân đi lại thao tác

2) Nguyên tắc hoạt động:

Đại mạch ướt từ thùng ngâm (1) được đổ xuống vùng bán nhật đầu tiên củangăn thứ nhất (2) và dàn thành lớp dày 0,7-0,8m Sau 1/2 ngày, nhờ máy đảo (4), lôhạt này được chuyển sang vùng bán nhật thứ 2 của ngăn 1 (3) và vùng bán nhật vừađược giải phóng sẽ đón lô hạt mới Sang ngày hôm sau, lô hạt ở vùng bán nhật thứ 2của ngăn 1 sẽ được chuyển sang vùng bán nhật 1 của ngăn 2 còn lô hạt ở vùng bánnhật 1 của ngăn 1 sẽ được chuyển sang vùng bán nhật 2 của ngăn 1 Cứ như vậy,sau 10 ngày quá trình ươm kết thúc, và khi đó tất cả các vùng bán nhật đã được lắpđầy, còn lô ban đầu biến thành malt, được đưa qua vít tải (5) để đẩy sang lò sấy

Việc đảo malt được thực hiện nhờ máy đảo chuyên dụng (4) Máy đảo nguyênbản là máy đảo kiểu guồng quay

6- Động cơ điện 13- Bàn chải

Bộ phận chính của thiết bị này là một xe goòng Trên xe có gắn bộ khung (11) cómắt xích, gàu xúc (8), bộ phận truyền động (1;3) và cơ cấu nâng (4) của máy đảo

Xe goòng có 2 bánh gàu trước và

2 bánh gàu sau (2) Nhờ bộ phận

truyền động mà xe goòng có thể

chuyển động theo hướng tiến hoặc lùi

Khung gàu (11) gắn tự do trên

trục nhờ đỉnh bên trái của giá trên của

một tam giác Nhờ sự lắp ghép này

mà khung có thể nâng lên khi không

tải và hạ xuống khi thực hiện

quá trình đảo malt Tùy thuộc vào độ rộng

của máy đảo mà có thể có 4 hoặc 5 khung

Các khung này được ghép với nhau nhờ giằng đứng (12)

Ở các đỉnh của khung tam giác có bánh gàu Hai trong số đó quay tự do khimáy chuyển động tiến hoặc lùi còn đĩa thứ 3 gắn lên trục làm nhiệm vụ truyềnđộng Sự truyền động này được thực hiện nhờ động cơ (6)

Trên băng xích (9) có gắn các gàu xúc (8) với các bước gàu là 355,6mm Tùythuộc vào chiều rộng của thiết bị mà có thể có 3, 4 hoặc 5 dãy gàu Trong mỗi dãygàu có gắn 1 vài bàn chải (13) trên gàu Nhờ các bàn chải này mà các sàn được làmsạch khi đảo malt

Xe chạy tịnh tiến với tốc độ 0,003 – 0,005 m/s Khi xe chạy, máng tải múcmalt vào phía trước, chuyển động lên phía trên của xe và hất malt ra phía sau Xechạy theo hướng từ phía gom malt đến phía đổ đại mạch ướt Xe chỉ chạy mộtchiều Khi chạy hết tuyến này thì nó chuyển động ngược chiều nhưng không tải

Hình 3-6 Máy đảo malt kiểu guồng quay

* Chế độ ươm mầm đối với malt diastilin:

Quá trình ươm mầm được thực hiện trong 10 ngày, nhiệt độ ươm mầm daođộng trong khoảng 14 ÷ 160C, độ ẩm của hạt dao động trong khoảng 43÷45% vàtiến hành thông gió ở mức tối đa Kết thúc quá trình ươm mầm độ ẩm trung bìnhcủa malt tươi phải đạt 43%, sau đó chúng được chuyển đến thiết bị sấy

