Thiết kế nhà máy sản xuất malt proteolin với năng suất 30 tấn sản phẩmngày ( full bản vẽ )

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, với mức sống ngày càng tăng, nhu cầu dinh dưỡng của con người cũng đã thay đổi, nhu cầu ăn ngon đã dần thay thế cho nhu cầu ăn đủ trong tập quán ăn uống của con người. Bên cạnh những loại thực phẩm chính yếu, các nguồn thực phẩm phụ góp phần không nhỏ trong việc mang lại “hương vị” cho cuộc sống và một trong những loại sản phẩm phụ đó chính là bia. Theo thống kê của Bộ kế hoạch – đầu tư, bốn tháng đầu năm 2011 các doanh nghiệp trong nước đã xuất khẩu 714,6 triệu lít bia các loại, tăng 9,2% so với cùng kì năm 2010. Tốc độ tăng trưởng ngành bia tại Việt Nam, theo thống kê của các công ty nghiên cứu thi trường ước đạt 15%năm. Việt Nam có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia có trụ sở ở hầu khắp các tỉnh thành trên cả nước và tiếp tục tăng về số lượng. 21. Với mức tăng trưởng lớn mạnh và các nhà máy bia mọc lên nhiều như vậy, nhưng một trong các nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt vẫn phải nhập từ nước ngoài. Do đó, nhằm cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy bia đồng thời tạo công ăn việc làm cho người dân, tôi quyết định “Thiết kế nhà máy sản xuất malt proteolin với năng suất 30 tấn sản phẩmngày”.

MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, với mức sống ngày càng tăng, nhu cầudinh dưỡng của con người cũng đã thay đổi, nhu cầu ăn ngon đã dần thay thế chonhu cầu ăn đủ trong tập quán ăn uống của con người Bên cạnh những loại thựcphẩm chính yếu, các nguồn thực phẩm phụ góp phần không nhỏ trong việc mang lại

“hương vị” cho cuộc sống và một trong những loại sản phẩm phụ đó chính là bia

Theo thống kê của Bộ kế hoạch – đầu tư, bốn tháng đầu năm 2011 các doanhnghiệp trong nước đã xuất khẩu 714,6 triệu lít bia các loại, tăng 9,2% so với cùng kìnăm 2010 Tốc độ tăng trưởng ngành bia tại Việt Nam, theo thống kê của các công

ty nghiên cứu thi trường ước đạt 15%/năm Việt Nam có khoảng 350 cơ sở sản xuấtbia có trụ sở ở hầu khắp các tỉnh thành trên cả nước và tiếp tục tăng về số lượng.[21] Với mức tăng trưởng lớn mạnh và các nhà máy bia mọc lên nhiều như vậy,nhưng một trong các nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt vẫn phải nhập từnước ngoài

Do đó, nhằm cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy bia đồng thời tạo công

ăn việc làm cho người dân, tôi quyết định “Thiết kế nhà máy sản xuất malt proteolin với năng suất 30 tấn sản phẩm/ngày”.

Chương I: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết xây dựng nhà máy

Trước sự phát triển của nền kinh tế như hiện nay thì đời sống con người ngàycàng cao, nhu cầu sử dụng các sản phẩm thực phẩm là rất lớn và rất đa dạng Vì vậyxuất hiện ngày càng nhiều các nhà máy thực phẩm như nhà máy bánh kẹo, nhà máybia, nhà máy nước giải khát, nhà máy chế biến nước mắm, nhà máy thủy sản…Đặcbiệt, nhà máy bia ở nước ta thì rất phổ biến Vì vậy nhu cầu về malt của các nhàmáy này là rất lớn Nhưng hiện nay các nhà máy vẫn phải nhập nguyên liệu từ nướcngoài Do đó việc xây dựng nhà máy sản xuất malt là rất cần thiết

Hiện nay, ở nước ta đã có một nhà máy sản xuất malt nhưng chủ yếu là maltvàng Nên việc xây dựng một nhà máy sản xuất các loại malt đặc biệt trong đó cómalt proteolin là rất thiết thực nhằm giảm chi phí vận chuyển nguyên liệu cho côngnghệ sản xuất bia, đồng thời rút ngắn thời gian thủy phân khi đường hóa, độ lênmen cuối đạt cao hơn, hạn chế sự tăng màu khi đun sôi dịch đường, ổn định hàmlượng kẽm trong dịch đường, bia nhiều bọt hơn, vị bia hài hòa hơn, Sau khinghiên cứu khả năng cung cấp nguyên liệu đại mạch và các yếu tố ảnh hưởng đếnviệc thi công, lắp đặt thiết bị, sự hoạt động, khả năng thu hồi vốn, lãi,… tôi quyếtđịnh chọn khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc – Quảng Nam là nơi đặt nhàmáy

1.2 Cơ sở thiết kế

1.2.1 Đặc điểm tự nhiên và vị trí xây dựng nhà máy

Quảng Nam với hướng gió chủ đạo là Đông Nam, tốc độ gió trung bình là 3– 4 m/s, nhiệt độ tháng nóng nhất trong năm là 37oC, độ ẩm tương đối là 77%

Khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc thuộc địa phận xã Điện Nam và xãĐiện Ngọc, huyện Điện Bàn; nằm kề tỉnh lộ 607 nối Thành phố Đà Nẵng với phố

cổ Hội An; cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 20km, cảng Tiên Sa 29km về phía Bắc;cách sân bay Chu Lai, cảng Kỳ Hà, khu lọc hóa dầu Dung Quất 100km [29] Do đó,rất thuận lợi trong việc cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy bia như bia VBLQuảng Nam, bia VBL Đà Nẵng, bia Huda Huế, …

1.2.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy là đại mạch nhập từ các nước Tây

Âu và Australia

1.2.3.Nguồn cung cấp nhiên liệu

Nhà máy nhập nhiên liệu cần cho sản xuất tại các công ty xăng dầu gần đó.Nguồn nhiên liệu cần cho nhà máy như: dầu FO, xăng, nhớt, để cung cấp cho lòhơi, lò đốt, vận hành ôtô…

1.2.4 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng điện để vận hành các thiết bị công nghệ, dùng cho thiết bịvăn phòng, các thiết bị chiếu sáng…

Nguồn điện cung cấp cho nhà máy lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạmbiến áp của khu vực (từ 500KW còn 220/380V)

Ngoài ra, để đảm bảo cho nhà máy hoạt động liên tục và chủ động, nhà máylắp đặt thêm một máy phát điện dự phòng

1.2.5 Nguồn cung cấp nước

Nguồn nước để cung cấp cho công nghệ, vệ sinh thiết bị, nhà xưởng, sinhhoạt… Nhà máy sử dụng nước bơm từ giếng khoan của nhà máy đã qua hệ thống

xử lý

1.2.6 Nguồn cung cấp hơi

Là một nhà máy có năng suất cũng tương đối lớn, như vậy để vận hành một

số thiết bị yêu cầu nhà máy phải sử dụng một lượng hơi khá lớn, nên nhà máy cầnđặt lò hơi với công suất hợp lý Nước dùng cho lò hơi cần phải đảm bảo các chỉ tiêuhoá lí cần thiết để tăng tuổi thọ của lò hơi và đảm bảo an toàn cho công nhân Nướcphải qua hệ thống xử lí riêng của nhà máy trước khi đưa vào lò hơi

Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO

Hệ thống thoát nước của nhà máy phải đảm bảo thoát nước tốt, không ứ đọng

để không ảnh hưởng đến công trình

1.2.8 Nguồn nhân lực

Nhà máy tổ chức tuyển công nhân, cán bộ kĩ thuật có tay nghề, kinh nghiệm,tài năng, trình độ từ các tỉnh trên toàn quốc Nhưng tập trung chủ yếu là nguồn nhânlực tại chỗ, và các tỉnh lân cận Đây chính là nguồn nhân lực chủ yếu góp phần nângcao năng suất đem lại hiệu quả kinh tế cao cho nhà máy

1.2.9 Tiêu thụ sản phẩm

Một số nhà máy bia gần nhà máy malt như các nhà máy bia của các tỉnhmiền Trung đều có thể đăng kí mua sản phẩm của nhà máy

