Chuyên đề Thiết kế nhà máy bia năng suất 50 triệu lít/năm, từ nấu và lên men bia nồng độ cao 14oBx, sử dụng 50% nguyên liệu thay thế, trong đó 25% là đại mạch Việt Nam và 25% là đường

g nguyên liệu (sản xuất ra 459,48 lít bia nồng độ cao) sẽ cho lượng men sữa là: 459,48 x 2 / 100 = 9,19 (lít) Trong đó một phần men sữa (4,91 lít) được dùng làm men giống. Vậy lượng sữa men dùng làm thức ăn gia súc là: 9,19 – 4,91 = 4,28 (lít) 3.2.7.4. Lượng CO2 Ta có phương trình lên men như sau: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 28 calo TrÇn ThÞ Thu Hµ 69 MSSV: 504301019 180 kg 88 kg Hiệu suất lên men trong quá trình lên men là 60%. Lượng chất chiết trong dịch lên men là 69,84kg. Vậy lượng CO2 thu được là: 69,84 x 0,6 x 88 / 180 = 20,48 (kg) Lượng CO2 hòa tan trong bia (2,5g CO2/lít bia non) là: 461,78 x 2,5 = 1154,45 (g) = 1,15 (kg). Lượng CO2 thoát ra là: 20,48 – 1,15 = 19,33 (kg) Lượng CO2 thu hồi (thường đạt 70%) là: 19,33 x 70% = 13,53 (kg) Ở 20oC, 1atm thì cứ 1m3 CO2 cân nặng 1,832kg. Vậy thể tích CO2 bay ra là: 13,53 / 1,832 = 7,39 (m3) Lượng CO2 cần bão hòa thêm để đạt 4g/l bia sau bão hòa là: (459,48 x 4) – (2,5 x 461,78) = 683,47 (g) = 0,68 (kg) Thể tích CO2 cần bão hòa thêm (ở 20oC) 0,68 / 1,832 = 0,37 (m3) 3.3. Lập kế hoạch sản xuất Nhà máy được thiết kế với năng suất 50 triệu lít/năm trong đó bia chai 12oBx chiếm 60% và bia hơi 10oBx chiếm 40% tổng sản lượng. Trong năm dự kiến sản xuất 300 ngày, các ngày còn lại làm công tác sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị, máy móc, vệ sinh nhà xưởng, nghỉ các ngày lễ tết. Một năm có bốn mùa, mỗi mùa có ba tháng, tuy nhiên nhu cầu tiêu thụ bia giữa các mùa là khác nhau. Dự kiến mỗi tháng sản xuất 25 ngày. Dựa vào tình hình kinh tế thị trường tiêu thụ bia hơi chủ yếu vào mùa hè, còn bia chai có thể tiêu thụ cả trong mùa hè và đặc biệt cả trong dịp lễ tết. Vì nhu cầu khác nhau nên phải lập kế hoạch sản xuất bia hợp lý để tránh lãng phí. TrÇn ThÞ Thu Hµ 70 MSSV: 504301019 Kế hoạch sản xuất bia cho nhà máy: Mùa xuân Mùa hè Mùa thu Mùa đông Sản lượng (triệu lít) 10 15 15 10 % năng suất (%) 20 30 30 20 Theo kế hoạch mùa hè và mùa thu có sản lượng lớn hơn, vì vậy ta phải thiết kế theo năng suất lớn nhất từ 15 triệu lít. Mỗi mùa có ba tháng vậy mỗi tháng ta sản xuất là: 15 triệu / 3 = 5 (triệu lít). Mỗi tháng sản xuất 25 ngày nên mỗi ngày sản xuất là: 5 000 000 / 25 = 200 000 (lít/ngày). Mỗi ngày nấu 5 mẻ thì sản lượng mỗi mẻ sẽ là: 200 000 / 5 = 40 000 (lít/mẻ). Với tỷ lệ sản phẩm là 60% bia chai và 40% bia hơi nên nấu bia nồng độ cao 14oBx rồi pha loãng để được bia thành phẩm theo yêu cầu. TrÇn ThÞ Thu Hµ 71 MSSV: 504301019 Cân bằng sản phẩm cho bia cao độ 14oBx Hạng mục Đơn vị Cho 100 kg NL Cho 40 m3/mẻ Cho 200 m3/ngày Cho 1 năm sx Nguyên liệu chính Malt Đại mạch Đường kg kg kg kg 100 50 25 25 8705,49 4352,75 2176,37 2176,37 43527,47 21763,73 10881,87 10881,87 10881866,5 5440933,23 2720466,6 2720466,6 Các nguyên liệu