3.2.6 Sấy malt:

3.2.6.1 Mục đích:

- Malt tươi có hàm ẩm 43%, là đối tượng lý tưởng cho vi sinh vật tấn công, làsản phẩm không bền vững Mục đích chính của quá trình sấy là tách nước khỏi hạt, hạhàm ẩm của hạt xuống 5% để chuyển chúng thành sản phẩm bền vững, dễ dàng choviệc vận chuyển, bảo quản và loại trừ khả năng xâm nhập, phát triển của vi sinh vật

3.2.6.2 Các quá trình xảy ra:

- Trong quá trình sấy, nhiệt độ của khối hạt được tăng dần và tăng rất chậm,còn hàm ẩm của chúng cũng giảm dần và giảm rất chậm Trong phạm vi nhiệt độdưới 400C và hàm ẩm của hạt trên 20% là điều kiện lý tưởng cho hệ enzim thủyphân hoạt động Kết quả của quá trình enzim này là một lượng đáng kể các hợp chấtcao phân tử được phân cắt thành sản phẩm thấp phân tử dễ hoà tan, làm tăng hàmlượng chất chiết hoà tan của malt thành phẩm

- Trong quá trình sấy malt còn diễn ra một loạt các quá trình khác, một trongnhững quá trình này là nguyên nhân của sự tạo thành các chất tạo hương, vị và tăngcường độ màu của sản phẩm.[3 – 177]

3.2.6.3 Thực hiện:

1) Chế độ sấy malt diastilin:

- Quá trình sấy chỉ được xem như quá trình tách nước thông thường, một giảipháp để bảo quản, chống hư hỏng cho sản phẩm Đặc điểm của quá trình sấy maltdiastilin là loại nhanh hàm ẩm của malt trong khi nhiệt độ sấy còn ở khá thấp Muốnđạt được điều này, phải tiến hành thông gió ở mức tối đa

- Quá trình sấy chia làm hai giai đoạn và thực hiện trong vòng 28h:

+ Giai đoạn giảm hàm ẩm từ 43% xuống còn 10 ÷ 12% tiến triển trong khinhiệt độ tăng dần lên tới 500C.

+ Giai đoạn giảm hàm ẩm xuống còn 5% thì nhiệt độ tăng dần, nhưng khôngvượt quá 700C ( chọn 650C), tiến hành sấy cho đến khi độ ẩm của malt đạt yêu cầu(W=5%)

2) Thiết bị sấy:

- Căn cứ vào tính chất liên tục của đường dòng malt vào và ra thiết bị sấy đượcchia thành:

+ Thiết bị sấy gián đoạn

+ Thiết bị sấy liên tục

+ Thiết bị sấy bán liên tục

- Căn cứ vào hình dáng của

thiết bị và tư thế “ nằm” của malt

lúc sấy chúng được chia thành:

+ Thiết bị sấy đứng

+ Thiết bị sấy nằm ngang

Để đáp ứng yêu cầu công

nghệ ở đây ta chọn thiết bị sấy

một tầng nằm ngang

a) Cấu tạo:

+ Cấu tạo của thiết bị sấy một tầng nằm ngang: là một thân trụ đáy bằng được

chế tạo bằng thép thông thường, bằng inox hoặc bằng thép trắng Phía dưới có đáygiả được đục lỗ mắt sàng

Bên cạnh có hệ thống gia nhiệt cho tác nhân sấy

b) Nguyên tắc hoạt động:

Malt tươi từ thiết bị ươm mầm nhờ vít tải đưa vào hệ thống sấy qua cửa nạp liệuđặt phía trên nắp Sau khi nguyên liệu vào, khối malt được sang đều nhờ hệ thốngcào, hệ thống này có thể dịch chuyển lên xuống tùy theo khối nguyên liệu cho vào

Hình 3-7: Cấu tạo của hệ thống sấy malt một tầng nằm ngang

Không khí trước khi thổi vào khối malt phải được gia nhiệt Nhờ hệ thống vankhí nén, không khí sau khí sấy được gia nhiệt và tuần hoàn trở lại

Kết thúc quá trình sấy, khối nguyên liệu được tháo xuống dưới theo vít tải quathiết bị tách mầm và rễ