1.2.10 Giao thông vận tải

Quảng Nam có đường quốc lộ 1A, bờ biển dài, gần sân bay Đà Nẵng nên rấtthuận lợi trong việc giao thông bằng đường bộ, đường sắt, đường thủy, đường hàngkhông

Hình 2.1: Đại mạch [3]

Chương II: TỔNG QUAN

Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như đại mạch, tiểumạch, thóc, ngô…Sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhấtđịnh với những điều kiện bắt buộc

Malt proteolin là loại malt có chứa khoảng 2% axit lactic và được sử dụngtrong sản xuất bia với hàm lượng 2,5% nhằm để làm tăng độ chua của khối nấu,tăng hiệu quả cho quá trình đường hóa [1 – tr 66]

Nguyên liệu chính để sản xuất malt proteolin là đại mạch và canh trườnglactic Ngoài ra để phục vụ cho sản xuất còn sử dụng thêm một số chất hỗ trợ kỹthuật

2.1 Đại mạch

Đại mạch là giống gieo trồng thuộc

nhóm thực vật có hạt, phân nhóm bỉ tử, lớp

một lá mầm, họ lúa mì

Đại mạch gồm nhiều loại Trong công

nghệ sản xuất malt, họ dùng chủ yếu là đại

mạch 2 hàng, bông đứng và rất quan tâm đến

các chỉ số thành phần hóa học của chúng

2.1.1 Cấu tạo của hạt đại mạch

2.1.1.1 Cấu trúc bên ngoài

Trong quá trình phát triển, vỏ quả bị kéo

dài trong bông lúa, bông lúa bị tách rời khi đập

lúa Tính chất của vỏ được đánh giá qua phần nhăn trên vỏ, nó đảm bảo độ chắc của

vỏ Ở mặt dưới gọi là vỏ bụng Phần nhăn phía dưới là vùng tạo rễ, đây là đặc điểmnhận dạng [2 – tr 20]

2.1.1.2 Cấu trúc bên trong

Cấu trúc bên trong hạt đại mạch gồm 3 phần chính: Phôi, nội nhũ và vỏ Phôi phân cách với nội nhũ bởi một lớp màng mỏng gọi là ngù và biểu bì

mô, một lớp màng rất mỏng bao quanh tạo nên các tế bào có thành rất mỏng

Phần nội nhũ có các tế bào chứa tinh bột Trong quá trình nảy mầm tế bàonội nhũ cung cấp năng lượng cho phôi phát triển

Thành các tế bào này là một mạng lưới celluloza kết hợp với các protein caophân tử, chúng liên kết với nhau bằng các chuổi β – glucan

Nội nhũ được bao bọc bởi lớp alơron có chứa các tế bào giàu protein, lớp này

là điểm khởi đầu quan trọng nhất cho sự tạo thành enzyme trong quá trình sản xuấtmalt

Vỏ đại mạch gồm nhiều lớp khác nhau, tuy nhiên có thể chia thành 3 phầnchính; vỏ trong cùng sát lớp alơron là vỏ hạt Lớp vỏ này bao bọc toàn bộ hạt và chỉcho phép thấm nước qua và không cho các muối khoáng hòa tan ra ngoài nhờ tínhbán thấm Lớp vỏ kế tiếp bên ngoài là vỏ qủa, vỏ này sát với vỏ hạt Nó bao bọc vỏhạt và bản thân nó được lớp vỏ trấu bên ngoài bao bọc và bảo vệ [2 – tr 20]

2.1.2 Thành phần hóa học của đại mạch

Thành phần hoá học của đại mạch rất phức tạp, phụ thuộc vào giống, nguồnđất đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác và điều kiện bảo quản Sau đây là một số thànhphần quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia

2.1.2.1 Nước

Nước trong hạt có ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và bảo quản hạt.Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt Hai quá trìnhnày là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô

Hàm ẩm cao quá mức cho phép sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển,tăng chi phí vận tải Hàm ẩm của đại mạch tăng 1% thì hiệu suất thu hồi chất chiếtgiảm 0,76% Vì vậy, hàm ẩm tối đa cho phép khi đưa vào bảo quản là 13% [3 – tr11]

Trong công nghệ sản xuất bia, cellulose đóng vai trò quan trọng trong quátrình lọc dịch đường vì lớp vỏ trấu là vật liệu tạo màng lọc phụ lý tưởng

– Hemicellulose:

Là thành phần chủ yếu cấu tạo nên thành tế bào, là một phức hệ bao gồmpentozan, hexozan và acid uronic.

Quá trình phá vỡ thành tế bào bởi nhóm enzyme sitaza gọi là sitoliza Quá

trình này đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn ươm mầm vì là bước đột phá để cácenzyme khác xâm nhập vào bên trong tế bào

Các loại đường đơn giản trong hạt đại mạch tuy lượng không nhiều nhưngchúng đóng vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của phôi, đặc biệt ở giai đoạnđầu của quá trình ươm [3 – Tr 11]

2.1.2.3 Các hợp chất chứa nitơ

Hàm lượng các chất chứa nitơ trong đại mạch khoảng 9 ÷ 11% so với lượngchất khô của hạt Phần lớn các hợp chất này tồn tại dưới dạng cao phân tử gọi làprotit, còn một phần nhỏ tồn tại dạng thấp phân tử dễ hoà tan, có tính chất khác vớinhóm cao phân tử và được gọi là các hợp chất nitơ phi protit

– Các hợp chất chứa nitơ phi protein:

Đại diện tiêu biểu của nhóm này là albumoza, pepton, peptid và axit amin

Peptid là hỗn hợp nhiều hợp chất mà phân tử của chúng cũng được tạo thành

từ các gốc axit amin nhưng số lượng ít hơn nhiều so với albumoza và pepton

Axit amin tự do tồn tại trong đại mạch không nhiều, chỉ chiếm khoảng 0,1%

so với lượng chất khô của hạt [3 – tr 11]

2.1.2.4 Các hợp chất không chứa nitơ

– Vitamin:

Đại mạch chứa các loại vitamin B1, B2, B6, C, PP2, tiền vitamin A, E, axitpantotenic, biotin, axit pholievic và nhiều dẫn xuất vitamin khác Tuy hàm lượng ítnhưng nó đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất malt, vì chúng là nhân

tố điều hoà sinh trưởng của mầm

– Chất khoáng:

Các chất khoáng của đại mạch đóng vai trò quan trọng trong quá trình sảnxuất malt và bia Đặc biệt là nguyên tố photpho, vì nó đóng vai trò chủ yếu trongviệc hình thành hệ thống đệm của dịch đường [3 – tr 11]

– Hydrolaza: Phụ thuộc vào cơ chất bị thuỷ phân, các enzim xúc tác được

chia thành các phân nhóm: cacbohydraza, proteaza và esteraza.

+ Cacbohydraza: Nhóm enzyme này thủy phân glucid cao phân tử thành các

sản phẩm thấp phân tử hơn Trong nhóm này có hai nhóm nhỏ: polyaza và hexozidaza Polyaza thủy phân các glucid cao phân tử bao gồm diastaza (amylaza)

và sitaza còn hexozidaza xúc tác thủy phân các disaccharid, trisaccharid và các

glucozid khác

+ Proteaza: Các enzyme nhóm này thủy phân protein thành các sản phẩm

trung gian và sau đó một số hợp chất này bị thủy phân tiếp thành các sản phẩm cuối

cùng là acid amin và amoniac Nhóm này được chia thành các nhóm nhỏ:

proteinaza, peptidaza, amidaza.

+ Esteraza: Nhóm enzyme này phân cắt mối liên kết este giữa các hợp chấthữu cơ khác nhau, hoặc giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ Nhóm này được chia

thành các nhóm nhỏ: lipaza và phosphataza.

– Decmolaza: Nhóm enyme này xúc tác phản ứng oxi hoá khử của quá trình

hô hấp và phân giải yếm khí glucid, nghĩa là chúng tham gia trực tiếp vào quá trìnhtrao đổi chất của tế bào và chúng đóng vai trò quyết định trong việc hoạt hoá và

phát triển của phôi ở giai đoạn ươm mầm Đại diện tiêu biểu trong nhóm enzyme

này là dehydraza, oxydaza và catalaza [3 – tr 11].

