Đồ án Thiết kế và thực thi xây dựng một nhà máy bia với năng xuất 10 triệu lít/năm

thoát ra là: mT = 4,308 - ( 109,0 x 2/100) = 3,82 kg ở 20oC, 1 atm thì 1m3 CO2 cân nặng 1,832 kg. Vậy thể tích CO2 bay ra là : VCO2 = Lượng CO2 cần bão hào cho bia để đạt hàm lượng 4,5g/l là: Lượng bia cần được bão hoà CO2 là 103,08 lít Vậy lượng CO2 cần bão hoà là: (4,5 - 2) x 103,08 = 257,7 g = 0,258kg Tóm lại: Lượng CO2 thoát ra là: 3,82kg Lượng CO2 đem bão hoà là: 0,258kg Khi xử lý ta thu được 60% lượng CO2 thoát ra Vậy lượng CO2 dư thừa là: 3,82 x 0,6 - 0,258 = 2,034 kg. VIII. Tính lượng nguyên liệu khác dùng để sản xuất 100 lít bia 1. Lượng Termamyl 120L 6,08 x 0,001 = 6,08g 2. Chất sát trùng Na2SiF6 0,02% Lượng Na2SiF6 cần thiết là: 0,02% x 109,0 x 1,0483 = 0,0228kg = 22,8g. 3. Lượng Diatmit: 0,07 kg/100lít bia. 4. Lượng oxy Cần dùng 8mg oxy/lít dịch đường. Vậy 109,0 lít dịch đường cần lượng oxy là: 109,0 x 8 = 872 mg Vậy lượng không khi vô trùng cần thiết là: 5. Lượng nước vệ sinh thiết bị lên men Trước khi lên men thùng phải được vệ sinh bằng nước vô trùng sau khi ta đã vệ sinh thùng bằng hoá chất. Lượng nước vệ sinh thùng bằng 5% thể tích thiết bị, lượng dịch lên men chiếm 80% thể tích thiết bị. Vậy lượng nước cần dùng là: lít 6. Lượng nước Clo sát trùng Lượng nước Clo cần để vệ sinh thiết bị là 1% thể tích thiết bị. Vậy lượng Clo cần dùng là: lít 7. Lượng cồn 96o V Cần dùng một lượng cồn 96oV để tráng thiết bị lên men sau khi xử lý xong bằng hoá chất. Ta cần dùng 0,02 lít/ 1hl bia khi tráng thiết bị cồn được pha loãng tới 25oV. 8. Lượng nước lạnh vô trùng để tráng thiết bị sau khi tráng cồn. Cần dùng là 5 lít cho 100 lít thể tích thiết bị. Vậy lượng nước lạnh cần dùng là: lít 9. Lượng cồn để sát trùng khi tiếp sữa men là 0,005 lít/ 100 lít bia Vậy lượng cồn 96oV cồn là: lít 10. Lượng NaOH 1N cần dùng để xử lý men giống Lượng sữa men cần xử lý là: 2,16 lít Vậy lượng NaOH cần dùng là: 1% x 2,16lít = 21,6ml H2SO4 1% cần dùng là: 2,16 x 0,3 x 1000 = 648 ml 11. Số chai 0,75 lít cần thiết để chứa hết 1000 lít bia là = 1333 chai . Bảng tổng hợp cân bằng sản phẩm chai 12oBx Hạng mục ĐV 100 lít bia 20.000 lít bia 40.000 lít bia 4.000.000 lít bia 1. NL chính - Malt kg 14,26 2852 5704 570400 - Gạo kg 6,11 1222 2444 244400 2. Các NL khác - Hoa houblon cánh g 63,207 12641,4 25282,8 2528280 - Houblon viên g 117,99 23598 47196 4719600 - Enzim termamyl 120 g 6,08 1216 2432 243200 - NaOH 1N ml 21,6 4320 8640 864000 - H2SO4 1% ml 648 129600 259200 25920000 - Nớc Clo lít 1,35 270 540 54000 - Diatomit kg 0,07 14 28 2800 - Không khí vô trùng mg 4316 863200 1726400 172640000 - Cồn 96oV lít 0,0234 4,68 9,36 936 - Nớc lạnh vô trùng lít 6 1200 2400 240000 - Na2SiF6 g 22,6 4520 9040 904000 - Nớc vệ sinh lít 674 134800 269600 26960000 - Chai 0,5 lít chiếc 200 40000 80000 8000000 - Nút, nhãn chiếc 200 40000 80000 8000000 3. Men giống - Nước cấy lít 10,79 2158 4316 431600 - Sữa men lít 1,079 215,8 431,6 43160 4. SP trung gian - Dịch nóng lít 117,05 23410 46820 4682000 - Dịch lạnh lít 112,37 22474 44948 4494800 - Bia non lít 103,04 20608 41216 4121600 - Bia đã lọc lít 103,08 20616 41232 4123200 5. SP phụ - CO2 d kg 2,034 406,8 813,6 81360 - Bã malt và gạo kg 20,71 4142 8284 828400 - Bã hoa kg 0,725 145 290 29000 - Sữa men lít 2,16 432 864 86400 - CO2 thoát ra m3 1,813 362,6 725,2 72520 - CO2 bã hoa kg 0,255 51 102 10200 - Sữa men d lít 0,865 173 346 34600 - Cặn lắng kg 0,35 70 140 14000 6. Lượng nước CN - Nước nấu lít 97,22 19444 38888 3888800 - Nước rữa bã lít 49,77 9954 19908 1990800 Bảng tổng hợp nguyên liệu chính - phụ và các loại sản phẩm trung gian cho 1 năm sản xuất đối với cả hai loại bia TT Hạng mục ĐV Bia hơi Bia chai Tổng cả năm 1 Nguyên liệu - Malt - Gạo kg kg 699600 299400 570400 244400 1270000 543800 2 Nguyên liệu khác - Hoa houblon cánh - Houblon viên -Enzim termamyl 120 - NaOH 1N - H2SO4 1% - Nước Clo - Diatomit - Na2SiF6 - Chai 0,5 lít - Bock g g ml ml lít kg mg lít chiếc 2919420 5449800 299400 1296000 38880000 81000 4200 1345200 120000 2528280 4719600 243200 86400 25920000 54000 2800 904000 8.106 5447700 10169400 542600 2160000 64800000 135000 7000 2249200 8*106 120000 3 Sản phẩm phụ - Sữa men dư - Bã malt và gạo - Bã hoa - Sữa men - CO2 thoát ra - CO2 bã hòa - CO2 dư - Cặn lắng kg kg lít m3 kg kg lít kg 51900 1029000 33480 129600 106200 9180 107580 174000 34600 828400 29000 86400 72520 10200 81360 14000 86500 1857400 62480 216000 178720 19380 188940 188000 4 Nước công nghệ - Nước nấu - Nước rữa bã lít lít 4974000 3277800 3888800 1990800 8862800 5268600 5 Nước vệ sinh lít Bảng kế hoạch sản xuất cho cả năm Năng suất I( 20%) II( 30%) III( 30%) IV( 20%) Bia hơi 7triệu lít/năm 1,4.106 2,1.106 2,1.106 1,4.106 Bia chai 3 triệu lít/năm 0,6.106 0,9.106 0,9.106 0,6.106 Do khí hậu miền bắc nước ta chịu ảnh hưởng của gió mùa nên kế hoạch sản xuất trong năm được phân ra như trên. Nhìn vào bảng kế hoạch ta thấy: Quý II và quý III có năng suất lớn nhất, phải sản xuất một lượng bia là ( 2,1 + 0,9).106 = 3.106 lít. Một quý gồm 3 tháng, mỗi tháng sản xuất 25 ngày. Một ngày cần sản xuất một lượng bia như sau: lít/ngày Nhiệm vụ sản xuất bia hơi chiếm 70% và 30% bia chai. Vậy cứ 3 ngày sản xuất bia hơi lại có 2 ngày sản xuất bia chai. Tức trong 1 tháng sản xuất 24 ngày thì 8 ngày sản xuất bia chai, 16 ngày sản xuất bia hơi. Mỗi ngày 2 mẻ nấu, một mẻ nấu 20000 lít bia. Một tank lên men cho 40000 lít bia, 2 mẻ nấu cho một tank lên men. Phần VI Tính và chọn thiết bị Theo kết quả tính toán ở phần cân bằng sản phẩm thì lượng nguyên liệu cần dùng để sản xuất bia chai lớn hơn bia hơi nên ta tính và chọn thiết bị cho một mẻ nấu bia chai là hợp lý. Một mẻ nấu bai thì sản xuất được 20.000 lít bia. Vậy để sản xuất một ngày 40.000 lít bia thì cần nấu 2 mẻ. I. Thiết bị phân xưởng nấu 1. Cân Nguyên liệu được cân theo từng mẻ., thời gian cân một mẻ là 30 phút cho một mẻ cân lớn nhất. Nguyên liệu cần cân: Gạo: 1222 kg Malt tổng: 2852 kg Malt lót 1222 x 0,05 = 61,11 kg Chọn một cân có độ chính các cao: mã cân lớn nhất