Đồ án Thiết kế nhà máy bia công suất 100 triệu lít/năm gồm 3 loại bia: bia hơi, bia chai và bia lon

7 kg = 77 g. * Các hoá chất bổ sung trong quá trình lọc dịch bia: Bột trợ lọc: Bột trợ lọc sử dụng ở đây là diatomit ở lọc nến. Sử dụng bột trợ lọc diatomit với lượng 1,6 kg/1000 lít bia đi lọc. Sử dụng 250 g PVPP/ 1000 lít bia, PVPP được hoàn nguyên. * Lượng men giống sử dụng: Men giống nuôi cấy trực tiếp cấp bằng 10% lượng dịch đưa vào lên men: 0,1. 1090,3 = 109,03 lít Men sữa cấp bằng 1% lượng dịch đưa vào lên men: 0,01. 1090,3 = 10,9 lít Men sữa tái sử dụng 10 lần thì trong 11 chu kì lên men chỉ cần nhân men giống cho chu kì đầu còn tái sử dụng men sữa cho 10 chu kì sau. * Lượng CO2: Phương trình lên men: C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 + Q 342g 18g 184g 176g Lượng dịch trước lên men: 1090,3 lít, có độ đường 10,5˚Bx có d20 = 1,042, khối lượng dịch đường trước lên men là: 1090,3.1,042 = 1136,1 kg Khối lượng chất chiết trong dịch đường trước lên men: .1136,1 = 136,3 kg Quy về đường maltose, trong giai đoạn lên men chính coi 55% lượng chất chiết được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành là: 136,3.0,55 = 38,6 kg Giả sử lên men chính tổn hao thể tích dịch lên men là 3% thì thể tích bia non ứng với 1000 lít bia thành phẩm là: 1090,3.0,97 = 1057,6 lít Lượng CO2 hoà tan trong bia non là 2,5g/lít, ứng với 1057,6lít bia non là: 2,5. 1057,6= 2644 g ≈ 2,64 kg Lượng CO2 thoát ra là: 38,6 – 2,64 = 35,96 kg Ở 20˚C, 1atm, CO2 có khối lượng riêng 1,832kg/m3, thể tích của CO2 thoát ra là: = 19,6 m3 Hiệu suất thu hồi CO2 là 70%, lượng CO2 có thể thu hồi được là: 0,7.19,6 = 13,7 m3 Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4 g/lít. Trong quá trình lọc CO2 bị thất thoát một phần nên hàm lượng CO2 trong bia sau lọc vào khoảng 2 g/lít. Cuối quá trình lọc cần cấp CO2 để ép nốt lượng dịch lọc cuối đồng thời trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO2 trong bia để hàm lượng CO2 đạt tới 5,5 g/lít. Lượng CO2 cần để bão hoà 1030,8 lít bia sau lọc là: (5,5 – 2). 1020,3 = 3571,1 g ≈ 3,6 kg Thể tích CO2 cần để bão hoà thêm là: = 1,97 m3 Bảng 6. Tổng kết nguyên liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia hơi TT Tên nguyên liệu 1000 lít 1 mẻ 1 ngày 1 năm 1 Malt 116,8 kg 3698,7 kg 44,38 tấn 2336 tấn 2 Gạo 50,3 kg 1592,9 kg 19,11 tấn 1006 tấn 3 Nước nấu cháo 220,4 lít 69,79 hl 83,75 m3 4408 m3 4 Nước đường hoá 444,8 lít 140,9 hl 169,02 m3 8896 m3 5 Nước rửa bã 606,9 lít 192,2 hl 230,62 m3 12138 m3 6 Bã malt và gạo 142 kg 4,5 tấn 53,96 tấn 2840 tấn 7 Hoa viên 260,9 g 8,26 kg 99,14 kg 5218 kg 8 Cao hoa 65,2 g 2,06 kg 24,78 kg 1304 kg 9 Dịch bột gạo 275,5 kg 8,72 tấn 104,69 tấn 5510 tấn 10 Dịch cháo 264,2 kg 8,37 tấn 100,4 tấn 5284 tấn 11 Dịch malt 820,2kg 25,97 tấn 311,68 tấn 16404 tấn 12 Dịch đường 793,5 kg 25,13 tấn 301,53 tấn 15870 tấn 13 Dịch sau lọc 1258,4 kg 39,85 tấn 478,19 tấn 25168 tấn 14 Dịch đường houblon hoá 1112,6 lít 352,33 hl 422,79 m3 22252 m3 15 Dịch đường đem LM 1090,3 lít 345,3 hl 414,31 m3 21806 m3 16 Bia tươi 1035,8lít (l)l(l)1046,5 (l) 328 hl 393,6 m3 20716 m3 17 Bia sau lọc 1020,3 lít 323,1 hl 387,71 m3 20406 m3 18 Bia trước chiết bock 1015,2 lít 321,5 hl 385,78 m3 20304 m3 19 Men nhân trực tiếp 109,03 lít 3452,7 lít 41,43 m3 21806 m3 Men tái sử dụng 10,9 lít 345,2 lít 4,14 m3 218 m3 PHẦN 4 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 1. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHÂN XƯỞNG NẤU Theo kế hoạch sản xuất một mẻ nấu của bia lon, bia chai và bia hơi cùng cho sản lượng bia thành phẩm như nhau, chỉ khác là mỗi loại sử dụng lượng nguyên liệu khác nhau. Do đó ta tính toán thiết bị dựa theo loại bia sử dụng nguyên liệu nhiều hơn. 1.1. Cân và gầu tải * Cân: - Nguyên liệu được cân theo từng mẻ; - Chọn cân hoa loại 5 kg; - Lượng gạo cần dùng tối đa trong một mẻ sản xuất (bia hơi): 1592,9 kg; - Lượng malt cần dùng tối đa trong một mẻ sản xuất (bia lon): 5712,7 kg; - Vậy, chọn cân điện tử nhập tại Nhật với các thông số sau: Độ chính xác 0,1%; Khả năng cân 500 kg. * Gầu tải: Chọn gầu tải có năng suất vận chuyển 5000 kg/h có thông số kỹ thuật: Kích thước: rộng 0,5 m, cao 2 - 4 m; Vận tốc kéo 1,2 - 1,4 m/s; Công suất động cơ 0,8 kW. 1.2 Máy nghiền * Máy nghiền malt: - Lượng malt sử dụng tối đa trong một mẻ là 8569 kg. - Vậy chọn thiết bị có các thông số sau: Loại máy nghiền 2 đôi trục; Số lượng: 1; Năng suất: 2000 kg/h; Kích thước trục: 250x800 mm; Kích thước máy: 1500x1000x1000 mm. * Máy nghiền gạo: - Lượng gạo sử dụng tối đa trong một mẻ là 2389,3 kg. - Vậy chọn thiết bị có các thông số sau: Loại máy nghiền 1 đôi trục; Số lượng: 1; Năng suất: 2000 kg/h; Kích thước lỗ sàng: 0,5 - 1,5mm; Kích thước thiết bị: 600x700x1200 mm. 1.3. Nồi hồ hóa Nồi hồ hóa được tính theo sản phẩm bia hơi. Chọn thiết bị được chế tạo bằng vật liệu inox, và các vết hàn được mài phẳng đánh bóng. Thân hình trụ đáy cầu, đỉnh dạng nón, bộ phân gia nhiệt ở đáy có dạng vỏ kép. Phần vỏ được bảo ôn cách nhiệt dày 100 mm, có hệ thống cánh khuấy ở đáy nồi. Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá ứng với một mẻ nấu: 8,72 tấn. Khối lượng riêng của hỗn hợp dịch bột là 1,07 tấn/m3. Thể tích của hỗn hợp trong nồi hồ hoá là: V = = 8,15 m3 Thể tích sử dụng của nồi là 75%, thể tích của nồi cần đạt là: Vtt = = 10,87 m3 Hình 10. Nồi hồ hóa Mặt khác ta có : Vtt = Vtrụ + Vđáy = = = 0,554.D3 trong đó: H - chiều cao phần trụ, H = 0,6.D m; h1 - chiều cao phần đáy, h1 = 0,2.D m; h2 - chiều cao phần đỉnh, h2 = 0,15.D m. Mà Vtt = 10,87 m3 ; Nên D = 2,69 m. Quy chuẩn D = 2,6 m = 2600 mm. Đường kính ngoài, Dn = 2600 + 100.2 + 3.4 = 2812 mm ≈ 2800 mm. Chiều cao tổng thể của thiết bị với chiều cao chân đỡ chọn là 2 m = 2000 mm Ht = 1560 + 520 + 390 + 2000 = 4470 mm ≈ 4400 mm * Các thông số kỹ thuật của thiết bị nấu: - Số lượng: 2 - Phần thân trụ: Đường kính thân: D = 2812 mm; Chiều cao thân: H = 1560 mm; Bề dày vỏ: S = 3 mm; Bên trong có thang bằng thép không rỉ. - Nắp nồi: Đường kính nắp: D = 2600 mm; Độ côn của đỉnh: 130o; Bề dày nắp: S = 3 mm; Chiều cao: h1 = 520 mm; Nắp có cửa vệ sinh vừa người chui vào F 450 mm, cấu trúc kín phía trên có kính quan sát, phần đỉnh nắp có ống thoát hơi F300mm. - Đáy nồi: Bề dày vỏ S = 5mm; Dạng chỏm cầu ; h2 = 390 mm. - Bộ phận gia nhiệt kiểu nồi hai vỏ: Chiều cao phần 2 vỏ: H2vỏ = 0,8.D = 2,08 m. Lấy diện tích bề mặt truyền nhiệt 0,5m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi hồ hoá là 8,15 m3, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi là: F = 0,5. 8,15 = 4,08 m2 - Hệ thống cánh khuấy: cánh khuấy làm bằng inox chế tạo phù hợp với đáy cầu, đường kính D1= 0,8.D = 2080 mm, tốc độ khuấy 32 vg/phút. - Lớp bảo ôn, bảo ôn phần thân nồi và đáy nồi dày 100mm, vật liệu là bông thuỷ tinh chất lượng cao. Một đèn chiếu sáng bên trong nồi. 1.4. Nồi đường hóa Tính nồi đường hóa theo sản phẩm bia lon. Chọn thiết bị được chế tạo bằng vật liệu inox, và các vết hàn được mài phẳng đánh bóng. Thân hình trụ đáy cầu, đỉnh dạng nón, bộ phân gia nhiệt ở đáy có dạng vỏ kép. Phần vỏ được bảo ôn cách nhiệt dày 100 mm, có hệ thống cánh khuấy ở đáy nồi. Tổng khối lượng dịch bột trong nồi đường hoá ứng với một mẻ nấu: 31,44 tấn. Khối lượng riêng của hỗn hợp dịch bột là 1,07 tấn/m3. Thể tích của hỗn hợp trong nồi đường hoá là: V = = 29,38 m3 Thể tích sử dụng của nồi là 75%, thể tích của nồi cần đạt là: Vtt = = 39,18 m3. Hình 11. Nồi đường hóa Mặt khác ta có : Vtt = Vtrụ + Vđáy = = = 0,554D3 trong đó H - chiều cao phần trụ, H = 0,6.D m; h1 - chiều cao phần đáy, h1 = 0,2.D m; h2 - chiều cao phần đỉnh, h2 = 0,15.D m. Mà Vtt = 39,18 m3; Nên D = 4,14 m. Quy chuẩn D = 4,2 m = 4200 mm. Đường kính ngoài Dn = 4200 + 100.2 + 3.4 = 4412 mm ≈ 4400 mm. Chiều cao tổng thể của thiết bị với chiều cao chân đỡ chọn là 2m = 2000 mm Ht = 2520 + 840 + 630 + 2000 = 5990 mm ≈ 6000mm * Các thông số kỹ thuật của thiết bị nấu: - Phần thân trụ: Đường kính thân: D = 4412 mm; Chiều cao thân: H = 2520 mm; Bề dày vỏ: S = 3 mm; Bên trong có thang bằng thép không rỉ. - Nắp nồi: Đường kính nắp: D = 4200 mm; Độ côn của đỉnh: 130o; Bề dày nắp: S = 3 mm; Chiều cao: h2 = 630 mm; Nắp có cửa vệ sinh vừa người chui vào F 450 mm, cấu trúc kín phía trên có kính quan sát, phần đỉnh nắp có ống thoát hơi F300mm. - Đáy nồi: Bề dày vỏ S = 5mm; Dạng chỏm cầu ; h1 = 840 mm. - Bộ phận gia nhiệt kiểu nồi hai vỏ. Chiều cao phần 2 vỏ: H2vỏ = 0,8.D = 3360 mm. Lấy diện tích bề mặt truyền nhiệt 0,5m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi đường hoá là 29,38 m3, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi là: F = 0,5.29,38 = 14,69 m2 - Hệ thống cánh khuấy: cánh khuấy làm bằng inox chế tạo phù hợp với đáy cầu, đường kính D1= 0,8.D = 3360 mm, tốc độ khuấy 32 vg/phút. - Lớp bảo ôn, bảo ôn phần thân nồi và đáy nồi dày 100mm, vật liệu là bông thuỷ tinh chất lượng cao. Một đèn chiếu sáng bên trong nồi. 1.5. Thùng lọc đáy bằng Thùng đáy bằng, thân trụ, nắp nón h2 = 0,15D. Hình 12. Thùng lọc đáy bằng Khối lượng bã malt và gạo tương ứng với một mẻ nấu (tương ứng với sản phẩm bia lon) là: 5,76 tấn; Khối lượng riêng