2.1.2.6 Lipid

Hàm lượng lipid trong hạt đại mạch dao động trong khoảng 2,5 ÷ 3% lượngchất khô của hạt, tập trung chủ yếu ở phôi và lớp alơron

Ở giai đoạn ươm mầm, một phần lipid bị thủy phân bởi enzyme lipaza Một

số sản phẩm thủy phân được chuyển đến phôi để nuôi cây non, số còn lại tồn tạitrong dịch đường hoặc bị thải ra ngoài theo bã malt [3 – tr 11]

2.1.3 Yêu cầu chất lượng của hạt đại mạch

– Tính chất cảm quan:

+ Mùi: hạt sạch, tươi giống mùi rơm

+ Màu sắc và độ sáng: hạt có màu vàng nhạt giống màu rơm

+ Hình dáng và kích thước hạt: hạt phải to đều và đầy đặn

+ Độ ẩm: hạt phải khô, khi thả nắm hạt từ tay hạt rơi xuống dễ dàng

+ Tạp chất: khối hạt không có các tạp chất như hạt cỏ dại, cát, sỏi, rơm, rạ,kim loại, hạt mốc, côn trùng, hạt vỡ… [2 – tr 42]

– Formalin: liều lượng là 1 ÷ 1,5 kg/1tấn đại mạch

– NaOH: liều lượng là 0,35 kg/m3

– Na2CO3: liều lượng là 0,9 kg/m3

– CaO: liều lượng là 1,3 kg/m3 [5 – tr 50].

Nhà máy sử dụng chất sát trùng formalin với liều lượng 1,2 kg/tấn đại mạch

2.2.2 Canh trường lactic

Vi khuẩn lactic dùng để lên men các loại đường tạo ra acid lactic Canhtrường lactic dùng để ngâm malt tươi tạo ra malt proteolin Vi khuẩn lactic được sử

dụng là loại vi khuẩn lên men đồng hình, có tên là Lactobacillus Delbruckii.

2.2.3 Nước

Trong nhà máy sản xuất malt nước đóng vai trò rất quan trọng, ngoài việccung cấp cho sinh hoạt, vệ sinh thiết bị, … thì nước còn góp phần rất lớn trong cáccông đoạn sản xuất malt Do đó nhu cầu về nước của nhà máy là rất lớn

Nước dùng trong nhà máy cần đảm bảo các yêu cầu sau:

– Nước trong suốt, không có mùi và vị lạ, không có vi sinh vật gây bệnh– Độ pH = 6 ÷ 7

2.2.4.2 Malt và chế phẩm enzym Termamyl

Có vai trò cung cấp hệ enzym amylaza thực hiện quá trình thủy phân tinh bột

có trong bột ngô thành thành đường đơn giản và các chất hòa tan để vi sinh vật thựchiện quá trình lên men tạo axit lactic

Lượng malt lót sử dụng khoảng 5% so với bột ngô

Lượng chế phẩm enzym termamyl sử dụng là 0,05% so với bột ngô

Chương III: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn dây chuyền công nghệ

Malt là bán thành phẩm có thể dùng để chế biến các loại thực phẩm chấtlượng cao như bột dinh dưỡng trẻ em, các loại đồ uống dành cho người già và phụ

nữ có thai Dùng làm tác nhân dịch hoá trong công nghệ sản xuất rượu, cồn từ tinhbột, làm tác nhân đường hoá trong sản xuất kẹo mạch nha… Đặc biệt là nguyên liệuchính trong công nghiệp sản xuất bia

Tuy nhiên, hiện nay các nhà máy sản xuất bia vẫn nhập nguyên liệu malt từnước ngoài Vì vậy, trong đồ án tốt nghiệp này em chọn dây chuyền sản xuất maltproteolin nhằm nâng cao hiệu quả quá trình thủy phân nguyên liệu khi nấu và quátrình len men bia, thông qua quá trình ngâm malt tươi trong canh trường acid lactic

Để sản xuất malt vàng hay malt đen cũng như các loại malt đặc biệt thì có rấtnhiều phương pháp ngâm, ươm mầm, sấy khác nhau Riêng đối với dây chuyền sảnxuất malt proteolin em chọn phương pháp ngâm theo kiểu hoán vị nước – khôngkhí, ươm mầm theo kiểu thông gió trong catset và sấy theo phương pháp liên tụctrong thiết bị sấy thùng quay

Dây chuyền công nghệ sản xuất malt proteolin được thể hiện ở hình 3.1

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

đá, sạn, sỏi…) và các tạp chất hữu cơ (hạt cỏ dại, xác côn trùng…)

– Tiến hành: Quá trình làm sạch được tiến hành trong thiết bị quạt sàng

Bộ phận làm việc của quạt sàng gồm một hoặc hai quạt hút và hệ thống sàngrung gồm hai hoặc ba sàng

Lọc

Termamyl,bột malt,nước

Bột malt,nước

Nấu+ Nâng nhiệt lần 1:

t = 450C, = 10'+ Nâng nhiệt lần 2:

t = 950C, = 15'

Đường hóa

t = 60 - 650C, = 40'Ngâm malt với canh trường lactic, < 24h

FormalinKhí

Nước

Tạp chất

Ươm mầm, t = 13 - 17oC, = 7 ngày

Ngâm, 48hRửa và sát trùngLàm sạch, phân loại

Mầm, rễ

Làm nguội, t = 40 - 450C, = 45'Sấy, < 10h

Cấy giống Nuôi

Bảo quản

Đại mạch được gàu tải đổ vào quạt sàng qua phểu Ở đây có con quay để điều chỉnh lượng hạt Sau đó, hạt sẽ đi qua nam châm để loại bỏ các tạp chất kim loại Sau khi qua nam châm hạt sẽ đổ xuống sàng thứ nhất, sàng này bé nhất trong

ba sàng của quạt và nằm hơi nghiêng so với hai sàng kia Sàng thứ nhất có lỗ sàng hình tròn đường kính 10 ÷ 12mm hoặc hình bầu dục dài với kích thước 35 × 8mm Sàng này sẽ giữ lại các tạp chất lớn như đá, sỏi, rơm…Đồng thời lúc này hệ thống quạt hút làm việc Không khí bị hút đi qua lớp hạt và sẽ cuốn theo bụi, các tạp chất nhẹ Sau đó chúng được lắng xuống phểu lắng, còn bụi theo đường ống để đi vào xyclon

Hạt đi qua sàng thứ nhất được đổ xuống sàng thứ hai, có lỗ sàng hình bầu dục với kích thước 25 × 4,5mm 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 kích thước 20×2mm, hoặc hình tròn với đường kính 1 ÷ 1,5mm, sàng này giữ lại đại mạch và cho qua cát, sỏi, các tạp chất có kích thước bé Các tạp chất và bụi được thu gom vào thùng chứa riêng, đại mạch đã được làm sạch được thu gom bằng một kênh riêng, ở đó chúng được thổi bằng luồng không khí mạnh nhằm loại bỏ triệt để bụi

và các rác nhỏ còn sót lại trong khối hạt

3.2.3 Rửa và sát trùng

– Mục đích: Loại bỏ những hạt lép, hạt không đạt tiêu chuẩn, các tạp chất,các mẫu hạt gãy vụn,… mà trong quá trình làm sạch chưa loại bỏ hết, đồng thời rửasạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên bề mặt hạt

– Tiến hành: Quá trình rửa và sát trùng được tiến hành trực tiếp trong thiết bịngâm Hóa chất sử dụng ở đậy là formalin với liều lượng 1,2 kg/tấn đại mạch

3.2.4 Ngâm

– Mục đích:

Đại mạch khô với hàm ẩm 11 ÷ 13% sau khi đã được bảo quản ít nhất từ 6 –

8 tuần Ngâm hạt đại mạch để tạo điều kiện tăng độ ẩm của hạt lên 43 – 45% và chỉvới hàm ẩm cao như vậy mới đảm bảo quá trình nảy mầm sau này tiến hành mộtcách bình thường, ngoài ra nó còn kết hợp với mục đích rửa và sát trùng

– Yêu cầu: Cung cấp lượng nước cần thiết cho hạt, giữ cho hạt không bị ngạtthở, không bị nhạy cảm với nước và giảm tối đa các chất kìm hãm nảy mầm

– Các phương pháp ngâm:

+ Ngâm lì trong nước

Hình 3.2: Thiết bị ngâm [16]

1-Ống đảo đại mạch 2- Đường ống dẫn khí nén3- Đường ống ruột gà sủi khí4- Nước sạch

