Đề tài Thiết kế nhà máy sản xuất bia

vật liệu khác Vật liệu tẩy rửa: xút, clozamin Vật liệu lọc: bột trợ lọc diatomit Sơ đồ hao phí trong công nghệ sản xuất bia Gạo Nghiền (hao phí 1%) Nghiền (hao phí 1%) Hồ hoá (hao phí 0,5%) Malt lót 5% Đường hoá (hao phí 0,5%) Lọc, rửa bã (hao phí 0,5%) Nấu hoa (hao phí 0,5%) ( tỷ lệ bốc hơi 10%) Lắng cặn (hao phí 1,5%) Làm lạnh(hao phí 0,5%) Lên men chính, lên men phụ (hao phí 4%) Lọc tinh(hao phí 0,5%) Thùng chứa và bão hoà CO2(hao phí 0,5%) Chiết chai(hao phí 4%) Malt Chiết book(hao phí 2%) 4.1.Tính cân bằng sản phẩm cho 1000 lít bia chai có nồng độ 120Bx 4.1.1.Tính lượng dịch trước lúc lên men Để tính tổn thất qua các quá trình ta có công thức với a là mức tổn thất qua các công đoạn + Quá trình chiết chai tổn thất 4% Lượng bia đã bão hoà CO2: + Quá trình sục khí CO2 tổn thất 0,5 - 1%, chọn 0,5% Lượng bia trước khi bão hoà: + Quá trình lọc tinh tổn thất 0,5% Lượng bia trước khi lọc: + Quá trình lên men chính, lên men phụ và tàng trữ bia tổn thất 4% Lượng dịch đường đưa vào lên men: + Quá trình làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men tổn thất 0,5% Lượng dịch đường trước khi làm lạnh: + Quá trình lắng cặn tổn thất 1,5% Lượng dịch đường trước khi lắng cặn: + Lượng dịch đường này có nồng độ 120Bx( tức là lượng chất chiết hoà tan trong đó 12%). Dịch đường 12% có khối lượng riêng r = 1,0483kg/l Lượng dịch đường khi đun hoa (trước khi lắng cặn): 1118,3 x 1,0483 = 1172,3kg Lượng chất chiết có trong dịch đường 12%: + Qúa trình nấu, rửa bã, lọc và nấu hoa tổn thất chất chiết 2,5%: Lượng chất chiết cần thiết: 4.1.2.Tính lượng malt và gạo Chọn tỷ lệ malt : gạo = 0,8 : 0,2. ãMalt: + hàm ẩm w = 7% + hệ số hoà tan: 80% + tổn thất do nghiền: 1% Gọi lượng malt cần thiết là M (kg) Lượng chất chiết thu được từ malt là: ãGạo: + hàm ẩm w = 14% + hệ số hoà tan: 90% + tổn thất do nghiền: 1% Lượng gạo cần thiết: Lượng chất chiết thu được từ gạo: + Tổng lượng chất chiết thu được từ malt và gạo: 0,737M + 0,192M = 144,29kg M = 155,32kg Lượng gạo cần thiết: + Tổn thất do nghiền 1% Lượng bột malt cần thiết: Lượng bột gạo cần thiết: + Lượng malt lót cho vào nồi hồ hoá bằng 5% so với lượng bột gạo Lượng bột malt cho vào nồi hồ hoá: Lượng malt cho vào nồi đường hoá: 153,77 – 1,922 = 151,85kgbột malt Lượng bột malt và gạo cho vào nồi hồ hoá: 38,44 + 1,922 = 40,362kg bột gạo + bột malt. 4.1.3. Tính lượng hoa houblon Lượng hoa houblon cần thiết tính theo số lít dịch đường. + Hoa cánh Dùng hoa cánh tỷ lệ 1,8g hoa houblon/1lít dịch đường Khi nấu hoa tỷ lệ nước bay hơi 10% Lượng nước trước khi nấu hoa: (bằng lượng dịch đường khi đun hoa - lượng chất chiết có trong dịch đường x 100/90) Khi nấu hoa chất chiết tổn thất 0,5% và nồng độ chất chiết tăng lên 1% Lượng chất chiết trước khi nấu hoa: Dịch đường nồng độ 11% có khối lượng riêng 1,04 Thể tích dịch đường trong nồi nấu hoa: (bằng lượng nước trước khi nấu hoa + lượng chất chiết trước khi nấu hoa chia cho khối lượng riêng) Vậy lượng hoa cần dùng: 1,8 x 1226,77 = 2208,2 hoa = 2,2082kg hoa + Hoa viên Hoa viên có lực đắng lớn gấp 2 - 2,5 lần hoa cánh Lượng hoa viên cần dùng: Vậy lượng hoa cần thiết để sản xuất 1000l bia: + dùng hoa cánh 2,2366kg + dùng hoa viên 1,1183kg 4.1.4.Tính lượng bã malt, bã gạo và bã hoa ãLượng bã malt và gạo + Tính lượng chất khô của bột malt độ ẩm malt w = 7% khối lượng bột malt 153,77kg Lượng chất khô của bột malt: + Tính lượng chất khô của gạo độ ẩm gạo w = 14% khối lượng bột gạo 38,44kg Lượng chất khô của bột gạo: + Tổng lượng chất khô của bột malt và bột gạo: 143 + 33,06 = 176,06kg chất khô + Tổng lượng bã khô của gạo và malt: = tổng lượng chất khô - tổng lượng chất chiết Tổng lượng bã khô: 176,06 – 144, 29 = 31,77kg bã khô + Độ ẩm của bã ướt 60% Lượng bã ướt: ãLượng bã hoa Khi dùng hoa cánh thì có 60% hoa không trích ly và hoà tan. Lượng bã hoa: 4.1.5. Tính lượng nước cho vào nồi hồ hoá, nồi đường hoá và nước rửa bã Lượng dịch đường trước khi nấu hoa (sau khi đường hoá và rửa bã): 1226,77l + Tổng lượng bột gạo và bột malt trong nồi hồ hoá: 40,362kg 1 kg bột gạo và bột malt ( tỷ lệ malt lót 5%) chiếm thể tích 0,75l Thể tích bột gạo và bột malt trong nồi hồ hoá chiếm: 40,362 x 0,75 = 30,272l + Tổng lượng bột malt trong nồi đường hoá: 151,85kg 1 kg bột malt chiếm thể tích 0,7l Thể tích bột malt trong nồi đường hoá chiếm: 151,85 x 0,7 = 106,3l + Độ ẩm của malt w = 7%, của gạo w = 14% Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi hồ hoá: 38,44 x 0,14 + 1,922 x 0,07 = 5,52l Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi đường hoá: 151,85 x 0,07 = 10,63l ãTính cho nồi hồ hoá + Chọn tỷ lệ nguyên liệu : nước = 1 : 5 Lượng nước cho vào nồi hồ hoá: 40,362 x 5 = 201,81 lít nước Tổng lượng dịch trong nồi hồ hoá: 201,81 + 30,272 + 5,52 = 237,6l Tổng lượng nước trong nồi hồ hoá: 201,81 + 5,52 = 207,33 lít nước + Khi hồ hoá nguyên liệu tỷ lệ nước bốc hơi 5% Lượng dịch cháo chuyển sang nồi đường hoá: (bằng tổng lượng nước trong nồi hồ hoá sau khi bốc hơi + thể tích bột gạo và bột malt trong nồi hồ hoá) ãTính cho nồi đường hoá + Chọn tỷ lệ nguyên liệu : nước = 1 : 4 Lượng nước cho vào nồi đường hoá: 151,85 x 4 = 607,4l Tổng lượng dịch trong nồi đường hoá: (bằng tổng của lượng dịch cháo chuyển sang nồi đường hoá,lượng nước cho vào nồi đường hoá,thể tích bột malt trong nồi đường hoá,lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi đường hoá) 227,24 + 607,4 + 106,3 + 10,63 = 951,57l Tổng lượng nước trong nồi đường hóa: (bằng tổng của lượng nước trong nồi hồ hoá sau khi bốc hơi,lượng nước cho vào nồi đường hoá, lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi đường hoá) + Khi đường hoá tỷ lệ nước bay hơi 4% và khi lọc tổn thất 1% Lượng nước sau khi đường hoá và lọc: + Nước dùng khi rửa bã tổn thất 5%: Lượng nước nóng cần thiết để rửa bã: 4.1.6.Tính lượng men giống cần thiết + Lượng men giống cấp II cho vào thùng lên men chiếm 10% so với lượng dịch đường Lượng men giống cấp II cần thiết: + Nếu dùng nấm men đặc: lượng nấm men đặc cần dùng 2l nấm men đặc/hl Lượng men đặc cần thiết: Vậy lượng men cần thiết cho 