3.2.7 Tách mầm và rễ cho malt khô:

3.2.7.1 Mục đích:

Trong thành phần hoá học của mầm, rễ malt chứa nhiều các hợp chất thuộcnhóm alcaloid Nếu những hợp chất này tồn tại trong bia sẽ gây ra vị đắng khó chịu.Mặc khác, một số cấu tử trong thành phần hoá học khác của rễ malt là nguyên nhântạo nhiều rượu bậc cao trong quá trình lên men Vì hai lý do này nên cần tách bỏmầm, rễ malt

Việc loại bỏ rễ phải tiến hành ngay sau khi sấy xong, khi hạt malt còn nóng và

rễ malt còn giòn Nếu để chậm hơn, do rễ có tính háo nước cao, lại có cấu tạo nhiềumao quản cho nên rễ hút nước rất nhanh Nếu rễ hút nước thì sẽ rất dai, khó táchkhỏi hạt 3  208

Bộ phận chính của máy đập rễ là một tang quay đục lỗ mắt sàng (2) với kíchthước lỗ sàng dài 25mm, rộng 1,5mm Phía trong tang lắp một trục quay, trên trụcgắn các mái chèo hình vát Hệ thống quay phía trong tang là xa quay (3), xa quayngược chiều với tang và tốc độ cũng nhanh hơn

b) Nguyên tắc hoạt động:

Khi thùng quay thì trục có cánh quạt cũng quay, nhưng hai tốc độ quay khácnhau, do đó sẽ gây ra một lực ma sát giữa malt và các cánh quạt Nhờ lực ma sátnày mà rễ bị cắt đứt và đi qua các lỗ lưới nhờ vít tải(7) tải ra ngoài qua cửa (8).Công suất của máy tách mầm thường là 1000 ÷ 2000 kg/giờ Malt sau khi tách mầm

và rễ đi qua các cân tự động và đưa đi bảo quản (6) [3 – 209]

3.2.8 Bảo quản malt sau khi sấy:

Malt vừa sấy và tách rễ xong không nên đem xử lý để nấu bia ngay vì lúc đómalt rất giòn nên đem nghiền sẽ nát nhiều và sau đó rất khó lọc

Hoạt lực hệ enzim thuỷ phân chưa ổn định, quá trình đường hoá diễn ra khókhăn, hiệu suất thu hồi sản phẩm chưa đạt giá trị cao nhất

Để tránh hiện tượng này, malt trước khi đem vào sản xuất bia phải được bảoquản 34 tuần

Malt được bảo quản trong xilô chứa là thích hợp vì trong thời gian bảo quản,

bề mặt tiếp xúc với không khí ít nên hạt sẽ hút thêm không nhiều nước Khi tănghàm ẩm , vỏ của hạt sẽ mềm và dẻo, lúc nghiền không bị nát, tạo lớp màng lọc lýtưởng cho quá trình lọc bã malt Cũng do hạt hút thêm nước, thể tích của chúng sẽtăng lên, đồng thời trong lúc này ở trong hạt xảy ra một số quá trình mà kết quả củachúng là:

- Hoạt lực amylaza và proteaza tăng

- Hàm lượng đạm hoà tan tăng nhưng không đáng kể

Trước lúc bảo quản, nhiệt độ của malt cần hạ xuống 200C 3  210 ; 211

Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Chọn các thông số ban đầu:

4.1.1 Năng suất của nhà máy:

Lượng malt thành phẩm là 25.000 tấn sản phẩm/ năm

4.1.2 Chọn các số liệu ban đầu của nguyên liệu:

- Độ ẩm ban đầu của đại mạch khi nhập W = 13,5%

- Khối lượng riêng của đại mạch khi nhập:  = 670 kg/m3

- Độ ẩm của đại mạch sau khi rửa, ngâm: W= 43- 45%, ta chọn W=45%

- Hệ số trương nở thể tích của đại mạch sau khi rửa, ngâm so với đại mạchtrước khi ngâm: α = 1,45 [3- 96]