5- Nước bẩn 6- Bộ phận chứa tạp chất nổi

+ Ngâm hoán vị nước – không khí

+ Ngâm trong dòng nước – không khí liên tục

+ Ngâm bằng phương pháp phun nước

+ Ngâm bằng phương pháp phun nước – hút khí [5 – tr 53]

Nhà máy chọn phương pháp ngâm hoán vị nước – không khí

– Tiến hành:

Cho nước vào 1/2 thể tích thùng ngâm Đổ đại mạch vào thùng đồng thời sụckhí thật mạnh để hạt được đảo trộn Sau khi cho hết lượng đại mạch vào thùng tatiếp tục thổi khí khoảng 10 phút, sau đó ngừng thổi khí và để yên khối hạt trong 1h.Tất cả hạt lép và tạp chất nhẹ sẽ nổi trên mặt nước và được thu gom vào bộ phậnriêng Nước bẩn được tháo khỏi thùng bằng cách mở van ở đáy Sau đó cho nướcsạch vào thùng đến vạch định mức đồng thời cho dung dịch sát trùng vào và khốihạt được sục đảo đều bằng khí nén Sau 2 ÷ 3h, nước bẩn cùng các chất sát trùngđược xả khỏi thùng và lại một lần nữa nạp đầy bằng nước sạch Ngâm hạt trong 6h,

và cứ mỗi giờ thì khối hạt được sục khí 5 phút Sau đó khối hạt được ngâm theo chếđộ: Ngâm nước 4h, ngâm không khí 2,5h và mỗi giờ thì thổi khí nén 3 ÷ 5 phút

Ta tiến hành ngâm với nhiệt độ nước ngâm dao động 10 ÷ 12oC [2 – tr 103]

Độ ẩm của hạt sau khi ngâm là 44% Thời gian ngâm là 48h và thay nước 5 lần

3.2.5.Uơm mầm

– Mục đích:

+ Giải phóng và tích lũy các hệ enzyme thủy phân

+ Tạo điều kiện để các hệ enzyme thủy phân một phần các chất có trong vỏhạt từ dạng phức tạp sang dạng đơn giản

– Các phương pháp ươm mầm:

+ Ươm mầm không thông gió

+ Ươm mầm thông gió trong catset

+ Ươm mầm thông gió trong thùng quay

+ Ươm mầm trong các thiết bị hiện đại

Nhà máy sử dụng phương pháp ươm mầm thông gió trong catset

1 - thiết bị ngâm hạt: 2 - mặt bằng lấp đầy; 3 - mặt bằng trống; 4 - máy đảo malt kiểu guồng; 5 - vít tải để chuyển malt tươi vào lò sấy; 6 - không khí đã xử lý; 7 - ngăn chứa

Hình 3.3: Hệ thống thiết bị ươm mầm trong ngăn [2]

Sau đó là công việc duy trì chế độ nảy mầm cho hạt thông qua hai công việc

có tính chất cơ bản là thổi không khí và đảo malt Chế độ làm việc hoàn toàn phụthuộc vào tiến trình của quá trình ươm

Việc thổi khí lạnh và ẩm vào ngăn chứa có thể thực hiện gián đoạn hoặc liêntục Nếu gián đoạn thì luồng không khí phải mạnh, nếu liên tục thì luồng khí yếuhơn Nhiệt độ của không khí thổi vào thấp hơn nhiệt độ của hạt 1 ÷ 20C Tần số đảomalt phụ thuộc vào trạng thái khối hạt Ở giai đoạn đầu của quá trình ươm, mỗi lầnthổi khí kéo dài 1 ÷ 2h và theo chu kì 5 ÷ 6h thì thổi một lần, tần số đảo hạt 3 ÷ 4lần/ngày Ở giai đoạn sau, khi quá trình hô hấp và thủy phân đã giảm cường độ, mỗingày thổi hai lần, mỗi lần kéo dài 1 ÷ 2h, tần số đảo hạt 3 ÷ 4 lần/ngày [2 – tr 140]

Chu kì ươm mầm là 7 – 8 ngày đêm cho một mẽ Nhưng nhìn chung quátrình nảy mầm được xem là kết thúc khi chiều dài rễ gấp 1,5 lần chiều dài hạt, còn

lá mầm chiếm 2/3 – 2/4 chiều dài hạt

3.2.6 Sản xuất canh trường lactic

Tỉ lệ phối trộn: Ngô : nước = 1: 5

Thiết bị nấu làm bằng thép không gỉ, hai vỏ, có thân hình trụ, đáy hình chỏmcầu Bên trong có cánh khuấy nằm sát đáy Trên nắp có ống thoát hơi, cửa nạp liệu,cửa quan sát và đáy có ống tháo dịch đường

Bột ngô trộn với nước 45oC theo tỉ lệ 1kg/5lít nước Bổ sung thêm 5% malt

lót và 0,05% chế phẩm enzyme Termamyl so với lượng ngô Bật cánh khuấy khuấy

trộn trong 10 phút Tiếp theo nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 95oC trong 40 phút và giữ

15 phút để hồ hóa tinh bột ngô

Trong quá trình nấu chú ý phải cho cánh khuấy hoạt động liên tục

Thiết bị đường hóa có cấu tạo giống với thiết bị nấu ngô

Hòa bột malt với nước 30oC theo tỷ lệ 1kg/4lít nước và khuấy trộn trong 5phút Chuyển từ từ hỗn hợp trong nồi ngô sang nồi malt trong 20 phút và khống chếnhiệt độ hỗn hợp đạt 60 ÷ 65oC trong 40 phút rồi đưa hỗn hợp đi lọc

Trong quá trình đường hóa chú ý phải cho cánh khuấy hoạt động liên tục

3.2.6.4 Lọc

– Mục đích: Tách các chất hòa tan ra khỏi các chất không hòa tan có trongdịch đường

– Tiến hành: Để lọc dịch đường người ta sử dụng thiết bị lọc khung bản Đây

là thiết bị lọc làm việc gián đoạn nghĩa là nhập liệu vào liên tục, nước lọc tháo raliên tục nhưng tháo bã theo chu kì Nó được cấu tạo chủ yếu là khung và bản, khunggiữ vai trò giữ bã lọc và huyền phù, còn bản tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn nước

Hình 3.4: Thiết bị lọc khung bản [17]

lọc Khung và bản được xếp liên tiếp nhau

trên giá đỡ, giữa khung và bản là vách

ngăn lọc Ép chặt khung và bản nhờ cơ cấu

đai vít Lỗ dẫn huyền phù vào được nối

liền tạo thành ống dẫn nhô ra để ghép với

hệ thống cấp liệu Nước lọc chảy ra từ bản

qua hệ thống đường ống và lấy ra ngoài,

bã được giữ lại trên bề mặt vách ngăn lọc

và được chứa trong khung Khi bã trong

khung đầy thì dừng quá trình lọc để tiến hành rữa và tháo bã

Quá trình lọc dịch đường gồm 2 giai đoạn: giai đoạn lọc và giai đoạn rửa bã.Trước khi lọc cần phải bơm nước nóng 80oC vào khoảng không gian giữakhung và bản để làm nóng thiết bị Sau đó tháo nước nóng và bơm dịch vào

Trong thời gian đầu dịch đường chảy ra còn đục nên cần bơm hồi lưu về nồiđường hóa để lọc lại Khi dịch đường đã đạt được độ trong cần thiết thì cho chảyvào thùng chứa Sau khi lọc hết dịch thì tiến hành rửa bã để thu hồi các chất hòa tancòn sót lại trong bã Để tăng cường quá trình hòa tan các chất hòa tan vào dung dịchrửa bã thì cần dùng nước nóng 75 ÷ 78oC để rửa Khi nồng độ chất hòa tan trongdịch rửa bã ≤ 2% thì kết thúc quá trình rữa bã và tháo bã ra

3.2.6.5 Làm nguội

– Mục đích làm nguội: Hạ nhiệt độ của dịch đường xuống thuận lợi cho quátrình cấy giống

Hình 3.5: Thiết bị làm nguộikiếu bản mỏng [18]

– Tiến hành: Quá trình làm nguội dịch đường được tiến hành trong thiết bịkiểu bản mỏng Thiết bị gồm các bản mỏng có bề mặt gấp sóng ghép lại với nhau.Các tấm bản có dạng chữ nhật, có đục lỗ tại bốn

góc Trên mỗi góc có đục lỗ tròn và các lỗ tròn

trên mỗi tấm ghép lại tạo thành đường ống dẫn

Dung dịch sau khi lọc bơm trực tiếp vào thiết bị

Lúc này dịch đường được làm nguội xuống nhiệt

độ 40 ÷ 450C thông qua quá trình trao đổi nhiệt

gián tiếp với tác nhân lạnh trong thời gian khoảng

45 phút và tháo ra ngoài

3.2.6.6 Cấy giống

– Mục đích: Cung cấp vi sinh vật thực hiện

quá trình lên men lactic

– Tiến hành: Vi khuẩn lactic Lactobacillus Delbruckii được nhân giống trong

sản xuất (106 tế bào/ml) Sử dụng 3 – 5% giống so với canh trường cấy vào dịch lên

men

3.2.6.7 Lên men

– Mục đích: Chuyển hóa đường trong môi trường thành acid lactic dưới tác

dụng của vi khuẩn Lactobacillus Delbruckii.