của bã là: 0,75 tấn/m3; Thể tích bã là: = 7,68 m3; Chọn chiều cao lớp bã là: 0,4m; Diện tích đáy lọc: = 19,2 m2; Đường kính thùng lọc là: D = ≈ 4,94 m; ® Quy chuẩn: D = 5 m. Lớp vỏ bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của thùng là: Dng = 5,2 m. Nắp nón: h2 = 0,15D = 0,75 m. Diện tích đáy lọc thực tế: Khối lượng dịch còn lại sau đường hoá: 30,42 tấn. Khối lượng chất chiết có trong dịch đường sau đun hoa là: = 4477,7 kg Quá trình lọc bã và đun hoa tổn thất chất chiết là 2%, khối lượng chất chiết có trong dịch đường trước lọc là: = 4569 kg; Hàm lượng chất chiết trong dịch đường sau đường hoá là: = 15% Khối lượng riêng của dịch đường sau đường hoá là: 1,06 tấn/m3; Thể tích riêng của dịch đường sau đường hoá là: = 28,7 m3; Chiều cao của lớp dịch lọc trong nồi: hd = = = 1,5 m; Thể tích sử dụng của thùng là 70%, chiều cao thân trụ của thùng là: Ht = = = 2,14 m Đáy giả cách đáy thật 2cm, chiều cao thùng phần thân trụ là: H = Ht + 0,02 = 2,14 + 0,02 = 2,16 m Chọn chiều cao chân đỡ là 2m = 2000 mm, chiều cao của thiết bị: H = 2160 + 750 + 2000 = 4910 mm ≈ 5000mm Thể tích thực của thùng: V= = 42,4 m3 Hệ thống cào bã quay với tốc độ 16 vg/phút. Lưới lọc thiết kế các khe hình nêm kích thước 0,5mm × 70mm, diện tích thoát dịch trên tổng diện tích sàn: 14%. Cửa thoát dịch hình côn với góc mở rộng. Dao cào bã được chế tạo bằng đồng thau. * Cửa xả bã: Cửa xả bã được thiết kế có đường kính 30 cm được đóng mở bằng động cơ điện. Bã xả ra được vít tải đẩy sang xylo chứa. Số lượng: 2. 1.6. Nồi nấu hoa Nồi nấu hoa tính theo sản phẩm bia lon Dịch sau nấu hoa có thể tích: 35,6 m3. Quá trình đun hoa thể tích dịch giảm 10% do nước bay hơi, thể tích dịch trước đun hoa: = 39,9 m3 Thể tích sử dụng của nồi là 70%, thể tích của nồi cần đạt là: = 57 m3 * Chọn thiết bị đun hoa: Thiết bị đun hoa được chọn là thiết bị thân hình trụ, đáy chỏm cầu, nắp nón làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6.D; h1 = 0,2.D; h2 = 0,15.D. Hình 13. Nồi đun hoa Thể tích nồi: V = Vtrụ + Vđáy = = = 0,554.D3 Ta có: 0,554D3 = 57 m3; Suy ra: D = 4,69 m. Quy chuẩn: D = 4,6 m; Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của nồi hoa: Dng = 4,8 m; H = 2,7 m; h1 = 0,9 m; h2 = 0,68 m; Chiều cao phần 2 vỏ: H2vỏ = 0,8.D = 3,6 m; Chọn chiều cao chân đỡ là 2m = 2000 mm, chiều cao thiết bị: H = 2700 + 900 + 680 + 2000 = 6280 mm ≈ 6200 mm Thể tích thực của nồi: V = 0,554.D3 = 50,5 m3; Diện tích trao đổi nhiệt 0,5m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi hoa là 39,9 m3. Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: F = 0,5.39,9 = 19,95 m2. Ngoài vỏ áo hơi thiết bị còn được thiết kế thiết bị gia nhiệt trung tâm kiểu ống chùm để tăng cường quá trình đun sôi mãnh liệt dịch đường. Số lượng: 02. 