khác Enzym Termamyl Enzym Neutrase Enzym Cereflo Hoa houblon viên Hoa houblon cao Men giống nuôi cấy Men sữa g g g g g l l 24,75 49,5 9,9 618,53 57,44 49,09 4,91 2154,61 4309,22 861,84 53846,1 5000,44 4273,53 427,35 10773,05 21546,1 4309,22 269230,43 25002,17 21367,63 2136,76 269361,9 5386523,9 1077304,8 67307608,6 6250544,1 5341908,2 534190,82 Sản phẩm trung gian Dịch sau đường hóa Dịch nóng sau đun hoa Dịch trước lên men Bia sau lên men chính,phụ Bia đã lọc Bia nồng độ cao sau bão hòa kg l l l l l 346,81 508,71 490,91 468,82 461,78 459,48 30191,52 44285,71 42736,13 40813,09 40200,22 40 000 150957,6 221428,57 213680,68 204065,5 201001,1 200 000 37739401,1 55357142,8 53420170,6 51016366,3 50250282,9 50000000 Sản phẩm phụ, phế liệu Bã malt và gạo ẩm Bã hoa Cặn lắng Sữa men chăn nuôi CO2 thu hồi CO2 cần bổ sung kg kg kg l m3 m3 103,05 2,47 1,75 4,28 7,39 0,37 8971,01 215,02 152,35 372,6 643,33 32,21 44855,05 1075,13 761,73 1862,98 3216,68 161,05 11213763,4 268782,1 190432,66 465743,88 804169,9 40262,9 Lượng nước công nghệ Nước dùng hồ hóa Nước dùng đường hóa Nước rửa bã l l l 99 198 300,58 8618,44 17236,88 26166,97 43092,19 86184,38 130834,86 10773047,7 21546095,6 32708714,2 TrÇn ThÞ Thu Hµ 72 MSSV: 504301019 Cân bằng sản phẩm cho bia hơi 10oBx Hạng mục Đơn vị Cho 100 kg NL Cho 40 m3/mẻ Cho 200 m3/ngày Cho 1 năm sx Nguyên liệu chính Malt Đại mạch Đường kg kg kg kg 100 50 25 25 2163,74 1081,87 540,94 540,94 10818,71 5490,35 2704,68 2704,68 2704676,4 1352338,2 676169,1 676169,1 Các nguyên liệu khác Enzym Termamyl Enzym Neutrase Enzym Cereflo Hoa houblon viên Hoa houblon cao Men giống nuôi cấy Men sữa g g g g g l l 24,75 49,5 9,9 204,77 19,01 49,09 4,91 535,53 1071,05 214,21 4430,69 411,33 1062,18 106,22 2677,63 5355,26 1071,05 22153,46 2056,64 5310,9 531,1 669407,4 1338814,8 267762,96 5538365,83 514158,98 1327725,6 132772,56 Sản phẩm trung gian Dịch sau đường hóa Dịch nóng sau đun hoa Dịch trước lên men Bia sau lên men chính,phụ Bia đã lọc Bia nồng độ cao sau bão hòa kg l l l l l 346,81 516,93 409,91 468,82 461,78 459,48 7504,07 11185,03 8869,39 10144,05 9991,72 9941,96 37520,35 55925,13 44346,96 507202,55 49958,62 49709,79 9380088,17 13981283,6 11086738,9 12680063,8 12489654,6 12427447,1 Sản phẩm phụ, phế liệu Bã malt và gạo ẩm Bã hoa Cặn lắng Sữa men chăn nuôi CO2 thu hồi CO2 cần bổ sung kg kg kg l m3 m3 103,05 4,78 1,75 4,28 7,39 0,37 2229,73 103,43 37,86 92,61 159,9 8,01 11148,68 517,13 189,33 463,04 799,5 40,03 2787169,01 129283,53 47331,83 115760,15 199875,58 10007,3 Lượng nước công nghệ Nước dùng hồ hóa Nước dùng đường hóa Nước rửa bã l l l 99 198 300,58 2142,1 4284,21 6503,77 10710,52 21421,04 32518,86 2677629,6 5355259,2 8129716,3 TrÇn ThÞ Thu Hµ 73 MSSV: 504301019 Cân bằng sản phẩm cho bia chai 12oBx Hạng mục Đơn vị Cho 100 kg NL Cho 40 m3/mẻ Cho 200 m3/ngày Cho 1 năm sx Nguyên liệu chính Malt Đại mạch Đường kg kg kg kg 100 50 25 25 7437,85 3718,92 1859,46 1859,46 37189,24 18594,62 9297,31 9297,31 9297309,4 4648654,67 2324327,34 2324327,34 Các nguyên liệu khác Enzym Termamyl Enzym Neutrase Enzym Cereflo Hoa houblon viên Hoa houblon cao Men giống nuôi cấy Men sữa g g g g g l l 24,75 49,5 9,9 347,49 32,27 49,09 4,91 1840,87 3681,73 736,35 25845,77 2400,19 3651,24 365,12 9204,34 18408,67 3681,73 129228,88 12000,97 18256,2 1825,62 2301084,1 4602168,13 920433,6. 