là 1000 kg Cân nhỏ nhất là 1 kg ( để cân gạo và malt) Kích thước: Cao x Rộng x Dài = 15m x 1,2m x 1,6m Đối với hoa houblon ta sử dụng cân có mã cân lớn nhất 10 kg. Hoa cánh và hoa viên đóng trong túi có khối lượng là 5 kg hay 10 kg. 2. Gầu tải Gàu tải dùng để vận chuyển nguyên liệu lên cao theo phương thẳng đứng hoặc theo phương nghiêng. Gầu tải làm việc mỗi ngày 2 ca, mỗi ca làm việc 1 giờ. Lượng malt dùng trong ngày lớn gấp 2,5 lần lượng gạo nên ta cần tính năng suất gầu tải theo lượng malt cần vận chuyển. Lượng bột malt trong ngày cần vận chuyển là: M = 2 x 2852 x 0,995 = 5675,48 kg. Năng suất của gầu tải được tính: M: Lượng malt cần vận chuyển, kg n: Số ca làm việc của gầu tải, n = 2 T: Thời gian làm việc một ca: T = 1 h 0,7: Hệ số sử dụng gàu tải là 70%. Vậy trên cơ sở này ta chọn gầu tải có năng suất như sau: Chọn gàu tải có các đặc tính kỹ thuật như sau: TT Tên gọi Đơn vị Thông số 1 Năng suất gầu tải Tấn/h 5,5 2 Công suất động cơ kW 3,8 3 Chiều rộng tấm bản, b mm 110 4 Tấm với gầu mm 110 5 Chiều cao miệng mm 66 6 Chiều cao gầu, h mm 13 7 Góc lượn đáy gầu độ 35 8 Góc nghiêng, x độ 4 9 Góc xúc, O độ 40o35 10 Dung tích, I l 0,81 11 Khối lượng gầu kg 0,5á0,25 12 Khoảng cách 2 gầu M 0,48 13 Vận tốc bộ phận m/s 1,5á2 14 Vận tốc bộ phận kéo bột m/s 1,2á1,4 15 Chiều rộng tấm bản mm 125 3. Máy nghiền malt và nghiền gạo. a. Máy nghiền malt Ta dùng loại máy nghiền trục để nghiền malt, lượng malt nghiền trong một ngày là 5704 kg. Lượng malt nghiền một mẻ nấu là: 2852 kg/mẻ Thời gian nghiền một mẻ là 2 giờ, năng suất yêu cầu của máy là: Hệ số sử dụng của máy là 0,7 Vậy năng suất thực tế của máy là: Chọn máy nghiền 6 trục có đặc tính kỹ thuật như sau: TT Tên gọi Đơn vị Thông số 1 Năng suất kg/h 2500 2 Chiều dài trục mm 600 3 Đường kính đôi trục 1 mm 250 4 Đường kính đôi trục 2 mm 250 5 Đường kính đôi trục 3 mm 250 6 Công suất động cơ kw 7,5 7 Kích thước dài x rộng x cao mm x mm x mm 2430x2150x1650 8 Vận tôc và khe hở Đôi trục 1 Đôi trục 2 Đôi trục 3 vòng/phút và mm 250, 1,3á1,5 250, 0,7á0,9 250, 0,3á0,4 9 Trọng lượng máy kg 3000 Số lượng máy nghiền cần dùng M: N: Năng suất của máy T: Thời gian làm việc của máy trong ngày, T = 4h G: Khối lượng malt cần nghiền. Vậy số máy nghiền cần thiết là 1 máy. b. Máy nghiền gạo Chọn loại máy nghiền gạo là máy nghiền búa. Lượng gạo cần nghiền trong một ngày là: 1222 x 2 = 2444 kg/ngày Mỗi mẻ nghiền gạo là 2 giờ Vậy năng suất thực tế của máy nghiền là: 0,7: hệ số sử dụng của máy Dùng máy nghiền búa có năng suất là 1000 kg/h Đặc tính kỹ thuật của máy nghiền búa TT Tên gọi Đơn vị Thông số 1 Năng suất kg/h 1000 2 Kích thước buồng nghiền - Đường kính - Chiều rộng mm mm 350 200 3 Số vòng quay rôto V/phút 2000 4 Kích thước lỗ sàng mm 2,5 5 Công suất động cơ kW 6 6 Kích thước máy mm x mm x mm 1190x800x1500 7 Trọng lượng máy kg 1650 Số lượng máy nghiền cần dùng là 1 máy 4. Thùng chứa bột malt Một tấn bột malt chiếm thể tích 1,3 m3 Thể tích bột malt dùng để cho một mẻ nấu là: Hệ số đổ đầy là 0,85 Vậy thể tích thùng chứa bột malt là: 3,689/0,85 = 4,34m3 Ta sử dụng loại thùng thân trụ, đáy côn. Các thông số kỹ thuật như sau: Công thức xác định: D: đường kính thùng Chọn H = D, h = D/2cotg 45o: Qui chuẩn: D = 1700 mm, H = 1700 mm, h = 850 mm. Số lượng thùng chứa bột malt là 1 chiếc. 