1.7. Thùng lắng xoáy Đáy bằng hơi nghiêng 1˚, thân trụ H = 0,8.D, nắp nón h2 = 0,15.D. Hình 14. Thùng lắng xoáy Thể tích thùng: V = = 0,628.D3; Thể tích dịch sau đun hoa: 35,6 m3; Hệ số đổ đầy của thùng là 75%, thể tích thùng cần đạt là: = 47,5 m3; Ta có: 0,628D3 = 47,5 m3. Suy ra: D = 4,23 m; Quy chuẩn: D = 4,2 m; H = 3,36 m; h2 = 0,63 m; Thành thùng dày 5mm, đường kính ngoài thùng: Dng = 4,21 m; Chọn chiều cao chân đỡ 2m = 2000 mm, chiều cao thiết bị: H = 3360 + 630 + 2000 = 5990 mm ≈ 6000mm Thể tích thực của thùng: V = 0,628D3 = 0,628.4,23 = 46,5 m3. Số lượng: 2. 1.8. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí Chọn thiết bị làm lạnh nhanh kiểu tấm bản hai cấp. Lượng dịch sau lắng xoáy và trước làm lạnh là: 34,884 m3. Thời gian làm lạnh nhanh là từ 1 - 1,5 h/mẻ, hệ số sử dụng của máy làm lạnh nhanh là 0,8. Năng suất của thiết bị làm lạnh: = 43 m3/h Chọn máy làm lạnh nhanh kiểu tấm bản có năng suất 43 m3/h. Kích thước máy: 2000x700x1600 mm; Chọn thiết bị sục khí có bộ phận lọc vô trùng sử dụng than hoạt tính, thiết bị sục khí vào dịch đường, các phụ kiện kèm theo: ống lưu lượng, van một chiều, van giảm áp... 1.9. Thùng nước nấu Chọn thùng chứa nước nóng và nước lạnh có thể tích như nhau, thùng thân trụ H = 1,5D, đáy bằng, nắp chỏm cầu nhô lên: h2 = 0,1.D. Thể tích thùng là: = = 1,178.D3. Một mẻ nấu bia lon lượng nước sử dụng là: Nước nấu cháo: 31,8 hl; Nước đường hoá: 221,1 hl; Nước rửa bã: 165,7 hl; Nước vệ sinh khoảng 8% thể tích nồi lớn nhất là nồi hoa: 0,08. 50,5= 4,04 m3; ® Tổng cộng lượng nước cần dùng trong một mẻ nấu bia lon là: 3,18 + 22,21 + 16,57 + 4,04 = 46 m3 Với bia chai lượng nước sử dụng là: Nước nấu cháo: 55,86 hl; Nước đường hoá: 197,1 hl; Nước rửa bã: 165,02 hl; Nước vệ sinh khoảng 8% thể tích nồi lớn nhất là nồi hoa: 0,08. 50,5= 4,04 m3; ® Tổng cộng lượng nước cần dùng trong một mẻ nấu bia chai là: 5,586 + 19,71 + 16,5 +4,04 = 45,84 m3 Với bia hơi lượng nước sử dụng là: Nước nấu cháo: 69,79 hl; Nước đường hoá: 140,9 hl; Nước rửa bã: 192,2 hl; Nước vệ sinh khoảng 8% thể tích nồi lớn nhất là nồi hoa: 0,08. 50,5= 4,04 m3; ® Tổng cộng lượng nước cần dùng trong một mẻ nấu bia hơi là: 6,979 + 14,09 + 19,22 + 4,04 = 44,329 m3 Như vậy lượng nước cần sử dụng cho một mẻ nấu lớn nhất là 46 m3 tính theo bia lon. Ta lấy mỗi thùng chứa lượng nước dùng đủ cho 1 mẻ nấu, tức là chứa được 46 m3 Thể tích chứa của thùng 85%, thể tích thùng cần đạt: = 54,1 m3; Ta có: 1,178.D3 = 54,1 m3. Suy ra: D = 3,58 m. Quy chuẩn: D = 3,6 m; H = 5,4 m; h2 = 0,36 m. Chọn chiều cao chân đỡ 1m ≈ 1000 mm, chiều cao thiết bị: H = 5400 + 360 + 1000 = 6760 mm ≈ 6800 mm Thể tích thực của thùng: V = 1,178.D3 = 1,178.3,63 = 55 m3. Ở thùng nước nóng, nước được đun nóng tới nhiệt độ 85˚C bằng hơi nước bão hoà cấp qua đường ống xoắn ruột gà. Lớp vỏ bảo ôn dày 100mm. Đường kính ngoài thùng: Dng = 3,8 m. 1.10. Hệ thống CIP Hệ thống CIP gồm 1 thùng NaOH 2% nóng, 1 thùng clo 10%, 1 thùng HNO3 0,1%. Chọn thùng CIP làm bằng thép không gỉ, thân trụ H = 1,5.D, đáy cầu: h1 = 0,1.D, nắp cầu h2 = 0,1.D. Thể tích mỗi thùng: V = = = 1,218.D3 Lượng CIP rửa thường bằng 5 - 8% thể tích thùng. Ta tính cho thùng nấu hoa là thùng có thể tích lớn nhất 50,5 m3, thể tích sử dụng của thùng là 80% thì thể tích các thùng CIP cần đạt: = 5,05 m3. Ta có: 1,218.D3 = 5,05 m3. Suy ra: D = 1,61 m. Quy chuẩn: D = 1,6 m; H = 2,4 m; h1 = 0,16m; h2 = 0,16 m. Chọn chân đỡ là 1000 mm, chiều cao thiết bị: H = 2400 + 160 + 160 + 1000 = 3720 mm Quy chuẩn: H = 3800 mm Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218.D3 = 1,218.1,63 = 5 m3. Các thùng có thành dày 5mm, đường kính ngoài của các thùng: Dng = 1,61 m. 2. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG LÊN MEN 2.1. Tank lên men Chọn tank lên men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu h4 = 0,1.D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,5.D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866.D Hình 15. Tank lên men Thể tích hữu ích của thiết bị là: Vhi = = = 1,405.D3 Lấy thể tích phần trống của thiết bị chiếm 15% tổng thể tích có thể chứa của thùng, ta có: Vtr = = Suy ra: h3 = 0,316.D; Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,653.D3; Ứng với một mẻ nấu thể tích dịch đưa đi lên men là: 34,884 m3 (bia lon và bia chai); Ta sử dụng thùng lên men có thể chứa được lượng dịch ứng với 4 mẻ nấu, tức là có thể tích hữu ích đạt: 4.34,884 = 139,5 m3; Ta có: 1,405.D3 = 139,5 m3. Suy ra: D = 4,63 m; Quy chuẩn: D = 4,6 m; h1 = 3,98 m; h2 = 6,9 m; h3 = 1,45 m; h4 = 0,46 m; Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,653.D3 = 1,653.4,63 = 161 m3; Tank lên men có lớp áo lạnh và cách nhiệt dày 100 mm, đường kính ngoài của tank là: Dng = 4,8 m; Một ngày nấu lượng dịch đường được chứa vào 3 tank lên men, chu kì lên men kéo dài 22 ngày đối với sản phẩm bia lon và bia chai. Bên cạnh đó còn cần thời gian khoảng 1 ngày để lọc dịch đường, vệ sinh tank… Do đó số tank cùng sử dụng là 69 tank, cộng với 3 tank dự trữ thì số tank lên men cần là 72 tank. 2.2. Thiết bị nhân giống cấp II Chọn thiết bị nhân giống cấp II là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1.D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866.D. Thể tích hữu ích của thiết bị là: Vhi = = = 1,012.D3 Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr = = 0,2.Vhi Suy ra: h3 = 0,258.D; Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,215.D3; Thể tích hữu ích của thiết bị bằng 1/10 thể tích dịch lên men trong 1 tank lên men: 0,1. 139,5 = 13,95 m3; Ta có: Vhi = 1,012.D3 = 13,95 m3. Suy ra: D = 2,39 m; Quy chuẩn: D = 2,4 m; h1 =2,08 m ; h2 = 2,4 m; h3 = 0,62 m; h4 = 0,24 m; Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,215.D3 = 1,215.2,43 = 16,8 m3; Thùng nhân giống có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 2,6 m. 2.3. Thiết bị nhân giống cấp I Chọn thiết bị nhân giống cấp I là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1.D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866.D. Thể tích hữu ích của thiết bị là: Vhi = = = 1,012.D3 Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr = = 0,2.Vhi → h3 = 0,258.D; Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,215.D3; Thể tích hữu ích của thiết bị bằng 1/3 thể tích dịch nhân men cấp II: = 4,65 m3 Ta có: 1,012.D3 = 4,65 m3. Suy ra: D = 1,66 m; Quy chuẩn: D = 1,6 m; h1 = 1,39 m; h2 = 1,6 m; h3 = 0,41 m; h4 = 0,39 m; Thể tích thực của thiết bị: V = 1,215.D3 = 1,215.1,63 =5 m3; Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kinh ngoài của thiết bị là: Dng = 1,8 m. 2.4. Thiết bị rửa men sữa kết lắng Chọn thiết bị rửa men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1.D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,2.D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866.D. Thể tích hữu ích của thiết bị là: Vhi = = = 1,169.D3 Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/4 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr = = 0,25.Vhi Suy ra: h3 = 0,372.D; Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,462.D3; Lượng sữa men kết lắng ứng với 1000l bia là 20 lít, với 1 tank lên men có thể tích dịch là 139,5 m3 thì thể tích sữa men kết lắng là: = 2790 lít Thể tích hữu ích của thiết bị rửa men phải gấp 2 lần thể tích men thu hồi, tức là khoảng: 2.2790 = 5580 lít; Ta có: 1,169.D3 = 5,58 m3. Suy ra: D = 1,68 m; Quy chuẩn: D = 1,6 m; h1 = 1,39 m; h2 = 1,92 m; h3 = 0,6 m; h4 = 0,16 m; Thể tích thực của thiết bị: V = 1,462.D3 = 1,462.1,63 = 5,99 m3; Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 1,8 m. 2.5. Thiết bị hoạt hóa men Chọn thiết bị hoạt hoá men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1.D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,2.D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866.D. Thể tích hữu ích của thiết bị là: Vhi = = = 1,169.D3 Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/4 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr = = 0,25.Vhi Suy ra: h3 = 0,372.D; Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,462.D3; Giả thiết thể tích của thiết bị bằng thể tích của thiết bị rửa men: Vhi=5,99 m3; Ta có: 1,169.D3 = 5,99 m3. Suy ra: D = 1,72 m; Quy chuẩn: D = 1,8 m; h1 = 1,72 m; h2 = 2,16 m; h3 = 0,67 m; h4 = 0,18 m; Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,462.D3 = 1,462.1,8 3 = 8,5 m3; Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 2 m. 2.6. Hệ thống CIP lạnh Hệ thống CIP lạnh gồm: 1 thùng NaOH 2%, 1 thùng trimeta HC 2%, 1 thùng P3 oxonia 0,5%. Chọn thùng CIP làm bằng thép không gỉ, thân trụ H = 1,5.D, đáy cầu: h1 = 0,1.D, nắp cầu h2 = 0,1.D. Thể tích mỗi thùng: V = = = 1,218.D3 Lượng CIP rửa thường bằng 5 - 8% thể tích thùng. Ta tính cho 1 tank lên men có thể tích 161 m3, hệ số sử dụng của các thùng CIP là 80% thì thể tích mỗi thùng cần đạt: = 48,3m3 Ta có: 1,218.D3 = 48,3 m3. Suy ra: D = 3,41 m; Quy chuẩn: D = 3,4 m; H = 5,1 m; h1 = 0,34 m; h2 = 0,34 m; Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218.D3 = 1,218.2,43 = 16,8 m3; Các thùng có thành dày 5mm, đường kính ngoài của các thùng: Dng = 2,41 m. 3. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG HOÀN THIỆN 3.1. Thiết bị lọc trong bia Lượng bia tươi trong một ngày là: 397,67 m3, thời gian lọc trong một ngày là 18h, hệ số sử dụng của máy là 0,8. Năng suất của máy lọc cần đạt được là: = 22 m3/h Chọn hệ thống máy lọc của hãng Krones sản xuất có các thông số kỹ thuật: Năng suất: 22 m3/h; Áp suất làm việc tối đa 6at; Thùng lọc: đường kính 1,4 m, cao 2 m, dung tích 3 m3; 3.2. Tank chứa thành phẩm Để tàng trữ bia thành phẩm sử dụng 6 tank thân trụ đường kính D, đáy cầu: h1 = 0,1D, nắp cầu: h2 = 0,1D, chiều cao thân trụ: H = 1,5D. Thể tích của thiết bị: V = = = 1,218D3 Thể tích hữu ích của thiết bị chiếm 85% tổng thể tích của thiết bị: Vhi = 0,85V = 1,035D3 Lượng bia sau lọc ứng với 1 ngày nấu là: 494,68 m3, do đó mỗi tank tàng trữ phải chứa được: = 61,8 m3 Ta có: Vhi = 1,035D3 = 61,8 m3 Suy ra: D = 3,91 m Quy chuẩn: D = 4 m; h1 = 0,4 m; h2 = 0,4 m; H = 6 m Thể tích thực của thiết bị: V = 1,218D3 = 1,218.43 = 77,9 m3 Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị: Dng = 4,2m. 3.3. Hệ thống chiết lon * Chọn dây chuyền chiết lon của hãng Krones: - Lượng bia lon lớn nhất một ngày sản xuất là 380 000 lít; - Chọn lon có dung tích 330 ml thì số lon cần dùng một ngày là: = 1 151 515 lon - Ngày làm việc 24 h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy cần đạt: = 59 975 lon/h * Chọn máy làm ướt lon có thông số kỹ thuật: Năng suất: 60 000 lon/h * Chọn máy chiết lon có thông số kỹ thuật: Năng suất: 60 000 lon/h; Kích thước: 3,5m×2m×3,2m; Áp suất khí nén: 3,3 bar; Nhiệt độ chiết: 5 - 6oC; * Chọn thiết bị thanh trùng là hầm thanh trùng có thông số kỹ thuật: Năng suất: 60 000 lon/h; Kích thước: 18m×2,7m×2,2m; Hầm thanh trùng có 2 tầng, 10 khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ của các khoang: 29,5oC®39,5oC®48,5oC®62,1oC®62,3oC®62,4oC ®62,4 oC®48,5oC®38,8oC ®28,7oC Thời gian vào ra khỏi máy là: 36 phút. * Chọn máy xếp thùng: Một két chứa được 24 lon, máy xếp thùng cần đạt năng suất: = 2499 thùng/h; Chọn máy xếp két có công suất: 2500 thùng/h. 3.4. Hệ thống chiết chai * Chọn dây chuyền chiết chai của hãng Krones. - Lượng bia chai lớn nhất một ngày sản xuất là 380000 lít; - Chọn chai có dung tích 300ml thì số chai cần dùng 1 ngày là: = 1 266 667 chai - Ngày làm việc 24 h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy cần đạt: = 65972 chai/h * Chọn máy rửa chai có thông số kỹ thuật: Năng suất: 65000 chai/h; Kích thước: 6,5m×3,44m×2,8m; Thể tích bể chứa kiềm: 8m3. * Chọn máy chiết chai có thông số kỹ thuật: Năng suất: 65000 chai/h; Kích thước: 3,5m×2m×3,2m; Nhiệt độ chiết: 1oC; Áp suất chiết 3,3 bar. * Chọn thiết bị thanh trùng là hầm thanh trùng có thông số kỹ thuật: Năng suất: 65000 chai/h; Kích thước: 18m×2,7m×2,2m; Hầm thanh trùng có 2 tầng, 9 khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ các khoang: 29,1oC®37,1oC®46,4oC®62,2oC®67,9oC®62,1oC ®47,0 oC®38,8 oC®30,2 oC. * Chọn máy dán nhãn có thông số kỹ thuật: Năng suất: 65000 chai/h; Kích thước máy: 3,56m×1,2m ×1,5m; Sử dụng keo Krones hay Eticol 6300. * Chọn máy bắn chữ có thiết bị cảm biến, điều khiển tự động. * Chọn máy xếp két: - Một két chứa được 20 chai, máy xếp két cần đạt năng suất: = 3299 két/h - Chọn máy xếp két có thông số kỹ thuật: Năng suất: 3300 két/h; Kích thước máy: 1,5m×1m×2,5m.