32307220,3 3000241,73 4564049,16 456404,91 Sản phẩm trung gian Dịch sau đường hóa Dịch nóng sau đun hoa Dịch trước lên men Bia sau lên men chính,phụ Bia đã lọc Bia nồng độ cao sau bão hòa kg l l l l l 346,81 516,93 409,91 468,82 461,78 459,48 25795,2 38448,5 30488,48 34870,12 34346,49 34175,42 128976 192242,32 152442,4 174350,6 171732,46 170877,1 32243998,6 48060581,3 38110600,8 43587645,7 42933115,1 42719277,0 Sản phẩm phụ, phế liệu Bã malt và gạo ẩm Bã hoa Cặn lắng Sữa men chăn nuôi CO2 thu hồi CO2 cần bổ sung kg kg kg l m3 m3 103,05 2,32 1,75 4,28 7,39 0,37 7664,7 172,56 130,16 318,34 549,66 27,52 38323,51 862,79 650,8 1591,7 2748,28 137,6 9580877,29 215697,57 162702,9 397924,84 687071,16 34400,04 Lượng nước công nghệ Nước dùng hồ hóa Nước dùng đường hóa Nước rửa bã l l l 99 198 300,58 7363,46 14726,94 22356,68 36817,34 73634,7 111783,4 9204336,26 18408672,5 27945852,5 TrÇn ThÞ Thu Hµ 74 MSSV: 504301019 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 4.1. Phân xưởng nấu Theo kế hoạch sản xuất của nhà máy và dựa vào tính cân bằng sản phẩm trên cơ sở tháng sản xuất cao nhất của năm để tính khối lượng nguyên liệu cần dùng từ đó chọn thiết bị thích hợp cho từng khâu. Theo kế hoạch tháng sản xuất cao nhất là 5 triệu lít/tháng, mỗi tháng sản xuất 25 ngày, mỗi ngày sản xuất là 200.000 lít, mỗi ngày nấu 5 mẻ do đó mỗi mẻ sản xuất được 40.000 lít. Nhà máy sản xuất bia từ nấu và lên men nồng độ cao 14oBx sau đó pha loãng dịch bia này thành 60% bia chai và 40% bia hơi theo yêu cầu. 4.1.1. Nguyên liệu dùng cho một mẻ bia cao độ 14oBx Lượng malt 4352,75 kg Lượng đại mạch 2176,37 kg Lượng đường 2176,37 kg Enzym Termamyl 2154,61 g Enzym Neutrase 4309,22 g Enzym Cereflo 861,84 g Hoa houblon dạng viên 53846,1 g Hoa houblon dạng cao 5000,44 g Men giống nuôi cấy 4273,53 lít Men sữa 427,35 lít Nước dùng hồ hóa 8618,44 lít Nước dùng đường hóa 17236,88 lít CO2 cần bổ sung 32,21 m3 Nguyên liệu dùng cho sản xuất mỗi mẻ bia phải được định lượng bằng cân, ống đong, ... sao cho phù hợp với từng loại. 4.1.2. Cân nguyên liệu Lượng malt tối đa cho một ngày sản xuất là: TrÇn ThÞ Thu Hµ 75 MSSV: 504301019 4352,75 x 5 = 21763,73 (kg) Lượng đại mạch tối đa cho một ngày sản xuất là: 2176,37 x 5 = 10881,87 (kg) Lượng đường tối đa cho một ngày sản xuất là: 2176,37 x 5 = 10881,87 (kg) Tổng lượng nguyên liệu cần nghiền là: 21763,73 + 10881,87 = 32645,6 (kg) Tổng lượng nguyên liệu cần dùng trong một ngày sản xuất là: 21763,73 + 10881,87 + 10881,87 = 43527,47 (kg) Nguyên liệu được cân từng mẻ, từng loại riêng biệt nên ta chọn cân cho toàn bộ dây chuyền, năng suất của cân mã lớn nhất là 500 ± 0,5 kg. 4.1.3. Máy nghiền malt Nếu nghiền ẩm thì phải nghiền từng mẻ và do đó khi tính năng suất máy nghiền phải tính theo từng mẻ, nếu nghiền khô thì có thể tính cho cả ngày. Ở nhà máy này em sử dụng máy nghiền ẩm để nghiền malt do đó phải tính theo từng mẻ. Lượng malt tối đa cho một mẻ là 4352,75 (kg). Thời gian làm việc của máy là 4h/ca, ngày làm việc 3 ca, ngày nghiền 5 mẻ, thời gian nghiền mỗi mẻ là 2,4h. Hệ số sử dụng máy là 0,75. Vậy lượng malt nghiền trong 1h là: 4352,75 / (2,4 x 0,75) = 2418,19 (kg/h) Chọn máy nghiền malt với các thông số kỹ thuật sau: − Năng suất 2500kg/h − Số đôi trục là 2 − Công suất động cơ: 6 kw − Tốc độ quay của roto là: 450 vòng/phút − Kích thước: 2000 x 2000 x 1800 mm − Số lượng là 1 máy 4.1.4. Máy nghiền đại mạch TrÇn ThÞ Thu Hµ 76 MSSV: 504301019 Lượng đại mạch tối đa cho một mẻ sản xuất là: 2176,37 (kg). Thời gian làm việc của máy là 4h/ca, mỗi ngày làm việc 3 ca, thời gian nghiền mỗi mẻ là 2,4h, hệ số sử dụng máy là 0,75. Vậy lượng đại mạch nghiền trong 1h là: 2176,37 / (2,4 x 0,75) = 1209,09 (kg/h). Vậy ta chọn máy nghiền búa để nghiền đại mạch có các đặc tính sau: − Năng suất là 1500kg/h. − Công suất động cơ: 6kw/h. − Chiều rộng của buồng máy là 400 mm. − Tốc độ quay của rô to là 1000 vòng/phút. − Kích thước lỗ sàng: 3,6 mm. − Kích thước: 2000 x 1600 x 1000 mm. − Số lượng là 1 chiếc. 4.1.5. Chọn nồi hồ hóa Lượng đại mạch sử dụng cho một mẻ nấu lớn nhất là 2176,37 (kg), tổn thất khi nghiền là 1%. Vậy lượng đại mạch còn lại trong nồi hồ hóa là: 2176,37 x 0,99 = 2154,61 (kg) Lượng nước cho vào nồi hồ hóa so với nguyên liệu là 4 : 1 Vậy lượng nước cho vào nồi hồ hóa là: 2154,61 x 4 = 8618,42 (kg) Khối lượng hỗn hợp cho vào nồi hồ hóa là: 2154,61 + 8618,42 = 10773,03 (kg) Khối lượng riêng của hỗn hợp là d = 1,08 kg/l. Vậy thể tích của hỗn hợp là: 10773,03 / 1,08 = 9975,03 (lít) = 9,98 (m3) Hệ số sử dụng nồi là 0,7. Vậy thể tích thực của nồi là: Vt = 9975,03 / 0,7 = 14250,05 (lít) = 14,25 (m3) TrÇn ThÞ Thu Hµ 77 MSSV: 504301019 Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi hồ hóa là thiết bị hai vỏ, thân hình trụ, đường kính là D, chiều cao H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1 và h2. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ, phía dưới đáy được bố trí cánh khuấy tương ứng làm sao cánh khuấy luôn hoạt động tốt, khuấy trộn đều không lắng xuống đáy tránh gây cháy. Ta có: H = 0,6D h1 = 0,2D h2 = 0,15D Thể tích nồi được tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh Vt = /4 + [ + 3(D/2)2]/6 + [ + 3(D/2)2]/6 Vt = 0,61D3 = 14,25 (m3) Î D= = 2,85 (m) Chọn D = 2,9 m = 2900 mm. Vậy H = 2,9 x 0,6 = 1,74 (m) h1 = 2,9 x 0,2 = 0,58 (m) h2 = 2,9 x 0,15 = 0,44 (m) Chiều cao toàn bộ của thiết bị là: Ht = H + h1 + h2 = 1,74 + 0,58 + 0,44 = 2,76 (m) Bề dày thép chế tạo là: = 5 mm, phần vỏ dầy 50 mm. Vậy đường kính ngoài của thiết bị hồ hóa là: Dn = D + (50 x 2) = 2900 + (50 x 2) = 3000 (mm) = 3 (m) Gọi Hl là chiều cao phần 2 vỏ: Hl = 0,8H = 0,8 x 1,74 = 1,392 (m) Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1m. Khi đó chiều cao tổng thể của nồi sẽ là: 2,76 + 1 = 3,76 (m) Chọn cánh khuấy cong có đường kính bằng 0,8D = 0,8 x 2,9 = 2,32 (m) TrÇn ThÞ Thu Hµ 78 MSSV: 504301019 Số vòng quay của cánh khuấy là 30 vòng/phút. Động cơ cánh khuấy là 7 kw. Diện tích bề mặt truyền nhiệt lấy bằng 0,5 m2/m3 dịch. Vậy ta có diện tích bề mặt truyền nhiệt là: F = 9,98 x 0,5 = 4,99 (m2) Vậy ta chọn nồi hồ hóa có các thông số sau: Đường kính trong (mm) Đường kính ngoài (mm) Chiều cao toàn bộ nồi (mm) Chiều cao phần hai vỏ (mm) Khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị (mm) Chiều cao tổng thể của thiết bị (mm) Bề dày thép chế tạo (mm) Đường kính cửa sửa chữa (mm) Đường kính cửa quan sát (mm) Đường kính cánh khuấy (mm) Số lượng nồi (chiếc) 2900 3000 2760 1392 1000 3760 5 450 400 2320 1 TrÇn ThÞ Thu Hµ 79 MSSV: 504301019 4.1.6. Chọn nồi đường hóa Lượng dịch cháo bơm sang nồi đường hóa (bay hơi 5%) là: 10773,03 x 0,95 = 10234,37 (kg) Lượng malt sử dụng cho một mẻ nấu lớn nhất là 4352,75kg. Tổn thất nghiền là 1%. Vậy lượng malt cho vào nồi đường hóa là: 4352,75 x 0,99 = 4309,22 (kg) Lượng nước cho vào nồi đường hóa so với nguyên liệu theo tỷ lệ là: 4 : 1. Vậy lượng nước cho vào nồi đường hóa là: 4309,22 x 4 = 17236,89 (kg) Khối lượng hỗn hợp cho vào nồi đường hóa là: 4309,22 + 17236,89 + 10234,37 = 31780,48 (kg) Khối lượng riêng của hỗn hợp là d = 1,08(kg/l). Vậy thể tích của hỗn hợp: 31780,48 / 1,08 = 29426,37 (lít) = 29,43 (m3). Hệ số sử dụng nồi là 0,75. Vậy thể tích thực của nồi là: Vt = 29426,37 / 0,75 = 39235,16 (lít) = 39,24 (m3) Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi đường hóa là thiết bị hai vỏ, thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1 và h2. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ, phía dưới đáy được bố trí cánh khuấy tương ứng làm sao cánh khuấy luôn hoạt động tốt khuấy trộn đều không lắng xuống đáy tránh gây cháy. H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D. Thể tích nồi được tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh Vt = /4 + [ + 3(D/2)2]/6 + [ + 3(D/2)2]/6 Vt = 0,61D3 = 39,24 (m3) Ö D = = 4,00 (m) Vậy H = 4 x 0,6 = 2,4 (m) = 2400 (mm) h1 = 4 x 0,2 = 0,8 (m) = 800 (mm) TrÇn ThÞ Thu Hµ 80 MSSV: 504301019 h2 = 4 x 0,15 = 0,6 (m) = 600 (mm) Chiều cao toàn bộ của thiết bị là: Ht = H + h1 + h2 = 2,4 +0,8 + 0,6 = 3,8 (m) Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1 (m) Chiều cao tổng thể của thiết bị là: 3,8 + 1 = 4,8 (m) Bề dày thép chế tạo là 5 (mm), phần vỏ dày 50 (mm). Vậy đường kính ngoài của thiết bị đường hóa là: 4000 + (50 x 2) = 4100 (mm) = 4,1 (m) Gọi Hl là chiều cao phần hai vỏ: Hl = 0,8H = 0,8 x 2,4 = 1,92 (m) Chọn cánh khuấy cong có đường kính cánh khuấy = 0,8D = 0,8 x 4 = 3,2 (m). Số vòng quay của cánh khuấy là 30 vòng/phút. Động cơ cánh khuấy là 