5. Thùng chứa bột gạo Một tấn bột gạo chiếm thể tích 0,75 m3 Thể tích bột gạo của một mẻ nấu là: Cách tính tương tự như trên ta được: H = D = 1100 mm, h = 550 mm. 6. Nồi hồ hoá Khối lượng nguyên liệu đi vào nồi nấu là: 1222 x 0,995 + 1215,89 x 0,05 = 1276,685 kg Tổng khối dịch ở nồi nấu cháo là: Gg = 1276,685 x ( 4,5 + 1) = 7021,765 kg Tỷ trọng của khối dịch d = 1,08 kg/l. Nên thể tích khối dịch là: lít Hệ số đổ đầy nồi là 75%. Vậy thể tích của nồi hồ hoá là: lít = 8,67 m3 Nồi hồ hoá là nồi hai vỏ, có cánh khuấy, thân trụ, đáy và nắp chỏm cầu, chiều cao thân trụ H, đường kính Dt, chiều cao phần đáy và chỏm là h1 và h2. Công thức xác định thể tích như sau: V = V1 + V2 + V3 H = 0,6D, r = 0,5D, đáy h1 = 0,2D, nắp h2 = 0,15D Bỏ qua thể tích chiếm chỗ của cánh khuấy thì ta có: V = V1 + V2 + V3 = ( 0,471 + 0,083 + 0,061)D3 Quy chuẩn: D = 2500mm, H = 1500mm h1 = 500mm, h2 = 375mm, r = 1250mm Tính bề mặt truyền nhiệt của nồi nấu Diện tích bề mặt truyền nhiệt được tính theo công thức: Q: Lượng nhiệt đi qua bề mặt đốt nóng, kcal/h. K: Hệ số dẫn nhiệt, kcal/m2.h.oC t: Hiệu số nhiệt độ có ích, oC. a. Tính Q: Trong đó: Ql: Lượng nhiệt tính ở chu kỳ lớn nhất, kcal/h. T: Thời gian cấp nhiệt ở giai đoạn này, h Đối với nồi đường hoá khoảng thời gian nâng nhiệt độ từ 63oC á 75oC là thời gian lượng nhiệt tải qua về mặt truyền nhiệt là lớn nhất. T = 12 phút. Vậy: phút = 0,20 giờ Ql = G.C.( t2 - t1), kcal t1 = 63oC, t2 = 75oC, G = 22014,22 kg Lấy C = 0,9 kcal/kg.oC Q1 = 22014,22.0,9(75 - 63) = 237753,576 kcal Mà: b. Tính k: : kcal/m2.h.oC Tương tự như nồi hồ hoá ta có: k = 2001,8 kcal/m2.h.oC c> Tính t: Ta có: = 138,2 - 63 = 75,2 = 138,2 - 75 = 63,2 Vậy oC Vậy diện tích về mặt truyền nhiệt là: F = = 9,6m2 d. Chọn cánh khuấy và công suất động cơ: Đường kính cánh khuấy: 3m Tốc độ quay: 30v/phút Công suất động cơ: 7kW . 7.Nồi nấu malt (đường hóa) . Tỉ lệ nước:malt =4,5:1 Lượng malt cho vào nồi là : 2852*0.995-1222*0.995*0,05=2778kg. Lượng dịch có trong nồi malt là :2778 *(4,5+1)= 15273,2 kg Khối lượng riêng của hỗn hợp là d=1,08 kg/lít Vậy thể tích hỗn hợp dịch là : lít Thể tích dịch cháo đưa sang là : Khi kết thúc hồ hoá thì lượng nước bay hơi là 5%. Vậy khối lượng dịch còn lại là: 7022,4 - Mb Mb: Lượng nước bay hơi khi hồ hoá. Lượng nước có trong nồi sau khi hoà bột là: 1276,8 x 4,5 + 1276,8 x 0,13 + 1276,8 x 0,05 x 0,6 = 5907,115 kg Vậy lượng nước bay hơi là: Mb = 5907,115 x 0,05 = 295,356 kg Nên khối lượng dịch cháo còn lại là: 7022,4 - 295,356 = 6727,044 kg 15273,2+6727,044=22000lít =22m3 Công thức xác định thể tích như sau: Nồi đường hoá là nồi hai vỏ, có cánh khuấy, thân trụ, đáy và nắp chỏm cầu, chiều cao thân trụ H, đường kính D, chiều cao phần đáy và chỏm là h1 và h2. V = V1 + V2 + V3 