– Tiến hành: Toàn bộ canh trường sau khi cấy vi khuẩn Lactobacillus Delbruckii vào đem nuôi ở nhiệt độ 470C trong thời gian 12h, lúc này hàm lượngacid lactic đã có thể tích lũy 1,5 % khối lượng canh trường sau đó hạ xuống nhiệt độ

420C nuôi trong 3 ngày [5 - tr 66]

3.2.6.8 Làm nguội

– Tiến hành: Toàn bộ canh trường sau khi lên men đưa vào thiết bị làm lạnhkiểu bản mỏng để hạ nhiệt độ xuống 25 ÷ 300C trong thời gian khoảng 45 phút vàđưa ra ngoài

3.2.7 Ngâm malt với canh trường lactic

– Mục đích: Nhằm tăng độ chua cho khối nấu, tạo điều kiện thuận lợi cho cácquá trình sau này Đồng thời ổn định hoạt lực của enzyme proteaza trong malt

– Tiến hành: Quá trình ngâm được thực hiện trong thiết bị hình trụ, đáy côntương tự thiết bị ngâm hạt đại mạch Lấy malt tươi sau khi đã kết thúc quá trìnhươm mầm đem ngâm trong canh trường có chứa acid lactic đã chuẩn bị Thời gian

Hình 3.6: Thiết bị sấy thùng quay [20]

ngâm kéo dài cho đến khi malt hút được 2% acid lactic so với trọng lượng chất khôcủa nó [5 – tr 67]

– Tiến hành: Quá trình sấy malt được

thực hiện trong thiết bị sấy thùng quay theo

phương pháp sấy liên tục, kết hợp giữa

phương thức sấy cùng chiều và sấy ngược

chiều

Quá trình sấy được thực hiện qua các

giai đoạn sau:

+ Bay hơi nước tự do: Ban đầu, nhiệt độ sấy tăng dần từ 45 ÷ 500C, trong khi

độ ẩm giảm từ 42% xuống còn khoảng 25÷ 30% Sau đó tiếp tục tăng nhiệt độ 50 ÷

650C và độ ẩm giảm xuống còn 10 ÷ 15%

+ Bay hơi nước liên kết: Nước liên kết phải chuyển từ bên trong ra bề mặtcủa hạt, không khí ra không được bão hòa ẩm Nhiệt độ sấy 65 ÷ 750C và độ ẩmgiảm xuống còn khoảng 5%

+ Tăng nhiệt nhanh: Nhiệt độ của tác nhân sấy là 850C và độ ẩm của maltgiảm xuống còn 3,5%

3.2.9 Tách mầm, rễ

– Mục đích: Trong thành phần hóa học của mầm, rễ chứa nhiều các hợp chấtthuộc nhóm alkaloid Nếu những hợp chất này tồn tại trong bia sẽ gây vị đắng khóchịu Mặt khác một số cấu tử trong thành phần hóa học của rễ là nguyên liệu tạonhiều rượu bậc cao trong quá trình lên men bia Do đó cần phải loại chúng khỏimalt

– Tiến hành: Quá trình tách mầm, rễ malt được tiến hành trong máy đập rễ,mầm Máy này gồm một tang quay hình trụ đục lỗ mắt sàng, bên trong có lắp cácmái chèo bằng thép có thể quay nhanh được Tang quay được đặt trong một thùngkín Khi tang quay các hạt va đập vào nhau và vào thành tang làm đứt rễ, mầm malt

Rễ, mầm lọt qua mắt sàng và được vít tải gom lại bụi được quạt gió hút ra ngoài và

đưa đén bộ phận lọc Có thể điều chỉnh cửa hút khí bằng một rảnh trượt Các mái

chèo có hình xoắn nhẹ để có thể gạt các lớp hạt trong tang và đẩy lên phía trước [2

-Tr 151]

3.2.10 Bảo quản

– Mục đích: Malt sau khi sấy và tách mầm, rễ xong vỏ còn rất giòn nên khinghiền sẽ bị nát, gây ảnh hưởng xấu đến quá trình lọc Mặt khác hoạt lực củaenzyme chưa ổn định nên quá trình đường hóa diễn ra sẽ khó khăn và hiệu suất thuhồi sản phẩm sẽ bị thấp, chất lượng bia kém, do đó malt cần được bảo quản

– Tiến hành: Malt cần được bảo quản ít nhất 3 ÷ 4 tuần Trong thời gian bảoquản malt sẽ hút thêm nước đến hàm ẩm 5 ÷ 6% Khi đó vỏ hạt sẽ dai hơn vànghiền ít nát, đồng thời hoạt tính của các enzyme cũng tăng theo giúp quá trình nấubia sẽ tốt hơn

Chương IV: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

+ Giải phóng hoàn toàn miền Nam: 30/4 (1 ngày)

+ Quốc tế lao động: 01/5 (1 ngày)

+ Giỗ tổ Hùng Vương: 10/3 AL (1 ngày)

Bảng 4.1: Biểu đồ thời gian sản xuất trong năm

Tháng

Số ngàylàm việc

Số ca làmviệc

4.2 Chọn các thông số ban đầu

4.2.1 Năng suất của nhà máy

Malt thành phẩm: 30 tấn sản phẩm/ngày

4.2.2 Chọn các số liệu ban đầu của nguyên liệu

4.2.2.1 Nguyên liệu dùng để sản xuất malt

– Độ ẩm ban đầu của đại mạch là w = 13%

– Khối lượng riêng của đại mạch: ρ = 650 kg/m3 [3 – tr 97]

– Khối lượng riêng của malt sau khi tách mầm rễ: ρ = 550 kg/m3 [6 - tr 32].– Độ ẩm của đại mạch sau khi rửa và ngâm là 44%

Hệ số trương nở so với hạt trước khi ngâm là 1,45 [3-tr 97]

– Độ ẩm của đại mạch sau khi nảy mầm: 42%

Hệ số trương nở so với hạt trước khi ngâm: 2,15 [3-tr 217].

– Độ ẩm của malt proteolin tươi: 43%

– Hệ số trương nở của hạt sau khi ngâm canh trường lactic so với hạt trướckhi ngâm là 2,25

– Chọn hàm lượng axit lactic mà malt hút được sau khi ngâm trong canhtrường vi khuẩn lactic là 2% so với trọng lượng chất khô của nó

– Độ ẩm của malt sau khi sấy 3,5%

– Độ ẩm của malt sau khi tách mầm rễ: 4%

4.2.2.2 Nguyên liệu dùng để chuẩn bị canh trường

– Độ ẩm của malt: 4%

– Độ ẩm của ngô: 12%

– Tỉ lệ nguyên liệu malt : ngô = 40 : 60

– Độ chiết của malt: 80%

– Độ chiết của ngô: 85%

– Nồng độ dịch đường: 8%

– Hàm lượng acid lactic tích lũy sau khi lên men là 5% so với lượng canhtrường thu được

4.2.3 Hao hụt của nguyên liệu qua từng công đoạn

– Hao hụt của nguyên liệu qua từng công đoạn sản xuất malt:

4.3 Cân bằng vật chất

4.3.1 Cân bằng vật chất cho 1000kg nguyên liệu sản xuất malt

– Khối lượng chất khô của nguyên liệu:

Trong đó : m 0 : Khối lượng của nguyên liệu tươi: m 0 = 1000 kg.