8kw. Diện tích bề mặt truyền nhiệt lấy = 0,5 m2/m3 dịch. F = 29,43 x 0,5 = 14,715 (m2) Vậy ta chọn nồi đường hóa có các thông số như sau: Đường kính trong (mm) Đường kính ngoài (mm) Chiều cao toàn bộ nồi (mm) Chiều cao phần hai vỏ (mm) Khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị (mm) Chiều cao tổng thể của thiết bị (mm) Bề dày thép chế tạo (mm) Đường kính cửa sửa chữa (mm) Đường kính cửa quan sát (mm) Đường kính cánh khuấy (mm) Số lượng nồi (chiếc) 4000 4100 3800 1920 1000 4800 5 450 400 3200 1 TrÇn ThÞ Thu Hµ 81 MSSV: 504301019 4.1.7. Chọn thùng lọc Khi dùng thùng lọc thì 1kg nguyên liệu sẽ cho 1,2 lít bã còn chứa nhiều nước. Vậy lượng bã lọc sẽ là: (2154,61 + 4309,22) x 1,2 = 7756,6 (l) = 7,76 (m3). Muốn quá trình lọc xảy ra bình thường thì chiều cao của lớp bã phải vào khoảng 0,4 − 0,6 (m). Chọn h = 0,5m Diện tích đáy của thùng lọc sẽ là: S = 7,76 / 0,5 = 15,52 (m2) Lượng dịch đường đem đi lọc là 27,95 (m3). Chiều cao lớp dịch trong thùng là: 27,95 / 15,52 = 1,8 (m) Hệ số đổ đầy của thùng chỉ 70%. Do đó chiều cao thực phần trụ của thùng (đã cả khoảng cách giữa đáy và sàng lọc, thường khoảng cách đó là 10−15 mm). Hthực= (1,8 / 0,7) + 0,015 = 2,6 (m) Vậy đường kính thùng lọc là S = D2/4 → D = = = 4,44 (m) TrÇn ThÞ Thu Hµ 82 MSSV: 504301019 Chọn D = 4,5 (m) = 4500 (mm) Chọn thiết bị là nồi hai vỏ, thân hình trụ, đáy bằng, bên trong có cánh khuấy với số vòng quay là 6 vòng/phút, đường kính cánh khuấy d = 0,9D = 0,9 x 4500 = 4050 (mm). Động cơ cánh khuấy là 4kw. Chiều cao phần đỉnh là h2 = 0,15D = 0,15 x 4500 = 675 (mm) Đặc tính kỹ thuật của thùng lọc là: Diện tích lọc (m2) 15,66 Đường kính thùng lọc (mm) 4500 Chiều cao phần trụ (mm) 2600 Chiều cao lớp bã (mm) 500 Chiều cao phần đỉnh (mm) 675 4.1.8. Chọn nồi nấu hoa Thể tích dịch sau khi nấu hoa của một mẻ là: 42582,92 (lít) Trong quá trình nấu tổn thất do bay hơi là 5% so với tổng lượng dịch trước khi nấu. Vậy thể tích của dịch trước khi nấu là: 42582,92 / 0,95 = 44824,12 (lít) = 44,82 (m3) Hệ số đổ đầy thùng là 75%. Vậy thể tích thực của thùng là: TrÇn ThÞ Thu Hµ 83 MSSV: 504301019 Vt = 44,82 / 0,75 = 59,76 (m3) Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi nấu hoa là thiết bị hai vỏ, thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1 và h2. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ, phía dưới đáy được bố trí cánh khuấy tương ứng làm sao cánh khuấy luôn hoạt động tốt khuấy trộn đều không lắng xuống đáy tránh gây cháy. H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D. Thể tích nồi được tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh Vt = /4 + [ + 3(D/2)2]/6 + [ + 3(D/2)2]/6 Vt = 0,61D3 = 59,76 (m3) Ö D = = 4,61 (m) Chọn D = 4,7 (m) = 4700 (mm) Vậy H = 4,7 x 0,6 = 2,82 (m) = 2820 (mm) h1 = 4,7 x 0,2 = 0,94 (m) = 940 (mm) h2 = 4,7 x 0,15 = 0,7 (m) = 700 (mm) Chiều cao toàn bộ của thiết bị là: Ht = H + h1 + h2 = 2820 + 940 + 700 = 4460 (mm) Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1 (m) Chiều cao tổng thể của thiết bị là: 4,46 + 1 = 5,46 (m) Bề dày thép chế tạo là 5 (mm), phần vỏ dày 50 (mm). Vậy đường kính ngoài của thiét bị nấu hoa là: 4700 + (50 x 2) = 4800 (mm) = 4,8 (m) Gọi Hl là chiều cao phần hai vỏ: Hl = 0,8H = 0,8 x 2820 = 2256 (mm) Chọn cánh khuấy cong có đường kính cánh khuấy = 0,8D = 0,8 x 4,7 = 3,76 (m) Số vòng quay của cánh khuấy là 30 vòng/phút. Động cơ cánh khuấy là 9,5kw. Diện tích bề mặt truyền nhiệt lấy = 0,5 m2/m3 dịch. TrÇn ThÞ Thu Hµ 84 MSSV: 504301019 F = 44,82 x 0,5 = 22,41 (m2) Vậy ta chọn nồi nấu hoa có các thông số sau: Đường kính trong (mm) Đường kính ngoài (mm) Chiều cao toàn bộ nồi (mm) Chiều cao phần hai vỏ (mm) Khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị (mm) Chiều cao tổng thể của thiết bị (mm) Bề dày thép chế tạo (mm) Đường kính cửa sửa chữa (mm) Đường kính cửa quan sát (mm) Đường kính cánh khuấy (mm) Số lượng nồi (chiếc) 4700 4800 4460 2256 1000 5460 5 450 400 3760 1 4.1.9. Chọn thùng lắng xoáy Lượng dịch đem làm lạnh và lắng xoáy mỗi mẻ là 42582,92 (lít) = 42,58 (m3). Thể tích sử dụng thùng là 80%. Vậy thể tích thực của thùng là: TrÇn ThÞ Thu Hµ 85 MSSV: 504301019 42,58 / 0,8 = 53,22 (m3) Chọn thùng lắng xoáy thân hình trụ, đáy bằng, đường kính D, chiều cao H = 0,6D, đỉnh hình nón có chiều cao h = 0,15D. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ. Thể tích thùng được tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđỉnh Vt = /4 + [h2 + 3(D/2)2]/6 Vt = 0,532D3 = 53,22 (m3) D = = 4,64 (m) Chọn D = 4,7 (m) = 4700 (mm) Vậy H = 0,6 x 4700 = 2820 (mm) h = 0,15 x 4700 = 705 (mm) Chiều cao toàn bộ của thiết bị là: Ht = H + h = 2820 + 705 = 3525 (mm) Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1 (m). Vậy chiều cao tổng thể của thiết bị là 3525 + 1000 = 4525 (mm) Bề dày thép chế tạo là 5mm, phần vỏ dày 50mm. Vậy đường kính ngoài của thùng lắng xoáy là: 4700 + (50 x 2) = 4800 (mm) Vậy ta chọn thùng lắng xoáy có các thông số sau: Đường kính trong (mm) Đường kính ngoài (mm) Chiều cao toàn bộ nồi (mm) Khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị (mm) Chiều cao tổng thể của thiết bị (mm) Bề dày thép chế tạo (mm) Số lượng nồi (chiếc) 4700 4800 3525 1000 4525 5 1 TrÇn ThÞ Thu Hµ 86 MSSV: 504301019 4.1.10. Thiết bị đun nước nóng Sau mỗi mẻ nấu ta phải vệ sinh bằng nước nóng, mỗi mẻ cần lượng nước vệ sinh tương đương 2% thể tích thiết bị. Lượng nước nóng cần dùng cho quá trình rửa bã của một mẻ là: 26166,97 (lít) = 26,17 (m3). Vậy lượng nước nóng cần dùng cho phân xưởng nấu là: 0,02 x (14,25 + 39,24 + 59,76 +53,22) + 26,17 = 29,5 (m3) Hệ số sử dụng thùng nước nóng là 80%. Vậy thể tích thực của thùng đun nước nóng là: Vthùng = 29,5 / 0,8 = 36,87 (m3) Chọn thiết bị đun nước nóng là nồi hai vỏ, thân hình trụ, đun bằng hơi nước gián tiếp, đường kính D, chiều cao H, đáy bằng, nắp hình chỏm cầu có chiều cao h. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ. H = 2D; h = 0,15D Thể tích nồi được tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđỉnh Vt = /4 + [h2 + 3(D/2)2]/6 Vt = 1,63D3 = 36,87 (m3) TrÇn ThÞ Thu Hµ 87 MSSV: 504301019 D = = 2,83 (m) Chọn D = 2,9 (m) = 2900 (mm) Vậy H = 2 x 2900 = 5800 (mm) h = 0,15 x 2900 = 435 (mm) Chiều cao toàn bộ của thiết bị là: Ht = H + h = 5800 + 435 = 6235 (mm) Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1 (m). Vậy chiều cao tổng thể của thiết bị là 6235 + 1000 = 7235 (mm) Bề dày thép chế tạo là 5mm, phần vỏ dày50mm. Vậy đường kính ngoài của thùng đun nước nóng là: 2900 + (50 x 2) = 3000 (mm) Gọi Hl là chiều cao phần hai vỏ: Hl = 0,8H = 0,8 x 5800 = 4640 (mm) Diện tích bề mặt truyền nhiệt lấy = 0,5 m2/m3 dịch. F =29,5 x 0,5 = 14,75 (m2) Vậy ta có thiết bị đun nước nóng với các thông số kỹ thuật sau: Đường kính trong (mm) Đường kính ngoài (mm) Chiều cao toàn bộ nồi (mm) Chiều cao phần hai vỏ (mm) Khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị (mm) Chiều cao tổng thể của thiết bị (mm) Bề dày thép chế tạo (mm) Số lượng nồi (chiếc) 2900 3000 6235 4640 1000 7235 5 1 4.1.11. Chọn thiết bị vận chuyển nguyên liệu Chọn gầu tải để vận chuyển nguyên liệu sau khi nghiền xong lên nồi nấu. Gàu tải làm việc mỗi ngày 5 mẻ, mỗi mẻ 1 giờ, hệ số sử dụng thiết bị là 0,8. TrÇn ThÞ Thu Hµ 88 MSSV: 504301019 Do nguyên liệu sử dụng giữa malt và nguyên liệu thay thế là 50/50 nên ta tính năng suất gầu tải theo lượng malt. Vậy năng suất gầu tải là: 4352,75 / 0,8 = 5440,94 (kg/h) Chọn gầu tải có năng suất là 5500 kg/h. Số lượng là 3 chiếc. 4.1.12. Chọn bơm Ta lấy bơm bơm dịch từ nồi nấu hoa chuyển sang làm chuẩn để tính công suất cho toàn bộ dây chuyền. Thể tích dịch đường đem đi lắng xoáy là: 42582,92 (lít) = 42,58 (m3) Thời gian bơm dịch là 15 phút, hệ số sử dụng bơm là 80%. Năng suất bơm là: N = (42,58 x 60) / (15 x 0,8) = 212,9 (m3/h) Sử dụng bơm có năng suất là 220 (m3/h) Bơm 1: bơm từ nồi hồ hóa sang nồi đường hóa. Bơm 2: bơm từ nồi đường hóa sang thùng lọc. Bơm 3: bơm dịch từ thùng lọc sang nồi nấu hoa. Bơm 4: bơm dịch từ nồi nấu hoa sang thùng lắng xoáy. Bơm 5: bơm dịch từ thùng lắng xoáy sang thiết bị làm lạnh nhanh. 4.1.13. Chọn thiết bị làm lạnh nhanh Chọn thiết bị làm lạnh nhanh hai cấp: − Cấp 1: làm lạnh dịch đường sơ bộ bằng nước thường. − Cấp 2: làm lạnh dịch đường xuống nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men bằng chất tải lạnh là glycol. Lượng dịch đường sau khi lắng (tính cho 100kg nguyên liệu với tổn thất 2,5%) là: 508,71 x 0,975 = 495,99 (lít) Lượng dịch đường cần làm lạnh một mẻ là: 495,99 x 40000/459,48 = 43178,76 (lít) = 43,18 (m3) Thời gian làm lạnh là 55 phút, hệ số sử dụng thiết bị là 80%. TrÇn ThÞ Thu Hµ 89 MSSV: 504301019 Vậy năng suất thực của máy là: Nt = (43,18 x 60) / (55 x 0,8) = 58,88 (m3/h) Vậy ta chọn thiết bị làm lạnh nhanh kiểu tấm bản có đặc tính kỹ thuật là: − Năng suất 60 m3/h. − Nhiệt độ đầu vào của dịch là 90oC. − Nhiệt độ đầu ra của dịch ở cấp 1 là 35 − 40oC − Nhiệt độ đầu ra