H = 0,6D, r = 0,5D, đáy h1 = 0,2D, nắp h2 = 0,15D Bỏ qua thể tích chiếm chỗ của cánh khuấy thì ta có: V = V1 + V2 + V3 = ( 0,471 + 0,083 + 0,061)D3 Quy chuẩn: D = 3300mm, H = 1980 mm h1 = 660 mm, h2 = 495 mm, r = 1650 mm Tính bề mặt truyền nhiệt của nồi nấu Diện tích bề mặt truyền nhiệt được tính theo công thức: Q: Lượng nhiệt đi qua bề mặt đốt nóng, kcal/h. K: Hệ số dẫn nhiệt, kcal/m2.h.oC t: Hiệu số nhiệt độ có ích, oC. a. Tính Q: Trong đó: Ql: Lượng nhiệt tính ở chu kỳ lớn nhất, kcal/h. T: Thời gian cấp nhiệt ở giai đoạn này, h Đối với nồi đường hoá khoảng thời gian nâng nhiệt độ từ 63oC á 75oC là thời gian lượng nhiệt tải qua về mặt truyền nhiệt là lớn nhất. T = 12 phút. Vậy: phút = 0,20 giờ Ql = G.C.( t2 - t1), kcal t1 = 63oC, t2 = 75oC, G = 22014,22 kg Lấy C = 0,9 kcal/kg.oC Q1 = 22014,22.0,9(75 - 63) = 237753,576 kcal Mà: b. Tính k: : kcal/m2.h.oC Tương tự như nồi hồ hoá ta có: k = 2001,8 kcal/m2.h.oC c.Tính t: Ta có: = 138,2 - 63 = 75,2 = 138,2 - 75 = 63,2 Vậy oC Vậy diện tích về mặt truyền nhiệt là: F = = 9,6m2 d. Chọn cánh khuấy và công suất động cơ: Đường kính cánh khuấy: 3m Tốc độ quay: 30v/phút Công suất động cơ: 8 kW 8. Thiết bị lọc dịch đường Cứ 1 kg nguyên liệu cho ra 1,8 lít bã. Vậy lượng bã sẽ phải lọc là; [ 1222 x 0,995 + 2852.0,995] x 1,8 = 7296,5 lít. Chiều cao lớp bã là: h = 0,75m Vậy diện tích thùng lọc là: Thể tích toàn khối dịch đi vào thùng lọc là: 20,383 x 0,96 = 19,568 m3 20,383: thể tích ban đầu của nồi đường hoá: Khi kết thúc đường hoá 4% lượng dịch bay hơi. Vậy chiều cao khối dịch là: Qui chuẩn: Ht = 1400mm. Tính đường kính của thùng lọc Qui chuẩn: D = 4000 mm Chiều cao phần chỏm cầu: h = 0,25D Thùng lọc thân trụ, đáy bằng, nắp chỏm cầu. Các đặc tính kỹ thuật như sau: Diện tích lọc S = 14,59m2 Đường kính thùng lọc: D = 4000mm Chiều cao phần trụ: Ht = 1400mm Chiều cao phần đỉnh: h = 1000 mm+ Tốc độ cánh khuấy: 6v/phút ( cào bã ) Đường kính cánh khuấy: d = 3600mm Năng suất động cơ: 1,7/4,5 kW Tốc độ rôto: 930/1440 Số vòi lọc: n = 12 chiếc Đường kính ống hút: = 400mm 9. Nồi nấu hoa Thể tích dịch đường cần thiết để nấu hoa là: lít = 23,41 m3 117,65: Số lít dịch đường cần thiết để sản xuất được 100 lít bia. Hệ số sử dụng thiết bị nấu là 75% Vậy thể tích nồi nấu hoa là: Các kích thước của nồi nấu hoa tính theo: H = 1D, r = 0,5D, đáy h1 = 0,2D, nắp h2 = 0,15D Vt = V1 + V2 + V3 Vt = V1 + V2 + V3 = ( 0,7854 + 0,083 + 0,061)D3 = 0,9294D3 Quy chuẩn: D = 3300mm, H = 3300mm h1 = 660mm, h2 = 495mm, r = 1650mm * Tính bề mặt truyền nhiệt của nồi nấu hoa Q: Lượng nhiệt đi qua bề mặt đốt nóng, kcal/h. k: Hệ số dẫn nhiệt, kcal/m2.h.oC t: Hiệu số nhiệt độ có ích, oC. a. Tính Q: Trong đó: Ql: Lượng nhiệt tính ở chu kỳ tải nhiệt lớn nhất, kcal/h. T: Thời gian cấp nhiệt ở giai đoạn này, h Ta có: Ql = G.C.( t2 - t1), kcal G là khối lượng dịch, t1 = 75oC, t2 = 100oC, C = C1 x X1 + C2 x X2; kcal/kgoC C1 = 0,34 kcal/kgoC , C2 = 1 kcal/kgoC X1 = 0,12; X2 = 0,88 C = 0,924 kcal/kg.oC Với nồi nấu hoa chu kỳ tải nhiệt lớn nhất là thời gian nâng nhiệt 75 á 100oC, với tốc độ nâng nhiệt là 1oC/ phút. Lượng dịch đường đi vào nấu hoa là: V = 23410 lít. Tương đương với khối lượng là: G = V.d ( d = 1,0483 kg/lít) G = 23410 x 1,0483 = 24540,7 kg Vậy: Q1 = 24540,7.0,924(100 - 75) = 566890,24 kcal phút = 0,42 giờ Vậy: Tính k và t Tương tự như phần tính ở nồi nấu ta có t = 49,7oC k = 2001,8 kcal/m2.h.oC Thay các giá trị vào biểu thức: Ta có: F = = 13,37m2 Nồi nấu hoa làm bằng thép hơm kim Cr-Ni, nắp chỏm cầu, có cửa cho dịch và hoa vào, có ống sinh hàn khí làm cùng vật liệu. Đáy nồi có đường dẫn dịch ra, có ống thủy xác định mức đổ đầy. Cấu tạo nồi theo kiểu hai vỏ có cánh khuấy Đường kính cánh khuấy: 2600mm Tốc độ quay: 30v/phút Công suất động cơ: 7kW 10. Thùng lắng xoáy: Cấu tạo bằng hợp kim thép Cr-Ni thùng lắng xoáy là một nồi hình trụ đứng dịch vào được bơm theo phương tiếp tuyến. Quá trình này tạo ra dòng xoáy làm cho các chất không tan lắng xuống phần đáy côn ở chính giữa đáy. Đáy thùng lắng xoáy thường làm dốc 2%. Công thức xác định thể tích thùng lắng xoáy như sau: V: Thể tích thùng Lượng dịch đi vào thùng lắng xoáy đúng bằng lượng dịch đi ra khỏi thiết bị nấu hoa. Hệ số đổ đầy là 80% Vậy Qui chuẩn: D = 2800 mm, H = 2800.1,2 = 3360mm h = 420 mm, r = 1400mm. 11. Thiết bị đun nước nóng: Một mẻ nấu bia hơi cần lượng nước nóng để rửa bã lớn hơn bia chai. Nên ta tính thể tích nồi nấu nước nóng theo bia hơi. Một mẻ nấu lượng nước rửa bã cần là: lít. Lượng nước cần để vệ sinh các thiết bị trong phân xưởng là: Thùng lọc cần 400 lít Nồi nấu hoa 400 lít Nồi nấu ( hồ hoa, đường hoá): 800 lít Vậy cần đun một lượng nước nóng là: 10926 + 400 + 400 + 800 = 12526 lít Hệ số đổ đầy nồi là 85%. Vậy thể tích nồi là: lít = 14,7365 m3 Nồi nấu nước nóng cấu tạo thân trụ, đáy và nắp chỏm cầu H = 1,2D, r = 0,5D, đáy h1 = 0,2D, nắp h2 = 0,15D V = 1,0865D3 Quy chuẩn: D = 2400mm, H = 2880mm h1 = 480mm, h2 = 360mm, r = 1200mm 12. Thùng chứa bã malt sau khi lọc . Thể tích bã malt cần chứa là: 7,297m3 ( tính ở phần thùng lọc). Hệ số đổ đầy thùng là 85% Vậy thể tích thùng là: Ta sử dụng loại thiết bị thân trụ, đáy côn, đường kính trong Dt, chiều cao Ht, chiều cao phần côn h = D/2cotg 45o Sau khi tính toán ta được: Qui chuẩn: Dt = 2100 mm, Ht = 2100 mm, h = 1050 mm. 13. Thiết bị lọc bã hoa sau nấu Khối lượng hoa dùng cho một mẻ nấu bia chai là: 12,632 + 23,598 = 36,24 kg Cứ 1 kg hoa cho ra 1,5 lít bã. Vậy thể tích bã là: 1,5 x 36,24 = 54,36 lít Hệ số sử dụng thiết bị là 30%. Suy ra lít = 0,182 m3 Chọn thiết bị thân trụ, đáy côn, có bố trí hệ thống lưới lọc phù hợp bên trong thiết bị. Thể tích thiết bị là: Trong đó: Ht = Dt, h = cotg45o Vậy ta có: Qui chuẩn: Dt = Ht = 600mm, h = 300 mm. 14. Máy lạnh nhanh Chọn thiết bị lạnh nhanh kiểu tấm bản, 2 cấp, cấp thứ nhất làm lạnh bằng nước lạnh thường, cấp thứ hai làm lạnh bằng nước glycol để hạ nhiệt độ dịch đường xuống nhiệt độ lên men. Lượng dịch đường cần làm lạnh trong một mẻ nấu là: lít = 22,474m3 Thời gian làm lạnh một mẻ là 1,5 giờ Vậy chọn máy lạnh nhanh có đặc tính sau: Kích thước tấm bản: Dày x Rộng x Cao 1,2mm x 350mm x 1016mm Số ngăn truyền nhiệt: 2 ngăn Số vỉ làm lạnh bằng nước: 91 Số vỉ làm lạnh bằng nước muối: 71 áp lực cần thiết: - Của dịch đường 3 kg/cm2 - Nước vào 2 kg/cm2 - Nước muối 1,5 kg/cm2 Nhiệt độ tác nhân lạnh: Nước lã vào 20oC, ra 40oC. Hệ số cấp nhiệt của nước lã: k = 1100 kcal/m2.h.oC. Nước glycol vào - 10oC, ra 5oC. Hệ số cấp nhiệt của nước glycol: k = 650 kcal/m2.h.oC. Kích thước máy là: ( mm x mm x mm) Dài x Rộng x Cao: 2500 x 700 x 1500 Năng suất máy: 15m3/h II. Thiết bị phân xưởng lên men . 1. Thiết bị rửa sữa men: Sau khi lên men chính. Sữa men được thu vào các thùng rửa men. Thực tế sản xuất của 1000 lít dịch đường cho ta 20 lít sữa men. Nên một tank lên men để sản xuất 40000 lít bia sẽ cho một lượng sữa men là: Thể tích đường lên men: lít 109: số lít dịch đường để sản xuất 100 lít bia Vậy lượng sữa men thu được là lít Lượng sữa men thu được trong một ngày là 1308 lít Lượng sữa men cần tái sử dụng để lên men là: 43600 x 1% = 436 lít Thực tế khi xử lý sữa men tiêu hao 20%. Vậy lượng sữa men đem đi xử lý là: V = 436 x 1,2 = 523,2 lít. Ta cần thiết bị có thể tích bằng 2V để xử lý sữa men. Vì khi xử lý sữa men cần một lượng nước gấp 2 lần lượng sữa men. Vậy ta cần thiết bị có thể chứa được lượng sữa men là: 523,2 x 2 = 1046,4 lít. Hệ số sử dụng thiết bị là 80% Vậy thể tích thiết bị là: Vt = 1046,4/0,8 = 1308 lít =1,308 m3 Cấu tạo của thùng bằng thép không rỉ, hình dạng thân trụ, đáy côn, phía dưới đáy có đường ống dẫn nước lạnh vào thùng sục qua lớp men và chảy ra ngoài, men được rửa đến khi nước tràn ra ngoài hoàn thành trong thời gian rửa 1-2 ngày. Công thức xác định thể tích thùng: Trong đó: H = 1,2D, h = 0,866D: Ta có: Qui chuẩn: D = 1200 mm, H = 1400 mm, h = 1000 mm. Số thiết bị dùng là 2 chiếc, trong đó có một chiếc để dự trữ. 2. Thùng lên men Cấu tạo bằng thép không rỉ, thân trụ, đáy côn, nắp chỏm cầu, thùng có 4 khoang lạnh, có lớp bảo ôn, cửa vệ sinh, đường ống CIP, Van lấy mẫu, van tháo sữa men, van tháo cặn, đường hơi thanh trùng, áp kế, nhiệt kế, đường ống thu gom CO2, ống thuỷ, van lấy sản phẩm, cửa quan sát, van sục khí. Lượng dịch đường đưa vào thiết bị là V: V = lít = 43,38 m3 Các thông số kỹ thuật của thiết bị. D: đường kính thùng, mm H: Chiều cao phần trụ chứa dịch, H = 1,5D h1: Chiều cao phần nón, h1 = 0,866D h2: Chiều cao phần trụ không chứa dịch, h2 = h3: Chiều cao phần nắp, h3 = 0,15D Thể tích phần chứa dịch được tính: Suy ra: Quy chuẩn: D = 3200mm, H = 4800mm, h1 = 2700 mm Ngoài ra, phần đỉnh thiết bị ( phần trụ) có thể tích bằng 25% thể tích hữu ích: Vậy Vd = 0,25 x V = 0,25 x 43,38 = 10,845 m3 Nên thể tích thực của thùng lên men là: Vt = V + 0,25V = 1,25V = 1,25 x 43,38 = 54,225 m3 Nên chiều cao phần đỉnh: Qui chuẩn: h2 = 1400 mm, h3 = 0,15D = 0,15 x 3200 = 480 mm Vậy chiều cao thùng lên men là: Ht = H + h1 + h2 + h3 = 4800 + 2700 + 1400 + 480 = 9380 mm Tóm lại: Chiều cao phần trụ: Hpt = H + h2 = 4800 + 1400 = 6200 mm 3. Thiết bị