1000l bia: + men sản xuất: 109,6l + men đặc: 21,92l 4.1.7. Tính sản phẩm phụ ãLượng nấm men thu hồi + Lượng nấm men bẩn thu được 2l/hl dịch đường Tổng lượng nấm men thu được: + Nấm men bẩn sau khi thu hồi thì khi rây và rửa sạch để sử dụng cho lên men mẻ sau hoặc các mục đích khác 1,5l/hl dịch đường Tổng lượng nấm men sạch thu được: ãLượng CO2 thu hồi + Lượng CO2 tạo thành trong quá trình lên men: Lượng CO2 này được tạo ra là do sự chuyển hoá của các loại đường có khả năng lên men. Trong thành phần chất chiết có 50% đường maltoza, lượng đường này một phần chuyển thành rượu và CO2, một phần cò lại là đường sót và một phần chuyển thành sinh khối. Tuy nhiên lượng đường sót và chuyển thành sinh khối không nhiều, mặt khác không tính các loại đường khác tạo thành CO2. Vì vậy tính lượng CO2 tạo thành theo đường maltoza. Phương trình chuyển hoá đường maltoza thành rượu và CO2: C12H22O11 + H2O Û 4C2H5OH + 4CO2 Khối lượng một phân tử đường maltoza = 342g Khối lượng một phân tử CO2 = 44g Lượng đường maltoza tạo thành chiếm 50% khối lượng chất chiết Lượng maltoza tạo thành: Lượng CO2 tạo thành: + Hiệu suất thu hồi CO2 (khí CO2 sạch) 50% Lượng CO2 sạch thu hồi: ãLượng CO2 nạp vào bia Yêu cầu của bia thành phẩm phải có hàm lượng CO2 từ 4 – 5 g/l. Lượng CO2 còn lại trong bia sau quá trình tàng trữ khoảng 2,5 – 2,7 g/l lượngCO2 nạp vào bia sẽ từ 2,5 – 2,3 g/l. Khi nạp CO2 thì tỷ lệ ngậm CO2 của bia chỉ đạt khoảng 50%. Lượng CO2 phải nạp vào bia gấp hai lần lượng CO2 cần nạp, nên ta nạp khoảng 4 - 5g/l bia, chọn 5g/l. Tổng lượng CO2 nạp cho 1000l bia: 5 x 1000 = 5000g =5kg ãLượng O2 sạch cần cung cấp cho dịch đường sau khi làm lạnh xong Lượng O2 thích hợp là 6mg O2/l bia Lượng O2 cần thiết nạp vào dịch đường: 6 x 1096 = 6576 mg = 6,576g ãLượng bột trợ lọc diatomit Dùng khoảng 100g bột /100l bia Lượng diatomit cần thiết: ãLượng enzyme cho vào nồi hồ hoá Sử dụng enzyme Termamyl với tỷ lệ 0,05 – 0,1% so với lượng bột gạo, chọn 0,1% Thể tích khối bột gạo 38,44 x 0,75 = 28,83l Lượng enzyme cần thiết: 4.1.8.Tính hoá chất để tẩy rửa ãHoá chất để vệ sinh, tẩy rửa các nồi nấu + Dùng dung dịch xút có nồng độ 7 - 9% để tẩy rửa, chọn dung dịch có nồng độ 8%. Lượng xút sử dụng: 4 - 5l/ 1 m3 thể tích thiết bị, chọn 5l + Tổng lượng dịch qua các khâu nấu, lắng cặn: 227,24 + 951,57 + 1242,56 + 1118,3 = 3538,15l Hệ số đổ đầy trung bình của các thiết bị = 0,8 Thể tích thiết bị để sản xuất 1000l bia: Lượng xút cần dùng: 5 x 4,4227 =22,114l dung dịch xút 8% + Số lần sử dụng xút để rửa thiết bị từ 8 - 10 lần, chọn 8 lần, mỗi lần rửa hao phí 5% đ8 lần rửa hao phí 5 x 8 = 40%. Một ngày nấu 4 mẻ và khoảng sau 3 ngày ta vệ sinh một lần Lượng xút cần thiết để vệ sinh thiết bị khi sản xuất 1000l bia: ãHoá chất để tẩy rửa, sát trùng thùng lên men, hệ thống nhân men, hệ thống hoạt hoá men + Dùng hoá chất clozamin 5%, mỗi 1 m3 thể tích thiết bị dùng 5l clozamin, tỷ lệ hao phí 5%. Hệ số đổ đầy của thùng bằng 0,8 Thể tích thiết bị để lên men tạo ra 1000l bia =1,370m3 1096 – lượng dịch đường trước khi lên men Số lần sử dụng clozamin là 8 lần, sau mỗi lần lên men vệ sinh 1 lần Lượng clozamin cần thiết: 4.1.9.Tính số lượng chai, nắp chai, nhãn Tính số lượng chai + Lượng bia sản xuất trong 1 ngày: 180000l/ngày + Dùng chai: 0,5l + Coi tổn thất toàn bộ quá trình đóng chai: 4% Lượng chai cần thiết: Tính số lượng nắp chai, nhãn Lượng nắp chai bằng lượng chai = 375000 nắp Lượng nhãn bằng lượng chai = 375000 nhãn Bảng tổng kết cân bằng vật chất cho bia chai TT Lượng vật chất qua các thiết bị Đơn vị 1000 lít bia 180000l bia Cả năm 1 Malt kg 155,32 27957,6 5591520 2 Gạo kg 38,83 6989,4 1397880 3 Lượng nước cho nồi hồ hoá lít 201,81 36325,8 7265160 4 Lượng nước cho nồi đường hoá lít 607,4 109332 21866400 5 Lượng dịch trước lúc hồ hoá lít 237,6 42768 8553600 6 Lượng dịch trước lúc đường hoá lít 951,57 171282,6 34256520 7 Lượng dịch trước khi lọc lít 913,6 164448 32889600 8 Lượng dịch trước khi nấu hoa lít 1226,7 220806 44161200 9 Lượng dịch trước khi lắng xoáy lít 1118,3 201294 40258800 10 Lượng dịch trước khi lên men lít 1101,5 198270 39654000 11 Lượng bia trước khi lọc trong lít 1052,2 189396 37879200 12 Lượng bia trước khi bão hoà CO2 lít 1046,9 188442 37688400 13 Lượng bia trước khi chiết chai lít 1041,7 187506 37501200 14 Lượng nước rửa bã lít 373,29 67192,2 13438440 15 Lượng bã malt + gạo kg 79,43 14297,4 2859480 16 Lượng men giống cấp II lít 109,6 19728 3945600 17 Lượng nấm men thu hồi được lít 16,44 2959,2 591840 18 Bột trợ lọc diatomite kg 1 180 36000 19 Lượng không khí kg 0,0066 1,184 236,74 20 Lượng chế phẩm Termamyl lit 0,03 5,4 1080 21 Lượng hoa cánh kg 2,2366 402,588 80517,6 22 Lượng bã hoa w = 80% kg 1,342 241,56 48312 23 Lượng CO2 thu được kg 18,09 3256,2 651240 24 Lượng CO2 để nạp vào bia kg 5 900 180000 25 Chai cái 2083 375000 75000000 26 Nắp chai cái 2083 375000 75000000 27 Nhãn cái 2083 375000 75000000 28 Xút 8% lit 0,38 68,4 13680 29 Clozamin lit 0,08 14,4 2880 4.2.Tính cân bằng sản phẩm cho 1000 lít bia hơi có nồng độ 100Bx 4.2.1.Tính lượng dịch trước lúc lên men Để tính tổn thất qua các quá trình ta có công thức với a là mức tổn thất qua các công đoạn + Quá trình chiết book tổn thất 2% Lượng bia đã bão hoà CO2: + Quá trình sục khí CO2 tổn thất 0,5 - 1%, chọn 0,5% Lượng bia trước khi bão hoà: + Quá trình lọc tinh tổn thất 0,5% Lượng bia trước khi lọc: + Quá trình lên men chính, lên men phụ và tàng trữ bia tổn thất 4% Lượng dịch đường đưa vào lên men: + Quá trình làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men tổn thất 0,5% Lượng dịch đường trước khi làm lạnh: + Quá trình lắng cặn tổn thất 1,5% Lượng dịch đường trước khi lắng cặn: + Lượng dịch đường này có nồng độ 100Bx( tức là lượng chất chiết hoà tan trong đó 10%). Dịch đường 10% có khối lượng riêng r = 1,040kg/l Lượng dịch đường khi đun hoa (trước khi lắng cặn): 1095,4 x 1,040 = 1139,2kg Lượng chất chiết có trong dịch đường 10%: + Qúa trình nấu, rửa bã, lọc và nấu hoa tổn thất chất chiết 2,5%: Lượng chất chiết cần thiết: 4.2.2.Tính lượng malt và gạo Chọn tỷ lệ malt : gạo = 0,7 : 0,3. ãMalt: + hàm ẩm w = 7% + hệ số hoà tan: 80% + tổn thất do nghiền: 1% Gọi lượng malt cần thiết là M (kg) Lượng chất chiết thu được từ malt là: ãGạo: + hàm ẩm w = 14% + hệ số hoà tan: 90% + tổn thất do nghiền: 1% Lượng gạo cần thiết: Lượng chất chiết thu được từ gạo: + Tổng lượng chất chiết thu được từ malt và gạo: 0,737M + 0,328M = 116,84kg M = 109,7kg Lượng gạo cần thiết: + Tổn thất do nghiền 1% Lượng bột malt cần thiết: Lượng bột gạo cần thiết: + Lượng malt lót cho vào nồi hồ hoá bằng 5% so với lượng bột gạo Lượng bột malt cho vào nồi hồ hoá: Lượng malt cho vào nồi đường hoá: 108,6 – 2,35 = 106,25kgbột malt Lượng bột malt và gạo cho vào nồi hồ hoá: 47,01 + 2,35 = 49,36kg bột gạo + bột malt. 4.2.3. Tính lượng hoa houblon Lượng hoa houblon cần thiết tính theo số lít dịch đường. + Hoa cánh Dùng hoa cánh tỷ lệ 1,8g hoa houblon/1lít dịch đường Khi nấu hoa tỷ lệ nước bay hơi 10% Lượng nước trước khi nấu hoa: (bằng lượng dịch đường khi đun hoa - lượng chất chiết có trong dịch đường x 100/90) Khi nấu hoa chất chiết tổn thất 0,5% và nồng độ chất chiết tăng lên 1% Lượng chất chiết trước khi nấu hoa: Dịch đường nồng độ 9% có khối lượng riêng 1,039 Thể tích dịch đường trong nồi nấu hoa: (bằng lượng nước trước khi nấu hoa + lượng chất chiết trước khi nấu hoa chia cho khối lượng riêng) Lượng hoa cần dùng: 1,8 x 1195,6 = 2152g hoa = 2,152kg hoa + Hoa viên Hoa viên có lực đắng lớn gấp 2 - 2,5 lần hoa cánh Lượng hoa viên cần dùng: Vậy lượng hoa cần thiết để sản xuất 1000l bia: + dùng hoa cánh 2,152kg + dùng hoa viên 1,076kg 4.2.4.Tính lượng bã malt, bã gạo và bã hoa ãLượng bã malt và gạo + Tính lượng chất khô của bột malt độ ẩm malt w = 7% khối lượng bột malt 108,6kg Lượng chất khô của bột malt: + Tính lượng chất khô của gạo độ ẩm gạo w = 14% khối lượng bột gạo 46,54kg Lượng chất khô của bột gạo: + Tổng lượng chất khô của bột malt và bột gạo: 101 + 40,02 = 141,02kg chất khô + Tổng lượng bã khô của gạo và malt: = tổng lượng chất khô - tổng lượng chất chiết Tổng lượng bã khô: 141,02 – 116, 84 = 24,18kg bã khô + Độ ẩm của bã ướt 60% Lượng bã ướt: ãLượng bã hoa Khi dùng hoa cánh thì có 60% hoa không trích ly và hoà tan. Lượng bã hoa: 4.2.5. Tính lượng nước cho vào nồi hồ hoá, nồi đường hoá và nước rửa bã Lượng dịch đường trước khi nấu hoa (sau khi đường hoá và rửa bã): 1195,6l + Tổng lượng bột gạo và bột malt trong nồi hồ hoá: 49,36kg 1 kg bột gạo và bột malt ( tỷ lệ malt lót 5%) chiếm thể tích 0,75l Thể tích bột gạo và bột malt trong nồi hồ hoá chiếm: 49,36 x 0,75 = 37,02l + Tổng lượng bột malt trong nồi đường hoá: 106,25kg 1 kg bột malt chiếm thể tích 0,7l Thể tích bột malt trong nồi đường hoá chiếm: 106,25 x 0,7 = 74,38l + Độ ẩm của malt w = 7%, của gạo w = 14% Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi hồ hoá: 46,54 x 0,14 + 2,35 x 0,07 = 6,68l Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi đường hoá: 106,25 x 0,07 = 7,44l ãTính cho nồi hồ hoá + Chọn tỷ lệ nguyên liệu : nước = 1 : 5 Lượng nước cho vào nồi hồ hoá: 49,36 x 5 = 246,8 lít nước Tổng lượng dịch trong nồi hồ hoá: 246,8 + 37,02 + 6,68 = 290,5l Tổng lượng nước trong nồi hồ hoá: 246,8 + 6,68 = 253,48 lít nước + Khi hồ hoá nguyên liệu tỷ lệ nước bốc hơi 5% Lượng dịch cháo chuyển sang nồi đường hoá: (bằng tổng lượng nước trong nồi hồ hoá sau khi bốc hơi + thể tích bột gạo và bột malt trong nồi hồ hoá) ãTính cho nồi đường hoá + Chọn tỷ lệ nguyên liệu : nước = 1 : 4 Lượng nước cho vào nồi đường hoá: 106,25 x 4 = 425l Tổng lượng dịch trong nồi đường hoá: (bằng tổng của lượng dịch cháo chuyển sang nồi đường hoá,lượng nước cho vào nồi đường hoá,thể tích bột malt trong nồi đường hoá,lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi đường hoá) 277,83 + 425 + 74,38 + 7,44 = 784,65l Tổng lượng nước trong nồi đường hóa: (bằng tổng của lượng nước trong nồi hồ hoá sau khi bốc hơi,lượng nước cho vào nồi đường hoá, lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi đường hoá) + Khi đường hoá tỷ lệ nước bay hơi 4% và khi lọc tổn thất 1% Lượng nước sau khi đường hoá và lọc: + Nước dùng khi rửa bã tổn thất 5%: Lượng nước nóng cần thiết để rửa bã: 4.2.6.Tính lượng men giống cần thiết + Lượng men giống cấp II cho vào thùng lên men chiếm 10% so với lượng dịch đường Lượng men giống cấp II cần thiết: + Nếu dùng nấm men đặc: lượng nấm men đặc cần dùng 2l nấm men đặc/hl Lượng men đặc cần thiết: Vậy lượng men cần thiết cho 1000l bia: + men sản xuất: 107,36l + men đặc: 21,47l 4.2.7. Tính sản phẩm phụ ãLượng nấm men thu hồi + Lượng nấm men bẩn thu được 2l/hl dịch đường Tổng lượng nấm men thu được: + Nấm men bẩn sau khi thu hồi thì khi rây và rửa sạch để sử dụng cho lên men mẻ sau hoặc các mục đích khác 1,5l/hl dịch đường Tổng lượng nấm men sạch thu được: ãLượng CO2 thu hồi + Lượng CO2 tạo thành trong quá trình lên men: Lượng CO2 này được tạo ra là do sự chuyển hoá của các loại đường có khả năng lên men. Trong thành phần chất chiết có 50% đường maltoza, lượng đường này một phần chuyển thành rượu và CO2, một phần cò lại là đường sót và một phần chuyển thành sinh khối. Tuy nhiên lượng đường sót và chuyển thành sinh khối không nhiều, mặt khác không tính các loại đường khác tạo thành CO2. Vì vậy tính lượng CO2 tạo thành theo đường maltoza. Phương trình chuyển hoá đường maltoza thành rượu và CO2: C12H22O11 + H2O Û 4C2H5OH + 4CO2 Khối lượng một phân tử đường maltoza = 342g Khối lượng một phân tử CO2 = 44g Lượng đường maltoza tạo thành chiếm 50% khối lượng chất chiết Lượng maltoza tạo thành: Lượng CO2 tạo thành: + Hiệu suất thu hồi CO2 (khí CO2 sạch) 50% Lượng CO2 sạch thu hồi: ãLượng CO2 nạp vào bia Yêu cầu của bia thành phẩm phải có hàm lượng CO2 từ 4 – 5 g/l. Lượng CO2 còn lại trong bia sau quá trình tàng trữ khoảng 2,5 – 2,7 g/l lượngCO2 nạp vào bia sẽ từ 2,5 – 2,3 g/l. Khi nạp CO2 thì tỷ lệ ngậm CO2 của bia chỉ đạt khoảng 50%. Lượng CO2 phải nạp vào bia gấp hai lần lượng CO2 cần nạp, nên ta nạp khoảng 4 - 5g/l bia, chọn 5g/l. Tổng lượng CO2 nạp cho 1000l bia: 5 x 1000 = 5000g =5kg ãLượng O2 sạch cần cung cấp cho dịch đường sau khi làm lạnh xong Lượng O2 thích hợp là 6mg O2/l bia Lượng O2 cần thiết nạp vào dịch đường: 6 x 1073,6 = 6442 mg = 6,442g ãLượng bột trợ lọc diatomit Dùng khoảng 100g bột /100l bia Lượng diatomit cần thiết: ãLượng enzyme cho vào nồi hồ hoá Sử dụng enzyme Termamyl với tỷ lệ 0,05 – 0,1% so với lượng bột gạo, chọn 0,1% Thể tích khối bột gạo 46,54 x 0,75 = 34,91l Lượng enzyme cần thiết: 4.2.8.Tính hoá chất để tẩy rửa ãHoá chất để vệ sinh, tẩy rửa các nồi nấu + Dùng dung dịch xút có nồng độ 7 - 9% để tẩy rửa, chọn dung dịch có nồng độ 8%. Lượng xút sử dụng: 4 - 5l/ 1 m3 thể tích thiết bị, chọn 5l + Tổng lượng dịch qua các khâu nấu, lắng cặn: 277,83 + 784,65 + 1195,6 + 1095,4 = 3353,48l Hệ số đổ đầy trung bình của các thiết bị = 0,8 Thể tích thiết bị để sản xuất 1000l bia: Lượng xút cần dùng: 5 x 4,1919 =20,96l dung dịch xút 8% + Số lần sử dụng xút để rửa thiết bị từ 8 - 10 lần, chọn 8 lần, mỗi lần rửa hao phí 5% đ8 lần rửa hao phí 5 x 8 = 40%. Một ngày nấu 4 mẻ và khoảng sau 3 ngày ta vệ sinh một lần Lượng xút cần thiết để vệ sinh thiết bị khi sản xuất 1000l bia: ãHoá chất để tẩy rửa, sát trùng thùng lên men, hệ thống nhân men, hệ thống hoạt hoá men + Dùng hoá chất clozamin 5%, mỗi 1 m3 thể tích thiết bị dùng 5l clozamin, tỷ lệ hao phí 5%. Hệ số đổ đầy của thùng bằng 0,8 Thể tích thiết bị để lên men tạo ra 1000l bia =1,342m3 1073,6 – lượng dịch đường trước khi lên men Số lần sử dụng clozamin là 8 lần, sau mỗi lần lên men vệ sinh 1 lần Lượng clozamin cần thiết: 4.2.9.Tính số lượng thùng book + Lượng bia sản xuất trong 1 ngày: 180000l/ngày + Dùng thing book : 50l + Coi tổn thất toàn bộ quá trình chiết book: 2% Lượng thùng cần thiết: Bảng tổng kết cân bằng vật chất cho bia hơi TT Lượng vật chất qua các thiết bị Đơn vị 1000 lít bia 180000l bia Cả năm 1 Malt kg 109,7 19746 987300 2 Gạo kg 47,01 8461,8 423090 3 Lượng nước cho nồi hồ hoá lít 246,8 44424 2221200 4 Lượng nước cho nồi đường hoá lít 425 76500 3825000 5 Lượng dịch trước lúc hồ hoá lít 290,5 52290 2614500 6 Lượng dịch trước lúc đường hoá lít 784,65 141237 7061850 7 Lượng dịch trước khi lọc lít 749,3 134874 6743700 8 Lượng dịch trước khi nấu hoa lít 1195,6 215208 10760400 9 Lượng dịch trước khi lắng xoáy lít 1095,4 197172 9858600 10 Lượng dịch trước khi lên men lít 1079 194220 9711000 11 Lượng bia trước khi lọc trong lít 1030,7 185526 9276300 12 Lượng bia trước khi bão hoà CO2 lít 1025,5 184590 9229500 13 Lượng bia trước khi chiết chai lít 1020,4 183672 9183600 14 Lượng nước rửa bã lít 373,3 67194 3359700 15 Lượng bã malt + gạo kg 60,45 10881 544050 16 Lượng men giống cấp II lít 107,36 19325 966240 17 Lượng nấm men thu hồi được lít 16,11 2899,8 144990 18 Bột trợ lọc diatomite kg 1 180 9000 19 Lượng không khí kg 0,0065 1,17 58,5 20 Lượng chế phẩm Termamyl Lit 0,035 6,3 315 21 Lượng hoa cánh kg 2,152 387,36 19368 22 Lượng bã hoa w = 80% kg 1,291 232,38 11619 23 Lượng CO2 thu được kg 14,67 2640,6 132030 24 Lượng CO2 để nạp vào bia kg 5 900 45000 25 Thùng book Thùg 20,4 3674 183700 26 Xút 8% lit 0,36 64,8 3240 27 Clozamin lit 0,078 14,04 702 V: Tính thiết bị ãĐể tính toán thiết bị ta tính toán theo sản lượng bia cao nhất trong 1 ngày. Kế hoạch sản xuất của nhà máy Nhà máy sản xuất với công suất 45 triêu lít/năm gồm 2 loại bia chai và bia hơi: 20% bia hơi va 80% bia chai. Lập kế hoạch cho từng quý sản xuất bia chai như sau: Quý Bia chai : 36.000.000 Bia hơi : 9.000.000 1 : 20% 7.200.000 1.800.000 2 : 30% 10.800.000 2.700.000 3 : 30% 10.800.000 2.700.000 4 : 20% 7.200.000 1.800.000 Ta tính toán với tháng có sản lượng cao nhất là các tháng ở quý 2 và quý 3. Sản lượng bia chai và bia hơi trong 1 tháng là: (10.800.000 + 2.700.000)/3 = 4.500.000 lít / tháng. Mỗi tháng làm việc 25 ngày trong đó cứ 4 ngày nấu bia chai thì 1 ngày nấu bia hơI,một tháng có 20 ngày nấu bia chai và 5 ngày nấu bia hơi. Vậy sản lượng bia nấu trong 1 ngày là: 4.500.000 : 25 = 180.000 lít/ngày. Mỗi ngày nấu 4 mẻ, sản lượng nấu trong 1 mẻ là: 180.000 : 4 = 45.000 lít/mẻ. ãCác thiết bị trong phân xưởng nấu 1.Cân 2.Máy nghiền malt,nghiền gạo 3.Nồi hồ hoá 4.Nồi đường hoá 5.Thùng lọc đáy bằng 6.Nồi đun nước nóng 7.Nồi nấu hoa 8.Thùng lắng xoáy 9.Máy làm lạnh nhanh 10.Bơm 11.Máy nén khí, lọc khí ãCác thiết bị phân xưởng lên men 12.Thùng lên men 13.Máy lọc bia 14.Thùng chứa bia và bão hoà CO2 15.Thiết bị nhân men giống 16.Thiết bị hoạt hoá men 17.Hệ thống thu hồi CO2 18.Bơm ãCác thiết bị phân xưởng hoàn thiện sản phẩm 29.Máy rửa chai 20.Máy chiết chai 21.Máy chiết book 22.Máy dập nút chai 23.Máy thanh trùng 24.Máy dán nhãn 25.Máy rửa két 5.1.Tính thiết bị phân xưởng nấu 5.1.1.Cân Dựa vào bảng tổng kết cân bằng vật chất cho bia chai và bia hơi ta có: + Lượng malt lớn nhất cần dùng cho một mẻ là: 27957,6/4 = 6989kg. + Lượng gạo lớn nhất cần dùng cho một mẻ là: 8461,8/4 = 2115,5 kg. + Thời gian cân nguyên liệu : 20 phút/mẻ. + Số lượng cân: 2 cái. + Năng suất 500kg/ lượt. + Kích thước 1200´1000´1200. 5.1.2.Máy nghiền Máy nghiền malt + Lượng malt cần nghiền 1 mẻ là: 6989 kg. + Số lượng: 2 máy. + Thời gian nghiền: 60 phút/mẻ. + Mác máy: cokam. + Năng suất 4000 kg/ h. + Kích thước 1500x1500x1650. + Công suất động cơ 2 kw. Máy nghiền gạo + Khối lượng gạo cần nghiền 1mẻ: 2115 kg. + Số lượng 1 máy. + Thời gian nghiền 40 phút/mẻ. + Năng suất 3 tấn/h. + Kích thước: 1100´1000´1500. + Công suất động cơ 1,5 kW. 5.1.3.Nồi hồ hoá Sản lượng bia cao nhất 180000l/ngày. Chọn 4 mẻ nấu trong 1 ngày Lượng bia nấu 1 mẻ: ãTính và chọn các thông số cho nồi hồ hoá +Lượng bột gạo cho 1 mẻ nấu: 46,54 là lượng bột gạo cần thiết Lượng malt lót cho 1 mẻ nấu: 2,35 là lượng bột malt cho vào nồi hồ hoá. Lượng nước trong nguyên liệu 46,54 x + Lượng dịch trong nồi hồ hoá + Hệ số đổ đầy của nồi nấu cháo: 0,7 Thể tích nồi nấu cháo: m3 + Nồi hồ hoá hình trụ đỉnh cầu và đáy cầu và được làm bằng thép không gỉ. Chọn thể tích phần đáy và đỉnh bằng 15% thể tích nồi hồ hoá Thể tích thân thùng: V =18,67 x ( 1 - 0,15) = 15,87m3 V = D2H D - đường kính nồi (m) H – chiều cao nồi (m) Chọn H = 0,8D V = D3 = 15,87 D =2,72m. Lấy D = 2,8m H = 0,8D = 2,24m chiều cao phần đỉnh h1 = 0,1D = 0,1 x 2,8 =0,28m chiều cao phần đáy h2 =0,1