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

870 100

13 100

=

nl m

(kg)

– Thể tích của nguyên liệu:

5385 , 1 650

=

nl V

(m3)

– Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch:

+ Lượng chất khô sau khi làm sạch: m sls = 870 100

3 , 861

– Lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm :

+ Lượng chất khô sau khi rửa và ngâm:

3805 , 840 100

) 5 , 1 100 ( 3 ,

=

sn m

(kg)

+ Lượng nguyên liệu sau khi rửa, ngâm:

9652 , 1514 44

100

100 3805 ,

(kg)

+ Thể tích của nguyên liệu sau khi ngâm:

2085,245,15231,

=

sn V

(m3).– Lượng malt tươi sau khi nảy mầm:

+ Lượng chất khô sau khi nảy mầm:

( ) 781,5539

100

7 100 3805 ,

=

snm m

(kg)

+ Lượng malt tươi sau khi nảy mầm:

5067,134742

100

1005539,

(kg).+ Thể tích malt tươi sau khi ươm mầm:

2747,315,25231,

=

snm V

(m3)

– Lượng malt proteolin sau khi ngâm canh trường lactic:

+ Lượng chất khô của phần hạt còn lại sau ngâm canh trường:

( ) 779,9908

100

2,01005539,

=

mt m

(kg)

+ Lượng axit lactic mà malt tươi hút vào (bằng 2% so với lượng chất khô):

5998,15100

29908,779100

(kg)

+ Tổng lượng chất khô có trong malt sau khi ngâm trong canh trường lactic:

5906,7955998.159908,

100

100 5906 ,

(kg)

+ Thể tích malt tươi sau khi ngâm canh trường lactic:

4269,325,25231,

+ Lượng chất khô sau khi sấy:

0268 , 790 100

) 7 , 0 100 ( 5960 ,

=

ss m

(kg).+ Lượng malt sau khi sấy:

818,68075

,3100

1000268,

(kg).

– Lượng malt sau khi tách mầm rễ:

+ Lượng chất khô sau khi tách mầm rễ:

100

5 , 5 100 6807 ,

=

stm m

(kg)

+ Lượng malt thành phẩm:

805,8888 4

100

100 6533 ,

(kg)

+ Thể tích malt thành phẩm:

4653 , 1 550

8888 ,

=

stm V

(m3.)– Lượng chất khô tách ra theo mầm, rễ và thể tích của mầm, rễ:

+ Lượng chất khô tách ra theo mầm, rễ:

3239 , 44 100

5 , 5 8888 ,

=

mr m

(kg) + Thể tích của mầm, rễ được tách ra là:

Vmr = 15%Vsls =

2285 , 0 100

15 5231 ,

(m3)

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

Theo tài liệu [3 - tr 97] thì lượng nước cần thiết cho quá trình rửa 1000 kgđại mạch là 2m3

Lượng nước cần cho cả quá trình ngâm được tính theo công thức:

Trong đó: a: là lượng nước ngâm ban đầu, a = 1,49 (m3)

c: là lượng nước ngâm cuối, c =1,16 (m3)

n: là số lần thay nước, ngâm theo phương pháp hoán vị không khí, theo quy trình công nghệ ta tính được n = 5 [3– tr 97]

nước-Vậy:

( ) 6,625

2

5 16 , 1 49 ,

Theo [1 - tr 12] thì cứ 1 tấn đại mạch cần 1,2 kg formalin.

Vậy lượng formalin cần dùng là:

188 , 1 1000

2 , 1

=

M

(kg)

– Lượng khí nén dùng trong quá trình ngâm, rửa:

Theo [3 - tr 85] thì lượng khí nén dùng cho 1000 kg đại mạch là 6m3/h, đây

là lượng khí nén chỉ sử dụng cho quá trình hô hấp của hạt

Giả sử lượng không khí sử dụng cho quá trình hô hấp của hạt chiếm 20%lượng không khí cung cấp, vậy lượng khí thực tế:

7 , 29 1000

990 20

– Lượng không khí điều hòa dùng trong quá trình ươm mầm:

Qua bảng 7.1 [3 - tr 109], ta có lượng O2 hấp thụ (ml) tính theo 100g chấtkhô qua các ngày ươm như sau:

+ Ngày thứ 1 hấp thụ 860 ml + Ngày thứ 5 hấp thụ 965 ml

+ Ngày thứ 2 hấp thụ 960 ml + Ngày thứ 6 hấp thụ 965 ml

+ Ngày thứ 3 hấp thụ 1080 ml + Ngày thứ 7 hấp thụ 965 ml

+ Ngày thứ 4 hấp thụ 1260 ml

Vậy, lượng O2 mà khối hạt hấp thụ trung bình trong 1 ngày của 100g chất

khô là:

1007 7

965 965 965 1260 1080

1000 007 , 1 3805 ,

4.3.2 Cân bằng vật chất cho quá trình sản xuất canh trường lactic

– Lượng canh trường cần thiết để ngâm malt sản xuất từ 1000kg đại mạch:+ Chọn tỷ lệ canh trường dùng để ngâm so với malt proteolin tươi là 0,7 : 1.+ Ta có thể tích malt tươi là 3,4269 (m3)

Vậy thể tích canh trường cần để ngâm là: 3,4269 × 0,7 = 2,3988 (m3)

– Lượng canh trường sau khi làm nguội:

4729 , 2 3 100

100 3988 , 2

5106,25,1100

1004729,2

1005106,2

– Lượng dịch đường sau lọc ép:

+ Nồng độ của dịch lên men là 8%

+ Khối lượng riêng của dịch đường 8% ở 20oC là 1031,76 (kg/m3) [1 - tr 85]

+ Khối lượng chất khô của dịch đường:

5,0100

100100

10010

876,10315488,2

100 4372 ,

=

dich M

(kg)

+ Thể tích dịch đường:

5616,276,1031

965,

2642 =

=

dich V

(m3)

– Lượng chất khô chuyển vào dịch khi nấu:

2858 , 228 3

100

100 4372 , 221

(kg)

– Lượng chất khô hòa tan có trong nguyên liệu ban đầu:

9447,2325

,1100

1002858,228

(kg)

– Tính lượng nguyên liệu:

Dịch đường được chuẩn bị từ malt và ngô theo tỉ lệ 40/60 = 1/1,5

Gọi lượng malt dùng để nấu là M (kg) thì lượng ngô là 1,5M (kg), ta có:

9447 , 232 100

85 100

12 100 5

, 1 100

80 100

4 100

– Lượng enzym Termamyl sử dụng:

Lượng chế phẩm Termamyl bổ sung bằng 0,05% so với lượng ngô nên:

0924 , 0 100

05 , 0 8767 ,

5 8767 ,

(kg)

4.3.3 Tính nguyên liệu trong một ngày cho quá trình sản xuất malt

– Năng suất nhà máy: N = 30 × 1000 = 30000 (kg/ngày)

– Lượng nguyên liệu ban đầu:

+ Khối lượng nguyên liệu dùng cho sản xuất:

9796 , 37225 8888

, 805

30000 1000

=

stm nl

M

N M

(kg/ngày)

+ Thể tích nguyên liệu:

5727221000

5385,19796,37225

= M nl V nl V

(m3/ngày)

– Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch:

+ Khối lượng nguyên liệu:

7198 , 36853 1000

990 9796

=

sls M

(kg/ngày).+ Thể tích nguyên liệu:

6989 , 56 1000

5231 , 1 9796 , 37225

=

×

=

sls V

(m3/ngày)

– Lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm:

+ Khối lượng nguyên liệu:

0486 , 56396 1000

9652 , 1514 9796 ,

=

sn M

(kg/ngày)

+ Thể tích nguyên liệu:

2136 , 85 1000

2085 , 2 9796 ,

=

sn V

(m3/ngày)

– Lượng malt tươi sau khi nảy mầm:

+ Khối lượng malt tươi:

2569 , 50162 1000

5067 , 1347 9796 , 37225

=

×

=

snm M

(kg/ngày)

+ Thể tích malt tươi:

9039 , 121 1000

2747 , 3 9796 , 37225

=

×

=

snm V

(m3/ngày)

– Lượng malt proteolin sau khi ngâm canh trường lactic:

+ Khối lượng malt proteolin tươi:

0172 , 51959 1000

7730 , 1395 9796 ,

=

L M

(kg/ngày).