- Độ ẩm của đại mạch sau khi ươm mầm: W= 43%

- Hệ số trương nở thể tích của đại mạch sau khi ươm mầm so với đại mạchtrước khi ngâm: α = 2

- Độ ẩm của malt sau khi sấy: W = 5%

- Khối lượng riêng của malt khô:  = 640 kg/m3

4.1.3 Sự tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn :

Bảng 4-1 :Mức hao phí qua từng công đoạn

Công đoạn Làm sạch Rửa và ngâm Nẩy mầm Sấy Tách rễ

và mầm

Mức độ tổn thất này được tính theo phần trăm hàm lượng chất khô trước đó

4.2 Cân bằng vật chất :

4.2.1 Tính cân bằng vật chất cho 1000 kg nguyên liệu :

4.2.1.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu :

G1 = G0

100

100 W

 (kg) [2 - 175]

Trong đó : G0 : Khối lượng của nguyên liệu tươi: G0 = 1000 kg

W : Độ ẩm của đại mạch khi nhập: W = 13,5%

G1 = 1000

100

5 , 13

100 

 = 865 kg

4.2.1.2 Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch:

- Lượng chất khô sau khi làm sạch:

35 , 856



- Thể tích của nguyên liệu sau khi làm sạch và phân loại:

V2 = 670990 = 1,48 m3

4.2.1.3 Lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm:

Độ ẩm của nguyên liệu sau khi rửa và ngâm là 45%

- Lượng chất khô sau khi rửa và ngâm:

G3 = 856,35 100 1001 = 847,79 kg

- Lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm:

M3 =

45 100

100 79 , 847

4.2.1.4 Lượng nguyên liệu sau khi ươm mầm:

Độ ẩm của nguyên liệu sau khi ươm mầm W = 43%

- Lượng chất khô sau khi ươm mầm:

G4 = 847,79 100 1009 = 771,49 kg

- Lượng nguyên liệu sau khi ươm mầm:

M4 = 100

43 100

49 , 771

 = 1.353,49 kg

- Thể tích malt tươi sau khi ươm mầm:

V4 = 21,48 = 2,96 m3

4.2.1.5 Lượng malt sau khi sấy: Độ ẩm còn lại sau khi sấy là W = 5%

- Lượng chất khô sau khi sấy:

78 , 763



 = 803,98 kg

- Thể tích của malt sau khi sấy:

V5 = 803640,98 = 1,26 m3

4.2.1.6 Lượng malt sau khi tách mầm và rễ:

- Lượng chất khô sau khi tách mầm và rễ:

59 , 725

- Tính theo thể tích: [Theo bảng 8.4 - 3 - 217] thể tích của mầm và rễ khi tách

ra chiếm 15% thể tích của nguyên liệu ban đầu Do đó thể tích của rễ và mầm là :

V7 =1,48  15% = 0,22 m3

4.2.1.8 Lượng nước cần thiết cho quá trình rửa và ngâm đại mạch:

Lượng nước cần thiết cho 1 lần rửa 1000 kg đại mạch là 2 m3 [3-97]

Chọn số lần rửa là 2

Vậy lượng nước cần để rửa là:

670: Khối lượng riêng của đại mạch (kg/m3)

1,45: Hệ số trương nở của đại mạch:

Cứ 1000 kg đại mạch sẽ chiếm thể tích 0,74 m3 chặt tuyệt đối Lúc đó nướcngâm cần cho vào ban đầu là:

2,16 – 0,74 = 1,42 m3

Lượng nước ngâm cho vào ban đầu là:

1000

990 42 ,

=1,41 m3/1tấnChọn vận tốc dòng nước: 1m3/h (1m3/h = 0,277lít/giây)

2) Tính lượng không khí cần cung cấp cho quá trình ươm:

Lượng O2 hấp thụ trung bình trong 1 ngày của 100 g chất khô là [3 - 109]

10

965 965 965 965 965 965 1260 1080 960

= 995ml = 0,995 lít860: lượng O2 hấp thụ trong ngày thứ nhất của 100g chất khô

960: lượng O2 hấp thụ trong ngày thứ hai của 100g chất khô

1080: lượng O2 hấp thụ trong ngày thứ ba của 100g chất khô

1260: lượng O2 hấp thụ trong ngày thứ tư của 100g chất khô

965: lượng O2 hấp thụ trong ngày thứ năm, sáu, bảy, tám, chín, mười của 100gchất khô

Vậy thì 1kg chất khô cần cung cấp: 9,95 lít O2/ngày

1000kg chất khô cần cung cấp 9,95 m3/ngàyChu kỳ ươm malt diastilin là 10 ngày

Vậy lượng O2 cần cung cấp cho chu kỳ ươm của 1tấn đại mạch là:

9,9510 = 99,5m3/1tấn Lượng O2 chiếm 1/5 thể tích không khí nên lượng không khí cần cung cấp là:

Vkk,,= 99,5 5 = 497,5 m3/1tấn

4.2.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy:

Nhà máy làm việc mỗi năm 12 tháng, mỗi tuần làm việc 6 ngày (nghỉ chủnhật) Trong đó nghỉ các ngày lễ lớn trong năm như:

- Ngày 30-4 1 ngày

- Ngày Quốc tế lao động 1 ngày

Mỗi ngày làm việc 3 ca Mỗi ca làm việc 8 tiếng đồng hồ

Bảng 4-2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Số ngày làm

việc/Tháng 23 24 26 25 25 26 27 26 25 27 25 27 306

Số ca/Tháng 69 72 78 75 75 78 81 78 75 81 75 81 918

4.2.3 Tính chi phí nguyên liệu cho 1 ngày:

4.2.3.1 Năng suất của nhà máy:

Nhà máy có năng suất là 25.000 tấn/năm tức là

159,38 m3

4.2.3.3 Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch :

- Lượng chất khô sau khi làm sạch :

1000

35 , 856 12 , 967 106





- Lượng chất khô sau khi rửa và ngâm:

G3 90 685 , 65

1000

79 , 847 12 , 967 106





4.2.3.5 Lượng nguyên liệu sau khi ươm mầm :

- Lượng chất khô sau khi ươm mầm:

1000

49 , 771 12 , 967 106





4.2.3.6 Lượng malt sau khi sấy :

- Lượng chất khô sau khi sấy:

1000

78 , 763 12 , 967 106

4.2.3.7 Lượng malt sau khi tách rễ và mầm :

- Lượng chất khô còn lại:

G6 77 614 , 30

1000

59 , 725 12 , 967 106

= 45.571,65 m3/ngày

Bảng 4-3: Bảng tổng kết cân bằng vật chất

Nguyên liệu (kg)

Thể tích (m 3 )

1 Nguyên liệu 106.967,12 159,38 32.731.938,72 48.770,28

2 Sau khi làmsạch 105.897,45 158,31 32.404.619.7 48.442,86

3 Sau khi rửa

và ngâm 164.882,33 230 50.453.993 70.380

4 ươm mầmSau khi 144.778,93 316,62 44.302.352,58 96.885,72

5 Sau khi sấy 85.999,43 134,78 26.315.825,58 41.242,686

12 Không khíđiều hoà 45.571,65 13.944.924,90

Chương 5: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

5.1 Cơ sở cân bằng nhiệt:

Ở đây ta dùng tác nhân sấy là không khí sạch trong tự nhiên được calorife đốtnóng tạo nguồn năng lượng và nhờ quạt đẩy vào hệ thống sấy Nhà máy sử dụng lòhơi riêng để cung cấp nhiệt cho hai calorife của hệ thống sấy

- Hệ thống sấy: Đầu tiên nâng nhiệt độ lên 500C, giảm hàm ẩm malt tươi từ43% xuống còn 10 ÷ 12%, sau đó nâng lên 650C, tiến hành sấy tiếp tục cho đến khi

malt khô có độ ẩm là 5% Chu kỳ sấy malt diastilin là 28h Với điều kiện sấy nhưvậy, malt sẽ có hoạt lực diastaza rất cao, còn hệ enzim proteaza cũng rất hoạt động.Hoạt lực tối thiểu của diastaza là 3000 WK [2, tr 206]

Các thông số ban đầu của tác nhân và vật liệu sấy:

- Nhiệt độ tác nhân sấy vào t1 = 65 0C

- Nhiệt độ tác nhân sấy ra t2 chọn theo nhiệt độ bầu ướt: t2 = tư + (5  10oC)

- Nhiệt độ nguyên liệu vào t1’= 160C (bằng nhiệt độ của malt sau ươm mầm)

- Nhiệt độ nguyên liệu ra t2’ = ts + (5÷10) 0C với ts là nhiệt độ điểm sương

- Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu: W1 = 43%

- Độ ẩm của malt sau khi sấy: W2 =5%

- Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong năm của thành phố Đà Nẵng:

t0 = 25,50C và j0 = 82%

- Áp suất khí quyển Pa = 1at

5.2 Xác định các thông số của không khí:

5.2.1 Thông số trạng thái ban đầu của không khí:

Các thông số ban đầu của tác nhân sấy khi vào calorife là trạng thái của khôngkhí tự nhiên Ta có các thông số:

b o

b o

P P

j

[11- 105 ] Trong đó: j0 = 82% = 0,82

Ở nhiệt độ t0 = 25,50C áp suất hơi bão hoà Pb1 = 0,0334 at [10 - 314 ]

x0 = 0,62210,082,820,00334,0334 = 0,0175 kg ẩm/kg kkk

5.2.3 Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm:

j = 1

xo x2 xx

I

B A

x P

Trong đó: P = 1 at: Áp suất của khí quyển

Theo bảng I.250: Áp suất hơi bão hoà ở nhiệt độ 65 0C là:

5.2.6 Xác định nhiệt độ bầu ướt, nhiệt độ điểm sương:

Xác định nhiệt độ điểm sương để khi nguyên liệu ra khỏi thiết bị không bịngưng tụ ẩm trên bề mặt sản phẩm

- Trên đồ thị I-x, kéo dài đoạn thẳng xo = x1 = 0,0175 (kg ẩm/kg kkk) sẽ cắtđường j =1 tại A, từ đây ta sẽ xác định

được nhiệt độ điểm sương, ts = 23oC [Theo

hình VII.1-11-97]

- Trên đồ thị I-x, kéo dài đoạn thẳng

I1 = I2 = 110,87 (kJ/kg kkk) sẽ cắt đường j

=1 tại C, ta sẽ xác định được nhiệt độ bầu

Thiết kế nhà máy sản xuất malt diastilin năng suất 25.000 tấn sản phẩm/năm

ướt tư = 33oC Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi máy sấy phải lớn hơn nhiệt độ bầu ướtkhoảng 5  10oC.

Vậy: t2 = tư + (5  10oC)

t2 = 33 + 7 = 40oCNhiệt độ của nguyên liệu sau khi ra khỏi máy sấy phải lớn hơn nhiệt độ điểmsương Khi đó:

t2’ = ts + 5  10o

t2’ = 23+ 7 = 30oC

5.2.7 Nhiệt lượng của không khí ra khỏi máy sấy:

Do ta chỉ tính quá trình sấy lý thuyết Vì thế:

97 , 1

t I

Ở nhiệt độ t2 = 40oC, áp suất hơi bão hoà Pb2 = 0,0752 at [10-312]

Độ ẩm của không khí sau khi ra khỏi máy sấy là:

=> j2 =

b2 2

2

)P x (0,622

P x

1

x

x  [11-105 ] = 0,02810,0175 = 95,24 (kg kkk/kg ẩm)

5.2.10 Tổng lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy: