Đồ án công nghệ thiết kế nhà máy sản xuất bia vàng với năng suất 5 triệu lít năm

TỔNG QUAN

Nguyên liệu sản xuất bia

Malt là hạt hòa thảo được nảy mầm dưới điều kiện nhiệt độ và độ ẩm kiểm soát, chứa nhiều chất dinh dưỡng như đường đơn, axit amin, khoáng chất và vitamin Nó cũng sở hữu hệ enzyme phong phú, chủ yếu bao gồm proteaza và amylaza, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.

SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 7

Hình 1.2 Malt Hình 1.3 Đại mạch

Malt đại mạch không chỉ đóng vai trò là tác nhân đường hóa mà còn là nguyên liệu chính trong sản xuất bia Bia làm từ malt đại mạch mang đến hương vị và các đặc tính công nghệ vượt trội so với bia được sản xuất từ các loại hạt hòa thảo khác.

Hạt malt gồm 3 bộ phân chính: Vỏ hạt, phôi và nội nhủ

 Vỏ hạt (Hull) : Vỏ hạt chia thành ba bộ phận chính: vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron Phần này thường chiếm từ 8 ÷ 15% trọng lượng hạt

 Phôi: Là cơ quan sống, hô hấp của hạt Phôi thường chiếm từ

Trong phôi hạt, trọng lượng hạt chiếm 2,5 ÷ 5%, với thành phần chất khô dao động từ 37 ÷ 50%, chủ yếu bao gồm nitơ (khoảng 7%), chất béo (5 ÷ 6%), đường saccharose (7 ÷ 7,5%), pentose (6 ÷ 6,5%) và chất tro (một tỷ lệ nhỏ) Đặc biệt, hàm lượng tinh bột trong phôi hạt rất thấp.

 Nội nhũ (Endosperm) : Chiếm từ 45 ÷ 68% trọng lượng hạt

Phần nội nhũ của hạt đại mạch đóng vai trò quan trọng trong chất lượng đại mạch dùng để sản xuất bia Nội nhũ chủ yếu bao gồm các hạt tinh bột có kích thước rất lớn (20 ÷ 30μ) hoặc rất nhỏ (2 ÷ 10μ), trong khi hạt có kích thước trung bình rất hiếm Đặc biệt, khi hàm lượng protein trong đại mạch tăng lên, số lượng hạt tinh bột kích thước nhỏ cũng tăng theo.

Hình 1.4 Cấu tạo hạt đại mạch

1.2.1.3 Thành phần hóa học [1, trang 32]

Thành phần hóa học trung bình của malt bia bao gồm: tinh bột 58%, đường khử 4%, saccaroza 5%, pentozan hòa tan 1%, pentozan không hòa tan và hexozan 9%, xenluloza 6%, chất chứa nitơ 10%, chất béo 2%, và chất khoáng 2,5% Bên cạnh đó, malt còn chứa một số hợp chất như inozit, các chất màu, tanin và chất đắng Đặc biệt, malt có chứa các enzym thủy phân quan trọng cho quá trình sản xuất bia, bao gồm α-amylaza, β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza, và amylofotfataza.

1.2.1.4 Yêu cầu đối với malt dùng trong sản xuất bia [1, trang 32]

Malt sản xuất bia cần phải đảm bảo sạch, có mùi thơm đặc trưng, vị ngọt và màu vàng sáng đều Malt không được có mùi vị lạ, mốc hay hôi khói Kích thước hạt malt phải đồng đều, với 94% hạt trên sàn 2,8 mm và 2,5 mm, và không quá 0,5% hạt dưới sàn 2,2 mm Khối lượng riêng của malt nằm trong khoảng 520-600g/l và độ ẩm không vượt quá 6% Độ chiết của malt yêu cầu từ 75-82%, thời gian đường hoá từ 20-35 phút, với hoạt lực amylaza đạt 100-300 đơn vị Hàm lượng tinh bột nên cao, trong khi hàm lượng protein phải ở mức 9-12% để đảm bảo chất lượng bia, tránh tình trạng bia đục hoặc kém bọt.

Hoa houblon là nguyên liệu thiết yếu trong sản xuất bia, không có loại nguyên liệu nào có thể thay thế Nó mang đến vị đắng dịu và hương thơm đặc trưng cho bia, đồng thời tăng cường khả năng tạo và giữ bọt, cải thiện độ bền keo và ổn định thành phần sinh học Thành phần hóa học của hoa houblon bao gồm nhiều chất quý giá cho bia như nhựa houblon, tanin và tinh dầu.

1.2.2.2 Thành phần hoá học [1, trang 33]

Hoa houblon chứa nhiều thành phần hoá học quan trọng, trong đó nhựa houblon, tanin và tinh dầu là những chất có giá trị nhất trong công nghệ sản xuất bia Bên cạnh đó, hoa houblon còn bao gồm các chất khác như protein, mỡ, sáp, hợp chất phiprotein và xenluloza.

Nhựa hoa houblon là thành phần chính của hoa houblon, bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm Nhựa mềm được chia thành α-nhựa mềm và β-nhựa mềm, trong đó chứa các axít đắng như α, β, γ, δ-axít đắng Vị đắng của bia chủ yếu đến từ α-axít đắng, trong khi β-axít đắng tạo ra vị đắng hài hòa và dễ chịu.

Chất tanin trong hoa houblon, thuộc nhóm polyphenol, có khả năng hòa tan trong nước và dễ bị oxy hóa, giúp bảo vệ nhựa houblon Trong quá trình nấu bia, phần lớn tanin từ hoa houblon sẽ liên kết với protein trong malt, dẫn đến việc hàm lượng polyphenol trong bia chủ yếu đến từ malt, với chỉ khoảng 10-20% là polyphenol từ hoa houblon.

Tinh dầu hoa houblon là hỗn hợp phức tạp gồm hydrat cacbon và các hợp chất oxy dạng tecpen, không hòa tan trong nước nhưng dễ bay hơi Trong quá trình sản xuất bia, khoảng 98% tinh dầu bay hơi, chỉ còn lại khoảng 2% tạo hương thơm cho sản phẩm Tuy nhiên, trong quá trình bảo quản, tinh dầu này sẽ dần mất đi.

SVTH: Trần Thị Liên – Lớp: 08SH Trang 10 cho biết rằng hoa bia cũ không nên được sử dụng trong sản xuất bia, vì quá trình bay hơi và ôxy hoá sẽ tạo ra các sản phẩm chuyển hoá của tinh dầu, làm giảm chất lượng bia.

1.1.2.3 Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng hoa[1,trang35] Để giữ chất lượng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong các điều kiện sau:

 Ngăn chăn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong thùng kín, môi trường chân không hoặc môi trường khí trơ

 Xông SO2 để hạn chế sự oxy hoá và phát triển của vi sinh vật

 Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0 o C vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kìm hãm các quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật

Nếu được bảo quản trong điều kiện thích hợp, hoa có thể giữ nguyên chất lượng trong 2 năm Hiệu quả sử dụng các chất đắng khi đun sôi hoa với dịch đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm thời gian và cường độ đun sôi, lượng và chất hoa, cùng với pH của dịch đường Trong điều kiện tối ưu, khoảng 80-85% chất đắng có thể được chiết xuất, trong khi 15-20% còn lại nằm trong bã hoa.

Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm khoảng 90%, cho thấy nước là thành phần quan trọng trong quy trình sản xuất bia Tại nhà máy bia, nước được sử dụng cho nhiều mục đích như xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng và vệ sinh thiết bị Do đó, lượng nước tiêu thụ trong nhà máy rất lớn và ảnh hưởng đáng kể đến quy trình công nghệ cũng như chất lượng sản phẩm Vì vậy, nước dùng để nấu bia không chỉ cần đạt tiêu chuẩn nước uống mà còn phải đáp ứng những yêu cầu riêng biệt cho công nghệ sản xuất bia.

1.2.3.2 Thành phần hoá học [1, trang 37]

Nước thực chất là một dung dịch loãng của các loại muối ở dạng ion

 Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca 2+ , Mg 2+ , H + , Na + , K + , Fe 2+ ,

 Nhóm anion chủ yếu là: OH - , HCO3 -, Cl - , SO4 2-, NO3 -, NO2 -, SiO3 2-,

Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước

1.2.3.3 Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia [1, trang 36]

Nước dùng để nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, có mùi dễ chịu hoặc không mùi và không chứa các vi sinh vật gây bệnh

 Độ cứng trung bình của nước: 56 miligam đương lượng/lit

 Độ oxi hoá không vượt quá 12 mg/lit

 Hàm lượng căn khô không vượt quá 600mg/lit

 Các chỉ tiêu sinh học:

- Chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300ml

- Chỉ số coli không lớn hơn 3

1.2.4 Nấm men Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hoá, điều kiện tiên quyết là phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết

Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại:

 Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi)

 Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm)

Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia: [2, trang 405]

Các phương pháp lên men trong sản xuất bia

Phương pháp lên men truyền thống này bao gồm hai giai đoạn riêng biệt: lên men chính và lên men phụ, được thực hiện trong các thiết bị khác nhau trong môi trường lạnh Thời gian lên men phụ thuộc vào nồng độ chất hòa tan ban đầu của dịch đường và chế độ nhiệt độ trong suốt quá trình Lên men chính diễn ra ở áp suất thường, trong khi lên men phụ được thực hiện ở áp suất dư từ 0,3 đến 0,7 atm Tỷ lệ nấm men giống sử dụng khoảng 0,4-0,6 lít trên 100 lít dịch đường.

Thiết bị lên men được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau và thường có dạng thân trụ, đáy côn hoặc chỏm cầu

Lên men hiện đại đặc trưng bởi việc thực hiện cả quá trình lên men chính và phụ trong cùng một thiết bị, không cần đặt trong phòng lạnh Phương pháp này bao gồm lên men một pha, lên men liên tục và lên men bán liên tục.

Phương pháp lên men truyền thống mang lại nhiều lợi ích, bao gồm việc sử dụng thiết bị đơn giản và quy trình không khép kín, giúp dễ dàng kiểm soát sự cố Hơn nữa, do không thực hiện lên men liên tục, thiết bị có thể được vệ sinh thường xuyên Vì vậy, bài viết này sẽ tập trung vào phương pháp lên men truyền thống để sản xuất bia chất lượng cao.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Thuyết minh quy trình

Trước khi sử dụng trong sản xuất bia, malt và gạo cần được làm sạch để loại bỏ tạp chất, đảm bảo nguyên liệu sạch và kích thước hạt đồng đều Quy trình này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng bia mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nghiền.

Nguyên liệu sau khi được định lượng sẽ được làm sạch bằng máy để loại bỏ bụi bẩn, các hạt kém chất lượng, mầm rễ còn sót và các tạp chất lớn như lông chim và lá khô, nhằm đảm bảo chất lượng bia Tiếp theo, nguyên liệu sẽ được tách từ để loại bỏ các tạp chất có từ tính, tránh ảnh hưởng đến quá trình nghiền sau đó.

Để giảm kích thước hạt và phá vỡ cấu trúc tinh bột, cần tạo điều kiện cho nước xâm nhập vào nội nhũ nhanh chóng, từ đó thúc đẩy quá trình đường hóa và thủy phân tinh bột diễn ra nhanh và triệt để hơn.

Vỏ malt cần được giữ nguyên để ngăn chặn sự chuyển giao các chất không có lợi vào dịch đường và bia Bên cạnh đó, việc bảo toàn vỏ malt còn giúp cải thiện quá trình lọc, tăng tốc độ và hiệu suất lọc.

Nội nhũ cần được nghiền nhỏ, nhưng tỷ lệ giữa bột và tấm mịn phải được cân nhắc kỹ lưỡng Nếu bột quá cao, quá trình lọc dịch đường sẽ gặp khó khăn và hiệu suất thu hồi sẽ giảm Do đó, việc nghiền cần đảm bảo tỷ lệ hợp lý giữa tấm thô, tấm mịn và bột, phù hợp với từng loại thiết bị lọc sử dụng.

Nghiền càng nhỏ càng tốt, khi đó khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và enzyme càng cao, hiệu quả thuỷ phân tinh bột càng triệt để

Có nhiều phương pháp nghiền như nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt Tuy nhiên, phương pháp nghiền khô được ưu tiên cho cả malt và gạo do tính đơn giản và dễ thực hiện Malt thường được nghiền bằng thiết bị nghiền hai cặp trục, trong khi gạo được nghiền bằng thiết bị nghiền búa.

 Máy nghiền trục (nghiền malt)

Malt được cho vào phễu và trải qua quá trình nghiền sơ bộ tại cặp rulô thứ nhất, với khoảng cách giữa hai trục nghiền lớn hơn so với cặp rulô thứ hai Sau khi hoàn tất nghiền sơ bộ, bột malt sẽ được chuyển đến rulô thứ hai để tiếp tục quá trình nghiền.

 Máy nghiền búa ( nghiền gạo )

Hình 2.2 Máy nghiền trục (nghiền malt)

Hình 2.3 Máy nghiền búa (nghiền gạo)

Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu, nơi gạo được nghiền nát nhờ lực va đập của búa vào thành máy Các búa được lắp trên đĩa treo cách đều nhau, giúp quá trình nghiền diễn ra hiệu quả Sau khi được nghiền mịn, gạo sẽ đi qua lưới và được đưa vào bunke chứa.

Chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hoà tan sang trạng thái hoà tan nhờ tác động của các hệ enzyme thuỷ phân

Sau khi nghiền xong, nguyên liệu cần được nấu ngay để tránh tình trạng bột bị chua, điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng của bán thành phẩm và sản phẩm cuối cùng.

Tiến hành nấu theo phương pháp kết hợp với nguyên liệu thay thế chiếm 45% Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và nước nấu là:

Malt : nước = 1 kg : 3 lít Gạo : nước = 1 kg : 4 lít

Nồi gạo được chuẩn bị bằng cách phối trộn gạo nghiền mịn với 10% bột malt và nước ấm ở 37 độ C Sau đó, bổ sung enzyme Termamyl và khuấy đều trong 10 phút Khi nhiệt độ giảm xuống 35 độ C, axit lactic được thêm vào để hạ pH xuống 5,6 và giảm độ nhớt Tiếp theo, nhiệt độ được nâng lên 66 độ C với tốc độ 1 độ C/phút và giữ trong 30 phút để hồ hóa tinh bột, sau đó nâng nhiệt độ đến 105 độ C để đạt trạng thái sôi.

Hình 2.4 Nồi nấu nguyên liệu

Trong quá trình nấu gạo, Trần Thị Liên (Lớp: 08SH) đã hướng dẫn nấu trong 30 phút và giữ sôi trong 20 phút Để tránh cháy ở đáy nồi, cần khuấy trộn liên tục với vận tốc khoảng 30 đến 40 vòng/phút.

Khi nồi gạo bắt đầu đun sôi, nồi malt sẽ cho nước 37°C vào và hòa trộn với bột malt trong 10 phút Tiếp theo, bổ sung CaCl2, enzyme Ultraflo và axit lactic vào khối dịch, với nhiệt độ khoảng 35°C và pH là 5,6 Sau đó, nâng nhiệt độ khối nấu lên 52°C trong 20 phút và giữ ở nhiệt độ này trong 30 phút để thực hiện quá trình đạm hóa.

Hội cháo là quá trình quan trọng trong sản xuất bia, diễn ra khi nồi gạo đun sôi xong và quá trình đạm hóa ở nồi malt kết thúc Gạo được bơm sang nồi malt trong 10 phút, với nhiệt độ đạt 63°C, giữ ở mức này trong 30 phút để enzim β-amylaza thủy phân tinh bột Tiếp theo, nhiệt độ được nâng lên 73°C trong 10 phút và duy trì trong 30 phút để enzim α-amylaza tiếp tục quá trình thủy phân Cuối cùng, nhiệt độ được nâng lên 78°C trong 5 phút trước khi bơm dịch đi lọc.

Dịch đường hoá chứa cả các chất hoà tan và không hoà tan, do đó cần tiến hành lọc để tách biệt các chất hoà tan khỏi các chất không hoà tan.

Nồi gạo Nồi malt Dịch cháo hỗn hợp

Hình 2.5 Sơ đồ nâng nhiệt quá trình nấu

2.2.4.2 Tiến hành lọc dịch đường Để lọc dịch đường ta sử dụng thiết bị lọc khung bản Quá trình lọc dịch đường gồm 2 giai đoạn:

Trước khi tiến hành lọc, cần bơm nước nóng vào không gian giữa khung và bản để làm nóng thiết bị Sau khi tháo nước nóng, bơm dịch vào và trong giai đoạn đầu, dịch đường thường đục, nên cần bơm hồi lưu về nồi đường hóa để lọc lại Khi dịch đường đạt độ trong cần thiết, cho chảy vào thiết bị houblon hóa Sau khi hoàn tất việc lọc, tiến hành rửa bã để thu hồi các chất hòa tan còn sót lại, sử dụng nước nóng từ 75 đến 78 độ C để tối ưu hóa quá trình khuyếch tán Nước rửa bã cũng được chảy vào nồi houblon hóa Cần lưu ý không sử dụng nước quá nóng để rửa bã và tránh rửa quá kỹ, vì điều này có thể dẫn đến việc trích ly các chất đắng và tanin, làm ảnh hưởng đến mùi vị của dịch và có thể làm loãng dịch đường, gây tốn thời gian và năng lượng cho việc cô đặc.

Dịch đường sau khi lọc xong phải đảm bảo về độ trong Khi đã rửa bã xong thì tiến hành tháo bã và vệ sinh sát trùng thiết bị

Hình 2.5 Máy lọc khung bản

+ Ổn định thành phần dịch đường

+ Làm cho dịch đường có nồng độ theo yêu cầu

+ Làm keo tụ các protit

+ Truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon

+ Vô hoạt enzyme và thanh trùng dịch đường

CÂN BĂNG VẬT CHẤT

Chọn các số liệu ban đầu

- Độ bia của sản phẩm: 13,5˚

- Tỉ lệ nguyên liệu dùng: malt đại mạch/gạo = 55/45

- Năng suất nhà máy: 5×10 6 lít bia /năm

- Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu:

+ Độ ẩm của malt: 3,5% + Độ chiết của malt: 80%

+ Độ ẩm của gạo: 11% + Độ chiết của gạo: 80,5%

- Lượng hoa sử dụng: 3g/lít dịch đường đem đun sôi

- Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn:

Bảng 3.1: Bảng tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn

Chiết rót và thanh trùng

Hao hụt trong các công đoạn làm sạch, nghiền, nấu, lọc, lắng và làm lạnh được tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu ban đầu Trong khi đó, hao hụt trong quá trình lên men, lọc bia và chiết rót được tính theo phần trăm thể tích trước đó.

Kế hoạch sản xuất

Theo sơ đồ nấu ở mục 2.2.3.2, thời gian thực hiện một mẻ nấu là 205 phút

Do nồi malt và nồi gạo nấu song song nên thời gian nấu thực tế là 150 phút Vậy chọn số mẻ nấu trong ngày là 9 mẻ

Phân xưởng nấu và chiết rót hoạt động liên tục với 3 ca mỗi ngày, trong khi phân xưởng lên men làm việc không ngừng do đặc thù công nghệ Nhà máy duy trì hoạt động trong 11 tháng mỗi năm, với công nhân được nghỉ vào các ngày chủ nhật, dịp lễ tết, và tháng 11 để ứng phó với điều kiện thời tiết và nguồn nguyên liệu.

Bảng 3.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu

3.3.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu (M 1 )

3.3.2 Lượng nguyên liệu và chất khô còn lại sau khi làm sạch

3.3.3 Lượng nguyên liệu hạt còn lại sau khi nghiền

3.3.4 Lượng chất khô chuyển vào dịch đường sau nấu (M 4 )

Tổng lượng chất khô chuyển vào dịch đường sau khi nấu:

3.3.5 Lượng chất khô còn lại sau quá trình nấu và lọc (M 5 )

3.3.6 Thể tích của dịch đường khi đun sôi (V 6 )

Nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh đạt 13,5% Trong quá trình houblon hoá, lượng nước bay hơi làm tăng nồng độ dịch đường khoảng 1,2% Thêm vào đó, trong quá trình lắng trong và làm lạnh, nồng độ dịch đường cũng tăng khoảng 0,5%.

Do đó cần phải khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá là:

C% = 13,5% - 1,2% - 0,5% = 11,8 % Khối lượng riêng của dịch đường 11,8% ở 20ºC là:

Tổng lượng chất khô của nguyên liệu chuyển vào thiết bị houblon hoá là: 71,38 kg

Khối lượng dịch đường từ 100 kg nguyên liệu ban đầu là: m6 =  

Thể tích của dịch đường trước khi đun sôi (quy về 20ºC):

Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng nước trong dịch đường nên ta tính thể tích dịch đường theo thể tích nước

Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20 o C là:1000,7710 -6 m³/kg và ở 100 o C là:1043,4310 -6 m³/kg [4, trang 12]

Vậy thể tích dịch đường khi đun sôi là:

3.3.7 Lượng chất khô còn lại sau khi houblon hóa (M 7 )

3.3.8 Thể tích dịch đường còn lại sau khi houblon hóa (M 8 )

+ Tính theo thể tích: Khối lượng riêng của dịch đường 13% ở 20 o C là:  1052,52 (kg/m³) [4, trang 58].

Thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 100 o C:

3.3.9 Lượng chất khô còn lại sau quá trình lắng trong (M 9 )

3.3.10 Thể tích dịch đường sau quá trình lắng trong

Chọn nồng độ dịch đường sau quá trình lắng trong là 13,4 %

Khối lượng dịch đường sau làm lạnh :

Khối lượng riêng của dịch đường 13,4 % ở 20 0 C là :

Thể tích của dịch đường 13,4% ở 20 o C là:

Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng nước trong dịch đường nên ta tính thể tích dịch đường theo thể tích nước

Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20 o C là:1000,7710 -6 m³/kg và ở 90 o C là:1035,9010 -6 m³/kg [4, trang 12]

Thể tích dịch đường sau quá trình lắng trong ở 90 o C là :

3.3.11 Lượng chất khô còn lại sau quá trình làm lạnh (M 10 )

3.3.12 Khối lượng dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu (M 11 )

3.3.13 Thể tích của dịch lên men (V 12 )

Khối lượng riêng của dịch đường 13,5% ở 20 o C là:

Thể tích của dịch đường 13,5% ở 20 o C là:

Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men 10°C, thể tích của dịch lên men giảm, và sự giảm này được xem như sự giảm thể tích riêng của nước theo nhiệt độ.

Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20 o C là: 1000,7710 -6 (m³/kg), và ở 10 o C là: 1000,2710 -6 (m³/kg) [4, trang 12]

Như vậy, thể tích của dịch lên men là :

3.3.14 Lượng bia non sau khi lên men chính (V 13 )

3.3.15 Lượng bia còn lại sau khi lên men phụ (V 14 )

3.3.16 Lượng bia còn lại sau khi lọc (V 15 )

3.3.17 Lượng bia sau chiết rót và thanh trùng (V 16 )

3.3.18 Tính lượng hoa houblon cần dùng

Thể tích của dịch đường trước đun sôi đã tính ở trên là : 602,13 (lít)

Lượng hoa sử dụng là 3 g/ lít dịch đường

Vậy lượng hoa cần dùng: mhoa = 602,133 = 1.806,39 (g)

Khoảng 63% lượng hoa được sử dụng dưới dạng cao hoa, với 1 gam cao hoa tương đương với 5 gam hoa nguyên cánh Do đó, lượng cao hoa cần thiết để sử dụng là rất quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu quả sử dụng hoa.

Và 37% lượng hoa là dùng dưới dạng hoa viên mà 1g hoa viên thay thế cho 3g hoa nguyên cánh Vậy lượng hoa viên cần dùng là:

3.3.19 Lượng chế phẩm enzyme cần dùng

Lượng chế phẩm enzym sử dụng bằng 0,1% so với lượng nguyên liệu đem đi nấu

Lượng nguyên liệu sau khi nghiền của gạo đã tính ở mục 3.3.3 là 44,33 kg

Lượng chế phẩm enzym cần dùng là : 0 , 04

Lượng nguyên liệu sau khi nghiền: mnl = m3malt + m3gạo = 54,19 + 44,33 = 98,52 (kg)

Thông thường cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu, sau khi nấu và lọc thu được khoảng 130 kg bã ướt có độ ẩm 75% [1, trang 76]

Vậy lượng bã ướt thu hồi được: mbã ướt = 128 , 08

3.3.21 Lượng cặn lắng sau lắng trong và làm lạnh

Thường cứ 100 kg nguyên liệu người ta thu được khoảng 2,5 kg cặn lắng với độ ẩm 80% [1, trang 76] mcặn = 2 , 46

3.3.21 Lượng men giống đặc cần dùng

Cứ 100 lít dịch lên men thì cần 0,6 lít men giống đặc có độ ẩm 8588% [1, trang 59]

Vậy lượng men giống cần dùng là: mmen =  

Chọn độ lên men thực là 58%

Vậy lượng chất khô hoà tan đã lên men là: 40 , 17

Phần lớn các chất lên men được trong dịch lên men là disacarit Nên quá trình lên men được biểu diễn bởi phương trình:

(kg) Hàm lượng CO2 trong bia chiếm 0,4%, do đó hàm lượng CO2 trong bia là:

(kg) Vậy lượng CO2 tự do thu hồi được: 20,67 – 1,83 = 18,84 (kg)

Mỗi 100 lít dịch lên men sẽ sản xuất ra 2 lít sữa men với độ ẩm 85%, trong đó chỉ 0,8 lít được sử dụng làm men giống, phần còn lại phục vụ cho các mục đích khác.

Lượng sữa men thu hồi được: 9 , 72

Lượng sữa men dùng làm giống: 3 , 89

Lượng sữa men dùng làm việc khác: 9,72 – 3,89 = 5,83 (lít).

Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày

Theo mục (3.3.17), từ 100 kg nguyên liệu ban đầu có thể sản xuất được 457,62 lít bia thành phẩm Với năng suất 5 triệu lít mỗi năm, lượng nguyên liệu cần sử dụng trong một năm sẽ là:

Lượng nguyên liệu cần cho một ngày là: 3930 , 25

3.4.1 Lượng nguyên liệu ban đầu

3.4.2 Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch

3.4.3 Lượng nguyên liệu sau khi nghiền

3.4.4 Lượng dịch đường đun sôi

3.4.5 Lượng dịch đường sau khi houblon hoá ở 100 0 C

3.4.6 Thể tích dịch đường sau lắng trong

3.4.8 Lượng bia non sau khi lên men chính

3.4.9 Lượng bia sau lên men phụ

3.4.13 Lượng chế phẩm enzym cần dùng

Chi phí bao bì

Lựa chọn loại chai có dung tích 450 ml để chứa bia

Lượng vỏ chai cần dùng trong một ngày là:

Trong quá trình chiết rót có nhiều nguyên nhân làm cho chai bị hư hỏng

Do đó thực tế phải tính thêm phần hao hụt Chu kỳ quay vòng chai là 30 ngày và lượng chai hao hụt là 5%/chu kỳ

Lượng chai cần sử dụng trong một chu kỳ là:

Lượng chai cần bổ sung trong một năm là:

Lượng chai cần cho một năm:

Sử dụng 1 nhãn/1 chai với lượng hao hụt nhãn là 2%/năm

Lượng nhãn cần sử dụng trong một năm:

 Vậy lượng nhãn là 11333334 (nhãn)

Sử dụng 1 nắp/1 chai với lượng hao hụt nắp là 2%/năm

Lượng nắp cần sử dụng cho một năm là:

 Vậy lượng nắp là 11333334 (nắp)

Sử dụng loại két 20 chai/két

Lượng két cần trong một chu kỳ là: 13101

Lượng két hao hụt là 2 %, do đó lượng két cần bổ sung trong một năm là:

Số két cần cung cấp cho một năm: 13101 + 2883 = 15984 (két)

Bảng 3.3 Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất

Tính nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm, phế liệu

2 Nguyên liệu sau làm sạch (kg)

3 Nguyên liệu sau khi nghiền (kg)

4 Thể tích dịch đường đun sôi (lít) 602,13 2629,47 23665,21 6578928,38

5 Thể tích dịch đường sau houblon hoá ở 100 0 C (lít) 538,51 2351,64 21164,79 5883811,62

6 Thể tích dịch sau lắng trong (lít) 510,13 2227,71 20049,38 5573727,64

7 Thể tích dịch lên men (lít) 486,22 2123,30 19109,66 5312485,48

8 Thể tích bia sau lên men chính

9 Thể tích bia sau lên men phụ (lít) 476,54 2081,02 18729,21 5206720,38

10 Thể tích bia sau lọc (lít) 471,77 2060,19 18541,74 5254603,72

11 Thể tích bia thành phẩm (lít) 457, 26 1998,40 17985,61 4999999,58

12 Lượng bã nguyên liệu (kg) 128,08 559,32 5033,86 1399413,08

16 Lượng CO2 thu hồi (kg) 18,84 82,28 740,46 205864,56

17 Thể tích men giống (lít) 2,92 12,75 114,76 31903,28

18 Thể tích men thu hồi (lít) 9,73 42,45 382,02 106201,56

THIẾT BỊ

Phân xưởng nấu

4.1.1 Tính xilô chứa nguyên liệu

Xilô có dạng hình trụ, đáy hình nón cụt và có góc nghiêng α = 60 o ,đượclàm bằngthép, chọn hệsốchứađầy φ = 0,85

Thể tích xilô: V = VT + VN 

VT: Thể tích phần hình trụ: 2 2

VN: Thể tích phần hình nón

V N  m : khối lượng nguyên liệu cần bảo quản,

(kg) ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, (kg/m 3 )

Với: d là đường kính ống tháo liệu

Dự tính malt nhập mỗi tháng một lần đủ để sản xuất trong 1 tháng và được bảo quản trong 2 xilô

Theo bảng 3.3, lượng malt cần dùng trong 1 ngày là: 2161,64 (kg)

Vậy lượng malt bảo quản của 1 xilô trong 1 tháng:

Hình 4.1.Xilô chứa nguyên liệu

Khối lượng riêng của malt:ρ = 600 (kg/m 3 ) [1, trang 32]

Thể tích thực của xilô: 55,10

Suy ra: - Đường kính phần hình trụ : D = 2,77 (m)

- Đường kính ống tháo liệu : d = 0,28 (m)

- Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m)

- Chiều cao phần hình trụ : h2 = 8,31 (m)

Vậy chiều cao của xilô chứa:

Theo bảng 3.3, lượng gạo cần dùng trong 1 ngày là: 1768,61 (kg)

Dự tính gạo nhập mỗi tháng một lần vào nhà máy đủ sản xuất cho một tháng và được bảo quản trong xilô khoảng 1 tháng trong 1 xilô

Lượng gạo cần bảo quản trong 1 xilô là 1768,61 × 26 = 45983,86 (kg)

Khối lượng riêng của gạo: ρ = 1100 (kg/m 3 ) [5, trang 139]

Thể tích thực của xilô: 49,18

Suy ra: - Đường kính phần hình trụ : D = 2,67 (m)

- Đường kính ống tháo liệu : d = 0,27 (m)

- Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m)

- Chiều cao phần hình trụ : h2 = 8,01 (m)

Vậy chiều cao của xilô chứa:

4.1.2 Tính bunke chứa malt, gạo

Bunke có hình dạng trụ với đáy hình nón nghiêng 60 độ, được làm bằng thép và có thể tích đủ để chứa nguyên liệu sản xuất cho một mẻ Hệ số chứa đầy của bunke là 0,85.

Thể tích bunke chứa là: V = VT + VN 

VT : là thể tích phần hình trụ

VN : là thể tích phần hình nón m : là khối lượng nguyên liệu cần xử lý

 : là khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m 3 Thể tích phần hình nón cụt:

Với: d là đường kính ống tháo liệu

D là đường kính bunke h1 là chiều cao phần hình nón cụt

Thể tích phần hình trụ: 2 2

V T D  Với: h2 là chiều cao phần hình trụ, h là chiều cao ống tháo liệu

Theo bảng 3.3, lượng malt cần chứa 1 mẻ là: 237,82 (kg)

Khối lượng riêng của malt: 600 (kg/m 3 ) [1, trang 32]

Hình 4.2 Bunke chứa nguyên liệu

Vậy thể tích của bunke chứa malt là: 0 , 47

Suy ra: - Đường kính bunke chứa malt : D = 0,71(m)

- Ðường kính ống tháo liệu : d = 0,2 (m)

- Chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m)

- Chiều cao phần đáy chóp : h1 = 0,44 (m)

Chiều cao toàn bộ bunke: H = h2 + h1 + h = 0,92 + 0,44 + 0,3 = 1,66 (m)

Số lượng bunke: 2 cái : + 1 bunke để chứa malt trước khi nghiền

+ 1 bunke để chứa malt sau khi nghiền

Theo bảng 3.3, khối lượng gạo sau làm sạch cho 1 mẻ nấu là: 194,55 (kg) Khối lượng riêng của gạo:   1100 kg/m 3 [5, trang 139]

Vậy thể tích của bunke chứa gạo là: 0 , 21

Suy ra: - Ðường kính bunke chứa gạo là : D = 0,53 (m)

- Ðường kính ống tháo liệu : d = 0,2 (m)

- Chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m)

Chiều cao toàn bộ bunke: H = h2 + h1 + h = 0,69 + 0,29 + 0,3 = 1,28 (m)

Số lượng bunke 2 cái : + 1 bunke để chứa gạo trước khi nghiền

+ 1 bunke để chứa gạo sau khi nghiền

4.1.3 Máy làm sạch nguyên liệu

Sử dụng 1 máy làm sạch dùng chung cho 2 loại nguyên liệu.

Theo bảng 3.3, tổng lượng nguyên liệu phải làm sạch trong 1 mẻ là:

Theo công nghệ, thời gian nấu một mẻ là 150 phút, nên chọn thời gian làm sạch tối đa là 90 phút

Vậy năng suất tối thiểu của máy làm sạch: Ntb 1000 90

Chọn máy làm sạch 3M–2,5 do viện nghiên cứu dầu mỡ Liên Xô thiết kế, với các thông số kỹ thuật sau: [6, trang 29]

- Năng suất tối đa: N = 2,5 tấn/h

Theo bảng 3.3, lượng malt cần nghiền cho một mẻ là 237,82 kg, và thời gian nghiền tối đa được chọn là 2 giờ để đảm bảo cung cấp nguyên liệu kịp thời cho quá trình nấu.

Năng suất tối thiểu của máy nghiền malt là: 118 , 91

Chọn máy nghiền nhãn hiệu 3M các thông số kỹ thuật sau: [7, trang 90]

- Vận tốc góc của trục nghiền: 38 rad/s

- Năng suất một cặp trục (N): 36 tấn/ngày = 1500 kg/h

- Công suất tối đa trên cặp trục: 10 kW

Theo bảng 3.3, lượng gạo cần nghiền trong một mẻ là: 194,55 kg

Tương tự như nghiền malt, chọn thời gian nghiền tối đa là 2 giờ

Năng suất tối thiểu của máy nghiền gạo là:

Chọn máy nghiền búa nhãn hiệu MM-0,3

Có thông số kỹ thuật:[7, trang 83]

- Ðường kính, chiều rộng: 300; 185 mm

- Số vòng quay của rôto: 3000 vòng/phút

- Vận tốc vòng của búa: 47 m/s

- Bề dày của búa: 5 mm

- Kớch thước lỗ sàng : ỉ 3; 6; 10 mm

- Công suất cần thiết của rôto: 7 kW

- Kích thước của máy: (110010001100) mm

Chọn cân định lượng nhãn hiệu ДК-100

Với các thông số kỹ thuật: [8, trang 85]

- Thời gian của chu kỳ cân: 60 s

- Công suất dẫn động: 1 kW

- Kích thước cơ bản: 1.7601.075193, mm

Số lượng: 2 cân (1 cân dùng để cân malt, 1 cân dùng để cân gạo)

4.1.6 Tính cơ cấu vận chuyển

Quá trình vận chuyển từ vị trí nhập liệu đến thiết bị nấu trong nhà máy đi theo sơ đồ sau :

Nguyên liệu → gàu tải → vít tải → xilo → vít tải → gàu tải → máy làm sạch

→ gàu tải → bunke → tự chảy →máy nghiền → gàu tải → bunke → tự chảy

4.1.6.1 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu

Gàu tải để vận chuyển bao gồm gàu tải vận chuyển hạt lên xilo và vận chuyển nguyên liệu sau khi nghiền và làm sạch lên bunke

 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên bunke

Theo bảng 3.3, lượng nguyên liệu lớn nhất vận chuyển của 1 mẻ là: 237,82

Để thuận tiện cho việc gia công, việc chọn gàu tải để vận chuyển nguyên liệu là rất quan trọng Thời gian tải nguyên liệu sau khi làm sạch cho một mẻ là 90 phút, trong khi thời gian tải bột là 120 phút Do đó, thời gian tải nguyên liệu lớn nhất của gàu trong một mẻ được xác định là 90 phút.

Vậy năng suất cần thiết của gàu tải là:

Chọn gàu tải vận chuyển hạt loại I theo các thông số kĩ thuật sau:

- Chiều rộng tấm băng : 125mm

- Chiều cao nâng của gàu : 15 m

- Gàu làm bằng thép lá có chiều dày : 0,7 mm

+ 1 gàu tải vận chuyển malt và gạo lên bun + 2 gàu tải vận chuyển bột malt và bột gạo lên bunke chứa

 Gàu tải vận chuyển hạt lên xilo

Gàu tải lên xilô vận chuyển lượng nguyên liệu trong 1 tháng là 102186,5 kg

Thời gian vận chuyển lớn nhất là 6 giờ = 360 phút

Vậy năng suất cần thiết của gàu tải vận chuyển hạt :

Chọn gàu tải loại I như trên với:

- Chiều rộng tấm băng : 400mm

- Gàu làm bằng thép lá có chiều dày : 0,7 mm

 Vít tải vận chuyển nguyên liệu từ xilo đến máy làm sạch

Chiều dài vận chuyển của vít tải: 18 m

Lượng nguyên liệu cần tải: 240,18 + 196,51 = 436,69 (kg/mẻ)

Chọn thời gian vận chuyển là 90 phút = 1,5h

Nên năng suất của vít tải là: Q = 291,13

Chọn đường kính của vít: D = 300 mm

Số vòng quay của trục trong 1 phút: n =  D  S 

Trong đó: D là đường kính ngoài của cánh vít, D = 300 mm ρ là khối lượng thể tích của vật liệu, ρ = 1 tấn/m 3

S là bước vít, S = 0,9 × 300 = 0,27 m  là hệ số đầy, đối với dạng hạt là 0,4

Công suất cần thiết trên trục vít: N k l g

Năng suất của vít tải được tính bằng công thức Q = (l * k * ω), trong đó Q là năng suất (kg/s), l là chiều dài vít tải (m), và k là hệ số điều chỉnh mất mát trong ổ trục, thường chọn k = 0,75 Đối với dạng hạt, hệ số trở lực ω được xác định là 1,5.

1,1 là hệ số trở lực xuất hiện khi vật liệu đi qua các gối trục trung gian

Công suất động cơ điện được xác định theo công thức sau:

Với η là hiệu suất bộ phận dẫn động, chọn η= 0,8

 Vít tải vận chuyển nguyên liệu từ gàu tải nhập liệu đến các xilo

Chiều dài vận chuyển của vít tải: 11 m

Vít tải vận chuyển lượng nguyên liệu là 102186,5 kg Thời gian vận chuyển lớn nhất là 6 giờ

Nên năng suất của vít tải là: Q = 17031 , 08

Chọn đường kính của vít: D = 300 mm

Số vòng quay của trục trong 1 phút: n =  D  S 

Trong đó: D là đường kính ngoài của cánh vít, D = 300 mm ρ là khối lượng thể tích của vật liệu, ρ = 1 tấn/m 3

S là bước vít, S = 0,9 × 300 = 0,27 m  là hệ số đầy, đối với dạng hạt là 0,4

Hình 4.3 Nồi nấu nguyên liệu α h1 h2 h3

2- Cửa nạp liệu và quan sát

Công suất cần thiết trên trục vít: N k l g

Q là năng suất vít tải, kg/s

L là chiều dài của vít tải, (m) k là hệ số xét đến sự mất mát trong ổ trục, k = 0,7÷0,8, chọn k = 0,75

 là hệ số trở lực, đối với dạng hạt là 1,5

1,1 là hệ số trở lực xuất hiện khi vật liệu đi qua các gối trục trung gian

Công suất động cơ điện được xác định theo công thức sau:

Với η là hiệu suất bộ phận dẫn động, chọn η= 0,8

Nồi nấu nguyên liệu là thiết bị nấu ăn chuyên dụng với cấu trúc 2 vỏ bằng thép không gỉ, có hình dạng trụ và đáy chỏm cầu Bên trong nồi được trang bị cánh khuấy gần đáy để đảm bảo nguyên liệu được trộn đều Ngoài ra, nồi còn có các tính năng hữu ích như ống thoát hơi trên nắp, cửa nạp liệu, cửa quan sát, và ống thoát dịch đường ở đáy, giúp quá trình nấu diễn ra hiệu quả và tiện lợi.

- h1: chiều cao phần nắp nồi, m

- h2: chiều cao phần thân nồi, m

- h3: chiều cao phần đáy nồi, m

Thể tích nồi = Thể tích phần thân trụ+Thể tích đáy chỏm cầu (bỏ qua phần nắp)

- Thể tích phần thân trụ:

- Thể tích phần đáy nồi: 

- Đường kính ống thoát hơi:

- Chiều cao của nắp nồi: 1 tg30 o

Theo bảng 3.3, lượng gạo đem vào nấu trong 1 mẻ là: 193,58 (kg)

Theo công nghệ, lượng malt lót cần bổ sung bằng 10% so với lượng gạo nấu trong mẻ: 10%  193,58= 19,358 (kg)

Suy ra: - Thể tích gạo chiếm: 0 , 18

Theo công nghệ ở mục (2.2.3.2), ta có tỉ lệ:

Như vậy lượng nước dùng để nấu 1 mẻ là:

Vậy thể tích nguyên liệu dùng cho 1 mẻ nấu là:

Do nồi gạo trải qua quá trình đun sôi, dịch cháo có thể dễ dàng văng ra ngoài Để đảm bảo an toàn, hệ số chứa đầy của thiết bị nên được chọn là 0,6.

Vậy thể tích thực của nồi là: 1,742

Suy ra: - Đường kính nồi:

- Đường kính ống thoát hơi: 0 , 22

Vậy chiều cao toàn bộ nồi gạo là:

Nồi nấu malt cũng được sử dụng như nồi hội cháo, vì vậy cần đảm bảo nồi có đủ thể tích để chứa cả lượng cháo malt và lượng cháo từ nồi gạo chuyển sang.

Từ bảng 3.3, ta có lượng malt dùng cho 1 mẻ nấu là: 236,64 (kg)

Lượng malt cho vào nồi nấu malt là: 236,64 – 19,358 = 217,282 (kg)

Nên thể tích malt chiếm: 0 , 36

Ta có tỷ lệ dùng nước để nấu là: malt : nước = 1 kg : 3 lít

Nên thể tích nước dùng để nấu: 217,2823 = 651846 (lít) = 0,65 ( m 3 )

Vậy thể tích nguyên liệu dùng cho 1 mẻ nấu:

Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị:  = 0,8

Thể tích thực của nồi malt là: 2,58

Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị là:

Theo bảng 3.3, thể tích dịch đường khi đun sôi của 1 mẻ là 2629,47 lít 2,63 m 3 Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị houblon hóa là:  = 0,75

Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + h2 +h3 = 2,02 (m)

Nồi nấu nước nóng có cấu tạo tương tự như nồi nấu nguyên liệu, nhưng không trang bị cánh khuấy Nồi này chứa lượng nước cần thiết cho một mẻ nấu và nước để rửa bã.

- Thể tích nước nấu 1 mẻ: Vn = 0,83 + 0,65 = 1,48 (m 3 )

- Thể tích nước rửa bã: Vrửa bã = 

Vậy thể tích nước cần dùng cho một mẻ nấu kể cả nước rửa bã là:

Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là: 0,75

Vậy thể tích thực của nồi là: 2,63

Chiều cao toàn bộ thiết bị:

* Các thông số khác của các loại nồi:

- Nắp nồi làm bằng thép không gỉ dày: 4 mm

- Ðáy hai vỏ : + Vỏ trong dày: 4 mm

+ Khe hở giữa hai lớp vỏ: 50 mm

- Chiều dày lớp bảo ôn: 50 mm

- Cửa tiếp liệu có kích thước: 600400 mm

- Cửa quan sát có kích thước: 600500 mm

- Đường kính cửa tháo dịch: 200 mm

- Ðường kính ống dẫn nước vào: 50 mm

- Đường kính ống dẫn hơi đốt: 100 mm

- Đường kính ống tháo nước ngưng: 50 mm

- Vị trí của lớp vỏ ngoài bao quanh thân trụ là chiếm 2/3 chiều cao

4.1.10 Thiết bị lọc khung bản

Thể tích dịch đường cần lọc bằng thể tích khối cháo của nồi malt sau khi hội cháo là 2,06 (m 3 ).Chọn thiết bị lọc:

 với các thông số kĩ thuật sau:

- Diện tích bề mặt lọc: 19,5 m 2

- Số lượng bản lọc: 60 cái

- Áp suất làm việc: 2,5 kg/cm 2

- Công suất động cơ điện: 4,5 kW

- Kích thước thiết bị : 250010801470 mm

Thời gian lọc và rửa bã không được vượt quá thời gian nấu, với thời gian nấu trung bình cho một mẻ là 150 phút Do đó, thời gian hợp lý cho việc lọc và rửa bã là 120 phút.

4.1.11 Thùng chứa bã nguyên liệu

Chọn thùng chứa bã nguyên liệu có dạng hình trụ, đáy chóp nón

Theo bảng 3.3, lượng bã thải ra sau khi lọc 1 mẻ là: 559,32 kg

Chọn khối lượng riêng của bã ướt là:

Thể tích bã nguyên liệu:

Chọn hệ số chứa đầy của thùng là:  = 0,75

Vậy thể tích thực của thùng là: Vt = 0,75

Chọn đường kính ống tháo dịch: d = 0,30 m

Chọn chiều cao ống tháo dịch: h3 = 0,10 m

Thể tích phần trụ: VT = Vt – VD = 0,75 – 0,45 = 0,3 (m 3 )

Chiều cao phần hình trụ của thùng: h1 = 0 , 17

Hình 4.4 Thùng chứa bã nguyên liệu

Vậy chiều cao toàn bộ của thùng:

Thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng trong bằng thể tích dịch đường sau khi houblon hoá của một mẻ

Theo bảng 3.3, thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng trong là:

Thể tích thiết bị là: VT = 2,94

Suy ra: - Đường kính thiết bị: 1,42

- Chiều cao thân thiết bị: h2 = 1,3D = 1,31,42= 1,85 (m)

Hình 4.5 Thiết bị lắng Whirlpool

1- Ống thoát hơi 2- Cửa quan sát 3- Ống dẫn dịch đường vào

4- Ống báo mức dịch đường 5- Cửa vệ sinh 6- Van xả cặn

7- Ống tháo dịch đường 8- Ống nước vệ sinh

- Đường kính ống thoát hơi: 0 , 22

- Chiều cao nắp: Chọn góc nghiêng nắp thùng là: α = 15 o h1 = D d tg o

Vậy tổng chiều cao thùng lắng: HT = h1 + h2 = 0,16 + 1,85 = 2,01 (m)

- Chọn chiều cao vị trí đặt ống dẫn dịch đường vào (kể từ đáy thiết bị): ho = 0 , 46

- Chọn ống dẫn dịch đường vào có đường kính: do= 35 mm, bề dày ống 3 mm

Trong đó: w: là tốc độ trung bình của chất lỏng trong ống từ 10 14 m/s

V: là lưu lượng thể tích, m 3 /s

Số lượng thiết bị: 1 thiết bị

Lượng dịch đường đem đi làm lạnh của 1 mẻ bằng lượng dịch đường sau khi lắng trong trong 1 mẻ, theo bảng 3.3: Vd = 2227,71 lít  2,23 m 3

Theo yêu cầu công nghệ ở mục (2.2.6), thời gian làm lạnh không quá 1 giờ Chọn: 50 phút

Vậy năng suất cần làm việc của thiết bị là: 2 , 68

Chọn thiết bị làm lạnh bản mỏng nhãn hiệu BO1-Y5 với các thông số kĩ thuật sau: [10, trang 158]

- Nhiệt độ ban đầu của glycol : -15 0 C

- Nhiệt độ làm lạnh sản phẩm : 8 o C

- Bề mặt làm việc của các bản : 12,1 m 2

- Vận tốc của sản phẩm : 0,4 m/s

- Vận tốc của chất tải lạnh : 0,4 m/s

- Kích thước thiết bị : (18707001400) mm

 N n N tb Vậy chọn: 1 thiết bị

4.1.14 Chọn bơm cho phân xưởng nấu

Bơm trong phân xưởng nấu bao gồm:

 Bơm dịch cháo từ nồi nấu gạo sang nồi nấu malt

 Bơm dịch đường hóa đi lọc

 Bơm dịch đường đi lắng trong

 Bơm dịch đường đi làm lạnh

Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-40 với các thông số kỹ thuật sau:

- Áp suất làm việc : 0,2 MPa

- Tốc độ quay : 2910 vòng/phút

- Công suất động cơ : 5,5 kW

Phân xưởng lên men

4.2.1 Thiết bị lên men chính

Thiết bị lên men chính được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy và nắp hình chỏm cầu

Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc

Thể tích phần hình trụ: Vtr 4

Thể tích phần chỏm cầu:Vcc = 

1- Cửa vệ sinh 2- Áp kế 3- Cuống van an toàn 4- Van nạp và xả bia 5- Thân thiết bị

Hình 4.6 Thiết bị lên men chính

Thể tích thiết bị lên men gồm thể tích dịch cần lên men và thể tích men giống

+ Lượng dịch lên men trong 1 mẻ là : 2123,30 lít  2,12 m 3 + Lượng men giống dùng cho một mẻ là : 12,75 lít  0,013 m 3 Tổng lượng dịch lên men trong 1 mẻ là: 2,12 + 0,013 = 2,133 (m 3 )

Chọn thể tích thiết bị lên men chính là 30 m 3

Suy ra: - Đường kính thiết bị: 2,8

- Chiều cao thân hình trụ: h 1 1,5D1,52,84,2 (m)

Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h2 = 4,2 + 2×0,46 = 5,12 (m)

Số lượng thiết bị lên men:

  60 Trong đó: n: số lượng thiết bị yêu cầu

N: năng suất giờ của của dây chuyền ở từng công đoạn

T: thời gian tổng cộng của mỗi chu kỳ làm việc của máy, (phút) V: thể tích làm việc của thiết bị, tính cùng đơn vị với N

Chọn 2 thùng dự trữ Vậy có 18 thùng lên men chính

4.2.2 Thiết bị lên men phụ

Chọn loại thiết bị lên men phụ có thể tích chứa là 25 m 3

Gọi: D là đường kính thiết bị l1 là chiều dài thân thiết bị l2 là chiều dài chỏm cầu

- Chiều dài thân thiết bị: l 1 1,4D1,42,673,74 (m)

- Chiều dài phần chỏm cầu: 0 , 45

Vậy chiều dài toàn bộ thiết bị: L = l1 + 2l2 = 3,74 + 20,45 = 4,64 (m)

Số lượng thiết bị lên men:

Chọn 2 thùng dự trữ Vậy có 63 thùng lên men phụ

4.2.3 Thiết bị nuôi cấy nấm men

Thùng hình trụ đứng với nắp chỏm cầu và đáy hình chóp, được chế tạo từ thép không gỉ, có bộ phận lọc khí bên trong Thiết bị này còn được trang bị ống dẫn dịch đường vào và dịch men ra.

D : đường kính phần thân trụ, m h1 : chiều cao phần thân hình trụ, m h2 : chiều cao phần nắp hình chỏm cầu, m h3 : chiều cao phần đáy hình nón, m d : đường kính cửa tháo liệu, m

Hình 4.8 Thiết bị nuôi cấy nấm men

Hình 4.7 Thiết bị lên men phụ

2   60 Thể tích phần thân trụ:

Thể tích phần đáy: Vđ h D d D d  D 1 10  tg 60 o

Thể tích phần nắp: Vn 24

Vậy thể tích của thiết bị:

Suy ra đường kính của thiết bị: 3 3

Theo bảng 3.3, lượng men giống đặc dùng trong 1 ngày là: 114,76 lít = 0,11 m 3

Quá trình nuôi cấy nấm men trải qua 2 giai đoạn: nuôi cấy trong phòng thí nghiệm đến 10 lít và nuôi cấy trong sản xuất

Quá trình nuôi cấy trong sản xuất được chia thành 2 cấp:

+ Cấp 1: từ 10 lít đến 40 lít

+ Cấp 2: từ 40 lít đến 114,76 lít

4.2.3.1 Thiết bị nuôi cấy cấp 1

Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 40 lít

Thể tích thiết bị là: Vtb = 80

Số lượng thiết bị: 2 thùng

4.2.3.2 Thiết bị nuôi cấy cấp 2

Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 114,76 lít

Thể tích thiết bị là: V = 229,52

Số lượng thiết bị: 2 thùng

Theo bảng 3.3, lượng bia sau lên men phụ cần lọc trong một ngày là:

 với các thông số: [10, trang 109]

- Diện tích bề mặt lọc: 19,5 m 2

- Số lượng bản lọc: 60 cái

- Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm 2

- Công suất động cơ điện: 4,8 kW

Thời gian lọc 1 ngày là: 2 , 08

4.2.5 Thùng phối trộn chất trợ lọc

Thùng phối trộn dạng hình trụ, có thể chứa được 200 lít

Thể tích của thùng là: Vtrụ = 235,3

Suy ra chiều cao thùng là: H = tru 2 2

4.2.6 Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc trong

Thùng chứa được thiết kế giống như thiết bị lên men phụ, nằm ngang và có bộ phận sục CO2 Theo bảng 3.3, lượng bia cần ổn định trong một ngày là khoảng 18,54 m³ (18541,74 lít) Chúng ta chọn 2 thùng chứa với hệ số chứa đầy là 0,85.

Suy ra: - Đường kính thiết bị: D = 2,07 (m)

- Chiều dài toàn bộ thiết bị:

4.2.7 Chọn bơm cho phân xưởng lên men

Bơm trong phân xưởng lên men bao gồm:

 Bơm bia đi lọc (1 bơm)

 Bơm dịch nấm men (2 bơm)

 Bơm nước vệ sinh (2 bơm)

Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-10 có các thông số kỹ thuật:

- Áp suất làm việc: 0,05÷0,5 MPa

- Công suất động cơ: 2,8 kW

Phân xưởng chiết rót

Theo bảng 3.3, lượng bia đi chiết rót trong một ngày là: 18541,74lít

Lượng chai cần dùng để chiết trong 1 ngày là:

Phân xưởng chiết rót hoạt động liên tục với 3 ca làm việc mỗi ngày, mỗi ca kéo dài 8 giờ và có thời gian nghỉ giữa các ca là 30 phút Tổng thời gian làm việc trong một ngày tại phân xưởng chiết rót là 24 giờ.

→ Năng suất tối thiểu của dây chuyền chiết rót là:

Chọn máy chiết rót nhãn hiệu AЖ với các thông số kỹ thuật sau:

- Số lượng vòi rót : 24 vòi

- Kích thước thiết bị: (1000×1125×1850) mm

Chọn máy rửa chai có nhãn hiệu АMM-9, với các thông số kỹ thuật sau:

- Công suất động cơ: 30 kW

- Kích thước thiết bị: (746038402650) mm

Theo bảng mục 4.3, lượng chai trong một giờ là 1832 (chai) Số chai trong 1 két là 20 chai Vậy lượng két cần dùng trong một giờ là:

Chọn máy rửa két nhãn hiệu Б2-AAR:[10, trang 256]

- Kích thước thiết bị: (4400 ×1083×1175) mm

Chọn máy đóng nắp nhãn hiệu шА* với các thông số kỹ thuật sau:

- Kích thước thiết bị: (10208602454) mm

Chọn máy dán nhãn có nhãn hiệu BB với các thông số kỹ thuật sau:

- Công suất động cơ : 1,7 kW

Chọn máy thanh trùng loại: ATLANTICO [10, trang 204]

- Công suất động cơ: 22 kW

Bảng 5.1: Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị

STT Tên thiết bị Kích thước thiết bị (mm) Số lượng

15 Thiết bị lọc khung bản 250010801470 1

16 Thùng chứa bã nguyên liệu D = 1500, H = 870 1

18 Thiết bị làm lạnh bản mỏng 18707001400 2

19 Bơm trong phân xưởng nấu 1385510907 4

20 Bơm trong phân xưởng lên men 1280453920 5

21 Thiết bị lên men chính D(00, H = 5120 18

22 Thiết bị lên men phụ D&70, L = 4640 63

23 Thiết bị nuôi cấy cấp 1 D = 380, H = 860 2

24 Thiết bị nuôi cấy cấp 2 D = 550, H = 1290 2

26 Thùng phối trộn chất trợ lọc D = 600, H = 850 1

Thiết kế nhà máy bia hiện nay là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu giải khát của người dân và đảm bảo cung cấp đủ sản phẩm cho thị trường tiêu thụ bia.

Qua đồ án này, tôi đã tích lũy được nhiều kiến thức về quy trình xây dựng nhà máy sản xuất bia, từ việc hiểu rõ quy trình sản xuất đến việc thiết kế và bố trí hợp lý các công trình trong nhà máy Nội dung đồ án tập trung vào các yếu tố quan trọng trong sản xuất bia và thiết bị cần thiết cho quy trình này.

+ Nguyên liệu (đặc điểm, tính chất, thành phần, thu hoạch, nguồn cung cấp)

+ Dây chuyền sản xuất của nhà máy (công nghệ sản xuất, thông số kỹ thuật)

+ Thiết bị (tính cân bằng vật chất, tính và chọn thiết bị)

Do hạn chế về thời gian và kiến thức, đồ án của em không thể tránh khỏi sai sót Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ thầy cô để hoàn thiện bài làm của mình Đà Nẵng, ngày 04 tháng 12 năm 2012 Sinh viên thực hiện.

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	1,2 MB