+ Thể tích malt proteolin tươi:

5697 , 127 1000

4269 , 3 9796 ,

=

sct V

(m3/ngày).– Lượng malt sau khi sấy:

+ Khối lượng malt sau khi sấy:

1910 , 30476 1000

6807 , 818 9796 ,

=

ss M

(kg/ngày)

– Lượng malt sau khi tách mầm, rễ:

+ Khối lượng malt thành phẩm:

30000 1000

8888 , 805 9796 ,

=

stm M

(kg/ngày)

+ Thể tích của malt thành phẩm:

5472 , 54 1000

4653 , 1 9796 ,

=

stm V

(m3/ngày)– Lượng mầm, rễ tách ra:

+ Khối lượng mầm, rễ tách ra:

30476,1910 – 30000 = 476,1910 (kg/ngày)

+ Thể tích mầm, rễ:

0881 , 1 100

2285 , 0 1910 ,

=

mr V

(m3/ngày)

– Lượng nước cần cho rửa, ngâm:

074 , 321 1000

625 , 8 9796 ,

=

n V

(m3/ngày)

– Lượng formalin cần sử dụng:

2245 , 44 1000

188 , 1 9796 ,

=

formalin M

(kg/ngày)

– Lượng khí nén cần sử dụng:

6115 , 1105 1000

7 , 29 9796 ,

2982 , 40 9796 , 37225

=

×

=

kkdh V

(m3/ngày)

4.3.4 Tính nguyên liệu trong một ngày cho quá trình sản xuất canh trường

Theo trên ta có lượng nguyên liệu ban đầu của nhà máy là 37225,9796 (kg).Vậy thể tích canh trường cần để ngâm malt trong 1 ngày là:

2977 , 89 1000

3988 , 2 9796 , 37225

=

×

=

ct V

(m3/ngày)

– Lượng canh trường sau làm nguội:

0561 , 92 1000

9796 , 37225 4729

, 2

4595 , 93 1000

9796 , 37225 5106

, 2

9796 , 37225 5488

, 2

9796 , 37225 5611

,

=

dich V

(m3/ngày).

– Lượng dịch sau nấu, đường hóa:

+ Khối lượng chất khô:

1625 , 8498 1000

9796 , 37225 2858

, 228

ck m

(kg).

+ Khối lượng dịch:

0317 , 106227 8

100 1625 ,

=

dich M

(kg/ngày).

+ Thể tích dịch:

9571,10276

,1031

0317,

106227 =

=

dich V

(m3/ngày).

– Tính lượng nguyên liệu:

+ Lượng malt cần dùng:

1467 , 4588 1000

9796 , 37225 2512

,

=

malt M

(kg/ngày).

+ Lượng ngô cần dùng:

2199 , 6882 1000

9796 , 37225 8768

,

=

ngô M

(kg/ngày).

– Tính lượng chế phẩm Termamyl:

4397 , 3 1000

0924 , 0 9796 ,

=

cp M

(kg/ngày).

– Tính lượng malt lót:

1095 , 344 1000

2438 , 9 9796 , 37225

Bảng 4.2: Tổng kết cân bằng vật chất cho quá trình sản xuất malt

TT Đoạn Công 1000kgTính cho

đại mạch

Tính cho 1 ngày Tính cho 1h

i lượng(kg)

T

hể tích(m3)

Khốilượng (kg)

Thểtích (m3)

Khốilượng (kg)

Th

ể tích(m3)

0 5385 1, 5,97963722 722 57,2 1,0825155 3863 2,Sau làm

sạch

5231

36853,7198

56,6989

1535,5716

2,3624Sau rửa

và ngâm 1,9652154 2085 2, 6,04865639 136 85,2 9,8353234 5506 3,

Sau nảymầm

1347,5067

3,2747

50162,2569

121,9039

2090,0940

5,0793Sau

ngâm lactic 5,7730139 4269 3, 9,01725195 5697 127, 4,9591216 3154 5,

Sau táchmầm, rễ

805,8888

1,4653

30000

54,5472

1250

2,2728

4518 2285 0, 910 476,1 81 1,08 8413 19, 0453 0,Tổng

lượng nước sử

dụng

8,625

321,074

13,37800

18

44,2245

1,8427

Bảng 4.3: Tổng kết cân bằng vật chất cho quá trình sản xuất canh trường lactic

Tính cho 1000 kg

Khốilượng(kg)

Thể tích(m3)

Khối lượng(kg) Thể tích(m3) Khối lượng(kg)

Thểtích(m3)

làm nguội

Chương V: CÂN BẰNG NHIỆT

5.1 Cơ sở cân bằng nhiệt

Sấy là quá trình trao đổi nhiệt rất phức tạp, nó làm thay đổi cấu trúc vật lýbên trong lẫn bên ngoài, đồng thời làm thay đổi cả thành phần hóa học của sảnphẩm nói chung và malt nói riêng Thông qua quá trình sấy sẽ tạo nên màu sắc vàhương vị đặc trưng cho sản phẩm Do đó, cần phải có một chế độ sấy thích hợpnhằm bảo đảm tính chất cảm quan và chất lượng của malt thành phẩm

Ở đây, chọn phương pháp sấy đối lưu theo phương thức kết hợp giữa sấycùng chiều và sấy ngược chiều, không khí tự nhiên sạch vừa là tác nhân sấy vừa làtác nhân cấp nhiệt

Không khí sạch tự nhiên sạch được đốt nóng trong calorife tạo thành tácnhân cấp nhiệt và nhờ hệ thống quạt đẩy vào bên trong thiết bị sấy Nhà máy sửdụng lò đốt riêng để cung cấp nhiệt cho calorife

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

– Nhiệt độ tác nhân sấy vào: t1 = 85oC

– Nhiệt độ tác nhân sấy ra t2 chọn theo nhiệt độ bầu ướt: t2 = tư + (510oC).– Nhiệt độ của nguyên liệu vào: t’ 1 = 20 oC

– Nhiệt độ nguyên liệu ra: t’ 2 = ts+ (510 oC) với ts là nhiệt độ điểm sương.– Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu: W1 = 43%

– Độ ẩm cuối của nguyên liệu: W2 = 3,5%

– Nhiệt độ môi trường là: 25,9oC [11 – tr 100]

– Độ ẩm môi trường là: 81% [11 – tr 100]

– Áp suất khí quyển: po = 1at

5.2 Xác định các thông số của không khí

5.2.1 Thông số ban đầu của không khí

Thông số của tác nhân sấy trước khi vào calorife là không khí tự nhiên sạchvới trạng thái t0 = 25,90C và o = 81%

5.2.2 Hàm ẩm của không khí

Hàm ẩm của không khí được xác định theo công thức sau:

1

1 622

, 0

bh o

bh o o

P p

P X

0345,081,0622,0

=0,0179 (kg ẩm/kg kkk)

5.2.3 Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm

I0 = t0 + (2493 + 1,97t0)X0I0 = 25,9 + (2493 + 1,97×25,9)×0,0179 = 71,5649 (kJ/kg kkk) [9 – tr 96]

5.2.4 Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife

– Nhiệt độ của tác nhân sấy vào: t1 = 850C

– Hàm ẩm của không khí: X1 = X0 = 0,0179 (kg ẩm/kg kkk)

– Độ ẩm của không khí ở nhiệt độ: t1 = 850C là:

Từ (*) ta có: 2( 1 0 , 622)

1 1

+

=

X P

pX bh

ϕ

Trong đó: Áp suất khí quyển: p = 1at

Áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ 850C: Pbh2= 0,5891 at [11 – tr 315].Vậy: 0,5891(0,0179 0,622)

0179,01

×

=ϕ

1 = 4,75%

5.2.5 Nhiệt lượng của không khí nóng sau khi qua calorife

I1 = t1 + (2493 + 1,97t1)X1I1 = 25,9 + (2493 + 1,97×85)×0,0179 = 132,6221 (kJ/kg kkk)

5.2.6 Xác định nhiệt độ bầu ướt – nhiệt độ điểm sương

– Nhiệt độ bầu ướt cần xác định để khi tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy không