lên men sơ bộ Có hình dạng cấu tạo giống thiết bị lên men, nhưng có thêm cánh khuấy và bộ phận sục khí. Lượng dịch đường vào thiết bị lên men sơ bộ là V lít = 21,8 m3 Tính toán tương tự như thùng lên men chính. Ta có: Quy chuẩn: D = 2500mm, H = 3750 mm, h1 = 2165mm Với: mà Vd = 0,25 x V = 0,25 x 21,8 = 5,45 m3 Suy ra: Quy chuẩn: h2 = 1100 mm, h3 = 0,15D = 0,15 x 2500 = 375 mm Vậy toàn bộ chiều cao của thùng lên men sơ bộ là: Ht = H + h1 + h2 + h3 = 3750 + 2165 + 1100 + 375 = 7390 mm Chiều cao phần trụ: Hpt = H + h2 = 3750 + 1100 = 4850 mm Chiều cao đáy côn: h1 = 2165 mm Chiều cao phần nắp: h3 = 375 mm Đường kính thùng: D = 2500 mm Số lượng thùng lên men sơ bộ cần dùng là 2 thùng. Động cơ cánh khuấy: 4,5 kW. 4. Tính thiết bị gây men cấp II Trong quá trình gây men thì lượng men giống cho vào bằng 1/10 so với lượng dịch đường. Vì trong quá trình sản xuất ta có sử dụng thiết bị lên men sơ bộ nên lượng men giống sau quá trình lên men cấp 2 đủ để đảm bảo cho thùng lên men sơ bộ. Lượng dịch đường cho vào quá trình lên men sơ bộ là lượng dịch thu được sau một mẻ nấu. Cụ thể tính toán ở phần tính thiết bị lên men sơ bộ là 21,8 m3 dịch đường mỗi ngày lên men hai thùng sơ bộ. Vậy ta cần 2,18m3 men giống cho vào thùng lên men sơ bộ. Vì quá trình sản xuất ta thực hiện lên men sơ bộ ở các thùng cách nhau 8h. Nên phương án của quá trình gây men cấp hai được giải quyết như sau: Gọi: Vo = 2,18 m3 ( lượng canh trường men giống cần cho vào thùng lên men sơ bộ thứ nhất). Gọi: V1 là lượng dịch ban đầu ở thiết bị lên men cấp 2. V1 - Vo = V2 (m3) V2: lượng men giống còn lại trong thùng lên men cấp 2 khi đã lấy đi lượng Vo. Sau khi lấy dịch đi thì lượng dịch còn lại V2 được tiếp thêm dịch đường để có thể tích là 2V2. Sau đó lên men trên 8h để thu được canh trường men giống và lại lấy đi một lượng Vo để cấp cho thùng lên men sơ bộ cấp 2 đủ để cho lượng men giống còn lại là V3. Sau khi tiếp thêm lượng dịch đườg để lên men làm sao cho lượng dịch đường là 2V1 = Vo đủ để tiếp cho thùng lên men sơ bộ thứ bâ thì quá trình phân giống cấp 2 kết thúc. Từ kết quả trên ta có hệ phương trình V1 – Vo = V2 (1) 2V2 = Vo + V3 (2) 2V3 = V0 (3) Ta có: V0 = 2,18 m3 Thay vào phương trình (3) ta được V3 = 1,09 m3 Thay kết quả vừa tìm được vào phương trình (2) ta được: Vậy V1 = V2 + Vo = 2,18 + 1,64 = 3,82 m3 Vậy ta tính thiết bị gây men cấp 2 theo thể tích dịch V1: Hệ số sử dụng thiết bị là 80% Vậy Thể tích thiết bị lên men cấp 2 được xác định theo công thức Trong đó: H = 2D, h1 = 0,866D, h2 = 0,15D Ta có: Vt = 1,858D3 Vậy ta có: Qui chuẩn: Dt = 1400mm, H = 2800 mm h1 = 1210mm, h2 = 210mm 5. Thiết bị gây men giống cấp 1 Thiết bị gây men giống cấp 1 bằng 15% Vt Vậy: V1 = Vt.0,15 = 0,716m3 Dt = Qui chuẩn: Dt = 750 mm, H = 1500 mm h1 = 650 mm, h2 = 110 mm 6. Thiết bị gây men trung gian Thể tích thiết bị trung gian bằng 15% thể tích thiết bị lên men cấp I: Vtg = V1.0,15 = 0,15. 0,716 = 0,1074m3 Các thông số về kích thước và vật liệu cấu tạo tương tự như thiết bị lên men cấp II. Vậy Vtg