5.2.7 Nhiệt lượng của không khí ra khỏi máy sấy

Tính theo quá trình sấy lý thuyết nên : I2 = I1 = 132,6221 (kJ/kg kkk)

5.2.8 Hàm ẩm của không khí sau khi sấy

Từ : I1 = t1 + (2,493 + 1,97t1)

Suy ra: 2

2 2 2

97 , 1

t I X

+

−

=

4497,12493

446221,132

Ở nhiệt độ 440C thì áp suất hơi bão hòa là 0,0935 at [11 – tr 315]

Độ ẩm của không khí sau khi sấy:

( X )P h

p X

2

2

2 = 0,622+ϕ

(0,622 0,0345) 0,0935

10345,0

×

=ϕ

= 0,5620 = 56,20%

5.2.9 Lượng không khí khô cần tiêu hao để bốc hơi 1 kg ẩm

2409 , 60 0179 , 0 0345 , 0

1 1

L

o

U X

U 2

5.3 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy

5.3.1 Lượng nhiệt cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm

Lượng nhiệt tiêu hao riêng được tính theo công thức:

q = ( I 1 – I o )l [1 - tr 168]

q = (132,6221 – 71,5649)×60,2409 = 3678,1407(kJ/ kg ẩm bay hơi)

5.3.2 Tổng lượng nhiệt cần thiết để bốc hơi ẩm trong khi sấy

Lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy được xác định bởi công thức:

(I I o)

L

(kJ/h) [9 - tr 102]

Q 1: tổng lượng nhiệt cho quá trình sấy.

Q 1= 53922,7019×(132,6221-71,5649) = 3292369,194 (kJ/h)

5.3.3 Lượng nhiệt cần thiết cung cấp để đun nóng sản phẩm

1 1 1

=

×+

75,642

44852

2 1

5.3.4 Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy

Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy chủ yếu do tổn thất ra môi trườngxung quanh, đun nóng thiết bị sấy và các tổn thất khác

Qua nghiên cứu, nếu thiết bị sấy không có bảo ôn bên ngoài có thể lấy từ 812% lượng nhiệt dùng để sấy, theo lý thuyết thì nhiệt lượng tổn thất được tính:

Qtt = ( 0,08 0,12 )Q1 ( kJ/h ) Chọn 11% = 0,11Vậy: Qtt= 0,11×

3292369,194 = 362160,6113 (kJ/h)

5.3.5 Nhiệt lượng mà calorife cần cung cấp cho quá trình sấy

Qcal= Q1 + Q2 + QttQcal = 3292369,194 + 257841,5412 + 362160,6113 = 3912371,347 (kJ/h)

5.4 Cân bằng nhiệt lượng vào và ra thiết bị sấy

5.4.1 Nhiệt vào thiết bị sấy

5.4.1.1 Nhiệt lượng do không khí sấy mang vào

Qkksv = L Io (kJ/h)

Qkksv = 53922,7019 × 71,5649 = 3858972,769 (kJ/h).

5.4.1.2 Nhiệt lượng do độ ẩm của nguyên liệu sấy mang vào

Qav = U t’ 1.CnVới: U = 895,1178 (kg/h)

Qav = 895,1178 × 20 × 4,19 = 75010,8716 (kJ/h)

5.4.1.3 Nhiệt lượng do sản phẩm sấy mang vào

1 G1: lượng malt sau sấy: 1269,8413 (kg/h)

.)100( W2 C W2

5,31)5,3100(51,

= 1,4922 (kJ/kgoC ) Vậy: Qspv= 1269,8143 × 1,4922 × 20 = 37896,3379 (kJ/h)

5.4.1.4 Nhiệt lượng do không khí đốt nóng trong calorife mang vào

5.4.2 Nhiệt lượng ra khỏi thiết bị sấy

5.4.2.1 Nhiệt lượng do không khí sấy mang ra

Qkksr = L I2 = 53922,7019 × 132,6221 = 7151341,964 (kJ/h)

5.4.2.2 Nhiệt do sản phẩm sấy mang ra

Qspr = G2 C2 t ’

2Trong đó: C2 = C1= 1,4922 (kJ/kgoC)

' 2

−

v

r v Q

Q Q

=

%1006

7884251,32

675,7574544326

,7884251

×

−

= 3,9282%.Sai số cho phép giữa lượng nhiệt vào và ra là 5% Vậy sự chênh lệch của tínhtoán trên là có thể chấp nhận được

5.5 Xây dựng quá trình sấy thực tế

5.5.1 Lượng nhiệt cần bổ sung khi sấy thực tế

– Gọi ∆: là lượng nhiệt cần bổ sung thực tế:

qm= 0,05 × q = 0,05 × 3678,1407 = 183,9070 (kJ/kg ẩm)

+ qb, qvc = 0

– Vậy: ∆ = 83,8 – 23,2857 – 183,9070 = -123,3927 (kJ/kg ẩm)

5.5.2 Xác định các thông số của tác nhân sấy sau khi sấy thực

– Nhiệt dung riêng dẫn xuất của của tác nhân sấy trước quá trình sấy :

Cdx = Cpk + Cpax0 [7 - tr 130]

+ Cpk: Nhiệt dung riêng của không khí khô

Cpk =1 (KJ/kg.K) + Cpa: Nhiệt dung riêng của hơi nước

=

2

2 1 0

2

) (

i

t t C x

+ Với i2 = 2493+Cpa t2 =2497+1,97× 44 = 2583,68 (KJ/kg) [7 - tr 156]

Vậy: x2 2583,68 ( 123,3927)

)4485(0353,10179,0

−

−

−

×+

)'622,0

p x

+

=(0,622 0,0336) 0,0935

10336,0

×+

1

−

= 63,6943 (kg kkk/kg ẩm)

L' = l'.U = 63,6943 × 895,1178 = 57013,9017 (kg kkk/h)

5.5.4 Nhiệt lượng vào và ra của quá trình sấy thực tế

5.5.4.1 Nhiệt lượng đi vào máy sấy

– Nhiệt lượng do không khí mang vào:

Q'1v =L'.I0 = 57013,9017 × 71,5649 = 4080194,174 (kJ/h).– Nhiệt lượng do caloriphe cung cấp:

Q'cal = L'.(I1 – I0) = 57013,9017 × (132,6221 - 71,5649) = 3481109,199 (kJ/h)

– Nhiệt lượng do thóc chưa sấy mang vào:

Q'3v = Qspv = 37896,3379 (kJ/h)

– Tổng nhiệt lượng vào:

∑Q'v = Q'1v + Q'cal + Q'3v = 4080194,174 + 3481109,199 + 37896,3379

= 7599199,512 (kJ/h)

5.5.4.2 Nhiệt lượng ra khỏi máy sấy

– Nhiệt lượng do không khí mang ra:

Q'2 = L'.I'2 = 57013,9017 × 130,8116 = 7458079,704 (kJ/h).– Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra:

Q'vlr= G2.Cvl.t2' = 126,8413× 1,4922 × 31 = 5867,4502 (kJ/h).– Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường:

Q'm = qm.U = 183,9070 × 895,1178 = 164618,4292 (kJ/h).– Tổng nhiệt lượng ra:

583,76285652

7599199,51'

Q Q Q

= 0,0039 =0,39%Sai số cho phép giữa lượng nhiệt vào và ra là 5% Vậy sự chênh lệch của tínhtoán trên là có thể chấp nhận được

5.6 Cân bằng nhiệt cho thiết bị lò đốt

Ta sử dụng nhiên liệu đốt là dầu FO Thành phần có trong dầu FO như sau:

5.6.1 Tính nhiệt trị của nhiên liệu

5.6.1.1 Tính nhiệt trị cao của nhiên liệu

Q c = 33858C + 125400H - 10868(O - S) (kJ/kg) [7 - tr 53]

Q c = 33858 × 85,2% + 125400 × 11,5% - 10868 × (0,5% - 0,5%)

Q c = 43268,016 (kJ/kg)

5.6.1.2 Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Trong dầu FO, ngoài thành phần nước có sẵn trong nhiên liệu, thì khi nhiênliệu cháy còn sinh ra nước Khi tham gia phản ứng cháy cứ 1kg H2 cháy hết cho ta 9

+9-1-

×+9-

×+

t C Tro A H I

A H t

C Q

k k a

k k a

nl nl bâ

c

[9 - tr 111]

Trong đó: