Đồ án Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít-Năm
Bia là loại nước giải khát lên men rất được ưa chuộng hiện nay trên thị trường ở nước ta cũng như trên toàn thế giới. Bia có độ cồn nhẹ ( hàm lượng cồn khoảng 3% ÷ 6%), có ga ( hàm lượng lượng CO2 khoảng 3 ÷ 4 gam/lít), có bọt mịn, xốp và có hương vị rất đặc trưng. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là Matl đại mạch và hoa hublon. Bia đem lại giá trị dinh dưỡng (một lít bia cung cấp khoảng 400 đến 450 kcal). Trong bia có chứa các hợp chất dinh dưỡng như: Chất đạm: Đặc biệt là đạm hòa tan chiếm 8% ÷ 10% chất tan bao gồm protein, peptit, aminoaxit. Gluxit: gluxit tan, trong đó có khoảng 70% là dextrin, pentosan – sản phẩm caramen hóa. VItamin: Chủ yếu là vitamin nhóm B (1,6) Ngoài ra, trong bia còn chứa một lượng các enzim khác nhau. Đặc biệt CO2 hòa tan trong bia có tác dụng làm giam nhanh cơn khác cho người uống bia, dúp tiêu hóa nhanh thức ăn và kính thích ngon miệng, giảm mệt mỏi, tăng sự tỉnh táo nếu sủ dụng một liều lượng thích hợp, là nước uống thích hợp cho mỗi bữa tiệc, liên hoan. bầu bạn. Theo nghiêm cứu của các nhà khoa học, bia ra đời từ khoảng 7000 năm trước công nguyên, bắt dầu từ bộ lạc cư trú ven bờ sông Lưỡng Hà. Sau đó được truyền qua châu lục khác nhờ con đường trao đổi, buôn bán giữa các bộ lạc. Trong quá trình tìm kiếm nguyên liệu tăng cường chất lượng cho bai, người ta thấy hoa Houlon mang lại cho bia hương vị rất đặc biệt và còn nhiều đặc tính quý giá. Hiện nay, hoa Houlon vẫn là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành sản xuất bia. Đến thế kỷ thứ XIX cuốn sác về bia được xuất bản đã đưa nghành sản xuất bia vào ánh sáng khoa học. Cùng với sự phát triển của loài người, công nghệ và quy trình sản xuất bia đang ngày một hoàn thiện hơn. Nước ta là một nước nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. Vì vậy, nhu cầu về nước giải khát là rất lớn. Ngành công nghiệp nước giải khát nói chung và ngành bia hiện nay nói riêng rất phát triển cả về quy mô sản lượng và chất lượng. Ở nước ta, bia chỉ mới xuất hiện vào khoảng 100 năm trước đây. Cho đến nay ngành sản xuất bia vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển. mặt khác, đi cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội và tốc độ tăng dan số như hiện nay thì nhu cầu về bia ngay một tăng cao. Hiện nay chiếm lĩnh thị trường trong nước là hai tập đoàn lớn sản xuất bia là SABECO và HABECO, nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu của thị trường về số lượng cũng như chũng loại, hương vị. Hơn nữa ngành sản xuất bia là ngành có đóng góp lớn cho nền kinh tế quốc dân, là một ngành sản xuất có lợi nhuận lớn và khả năng thu hồi vốn nhanh. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, nên việc xây dựng thêm các nhà máy bai với cơ cấu chặt chẽ cùng với thiết bị, công nghệ hiện đại cung cấp cho thị trường trong nước và hướng tới xuất khẩu loại bia có chất lượng cao, giá thanh phù hợp là rất cần thiết với tình hình thực tại. Trong bản đồ án này của em, em trình bay bản thiết kế nhà máy bia với năng suát 25triệu lít/ năm. Là một nhà máy có năng suất trung bình, phù hợp với điều kiện nên kinh tế nước ta và nên kinh tế thế giới đang biến động phức tạp. Với công suất này sẻ tạo tiền đè kinh tế, kỹ thuật và kinh nghiệm quản lý đẻ phát triển một nhà máy với công suất lớn hơn trong tương lai.
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít-Năm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hàm lượng CO2 đạt tới 4,5g/l. Lượng CO2 cần để bão hoà 1015,2 lít bia sau lọc là: (4,5 – 2).1015,2 = 2538(g) ≈ 2,54(kg)
Thể tích CO2 cần để bão hoà thêm là:
* Bảng 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
136,0 kg
9066,7 kg
54,4 tấn
4080 tấn
2
Gạo
34,0 kg
2266,7 kg
13,6tấn
1020tấn
3
Nước nấu cháo
203,0 lít
13,5 m3
81,28 m3
6090 m3
4
Nước đường hoá
514,2 lít
34,28m3
205,68m3
15426 m3
5
Nước rửa bã
631,4 lít
42,1 m3
252,6m3
18942 m3
6
Bã malt
151,1 kg
10,1 tấn
60,44 tấn
4533 tấn
7
Hoa viên
260,9 g
17,4 kg
104,32 kg
7,83 tấn
8
Cao hoa
65,2 g
4,35 kg
26,08 kg
1956 kg
9
Dịch bột gạo
243,6 kg
16,24 tấn
97,44 tấn
7308tấn
10
Dịch cháo
233,2 kg
15,54 tấn
93,28 tấn
6996 tấn
11
Dịch malt
876,0 kg
58,4 tấn
350,4tấn
26280 tấn
12
Dịch đường
847,2 kg
56,48 tấn
338,88tấn
25416 tấn
13
Dịch lọc
1327,5 kg
85,8tấn
540tấn
39825 tấn
14
Dịch đường houblon hoá
1159,1 lít
77,3m3
464m3
34773 m3
15
Dịch đi lên men
1084,9 lít
72,33m3
433,92m3
32547 m3
16
Bia tươi
1030,6 lít
68,7m3
412,32m3
30918 m3
17
Bia sau lọc
1015,2 lít
67,68m3
406,08m3
30456 m3
18
Bia trước chiết bock
1010,1 lít
67,34m3
404m3
30303 m3
19
Men nhân trực tiếp
108,5 lít
7,23 lít
43,4 m3
3255 m3
Men tái sử dụng
10,8 lít
720 lít
4,32 m3
324 m3
* Bảng các nguyên liệu phụ, sản phẩm phụ tương ứng bia hơi:
TT
Tên nguyên liệu
1000 lít
1 mẻ
1 ngày
1 năm
1
Acid lactics
75 g
5 kg
30,08 kg
2250 kg
2
NaCl
200 g
13,33 kg
80 kg
6000 kg
3
Diatomide (mỗi loại)
0,8 kg
53,33 kg
320 kg
24000 kg
4
Vinyl polypyriolidone
250 g
16,67 kg
100 kg
7500 kg
5
Men kết lắng
20 lít
1333 lít
8000 lít
600m3
6
Men tái sử dụng
5 lít
333,3 lít
2000 lít
150m3
7
Men thải bỏ
15 lít
1000 lít
9375 lít
450m3
8
CO2 thoát ra
16,91 m3
1127m3
6764m3
507300 m3
9
CO2 có thể thu hồi
11,83 m3
788,6m3
4732m3
354900m3
10
CO2 cần để bão hoà
1,39 m3
92,67 m3
556 m3
41700m3
III. Hoá chất vệ sinh:
1. Hóa chất vệ sinh các nồi nấu:
Các hoá chất dùng để vệ sinh các nồi nấu là: dung dịch NaOH 2%, dung dịch HNO3 0,1%, dung dịch nước clo 10%.
Căn cứ theo nhịp độ nấu: Giữa các mẻ nấu trong ngày chỉ cần vệ sinh các nồi nấu bằng nước nóng. Trong các khoảng nghỉ dài vệ sinh các nồi nấu bằng hoá chất tẩy rửa, khử trùng. Thể tích dung dịch các hoá chất cần sử dụng cho một lần vệ sinh định kì khoảng 8% thể tích nồi nấu lớn nhất ( là nồi hoa) theo đó thể tích các dung dịch vệ sinh là: 0,08 × 30,4 = 2,43(m3), tức khối lượng dung dịch khoảng 2430kg. Lượng các hoá chất cần sử dụng tương ứng là:
NaOH dạng hạt khan: 2% × 2430 = 48,6(kg NaOH)
Dung dịch acid nitric đậm đặc (63%): 0,1% × 2430 / 63% = 3,86(kg HNO3 63%)
Bột Cloramin: 10% ×2430 =243(kg cloramin)
Định kì 1 tuần vệ sinh các nồi nấu 1 lần thì theo lịch sản xuất một năm cần vệ sinh khoảng 50 lần, khi đó lượng hoá chất tiêu hao là:
NaOH: 50 × 48,6 = 2430(kg NaOH)
HNO3 63%: 50 × 3,86=193 (kg HNO3 63%)
Cloramin: 50 × 243 =12150 (kg cloramin)
2. Hóa chất vệ sinh các thiết bị lên men, tàng trữ bia:
Các hoá chất dùng để vệ sinh các thiết bị lên men là: dung dịch NaOH 2%, dung dịch Trimeta HC 2%, dung dịch P3 oxonia 0,5%.
Theo nhịp độ sản xuất mỗi ngày sản xuất phải vệ sinh một tank lên men, ngoài ra còn phải vệ sinh hệ thống nhân men hay tái sử dụng men kết lắng và các tank tàng trữ. Thể tích các dung dịch CIP cần sử dụng một ngày bằng khoảng 8% thể tích một tank lên men: 8% × 140,8 = 11,3(m3)
Lượng hoá chất cần để vệ sinh hệ thống lên men một ngày là:
NaOH: 2% × 11300= 226(kg NaOH)
Trimeta HC: 2% × 11300 = 226(kg Trimeta HC)
P3 oxonia: 0,5% ×11300= 56,5(kg P3 oxonia)
Một năm tương ứng với 300 ngày sản xuất cần lượng hoá chất vệ sinh là:
NaOH: 300 × 266 = 67800(kg NaOH)
Trimeta HC: 300 × 226= 67800(kg Trimeta HC
P3 oxonia: 300 56,5 = 16950(kg P3 oxonia)
► Tổng lượng NaOH cần để vệ sinh cho cả nhà máy một năm là:
243+67800 =70230(kg NaOH)
Bảng tổng kết các hoá chất tẩy rửa, sát trùng cần dùng:
TT
Tên hoá chất
1 năm
1
NaOH
70230 kg
2
HNO3 63%
193 kg
3
Cloramin
1215000 kg
4
Trimeta HC
67800 kg
5
P3 oxonia
16950 kg
PHẦN IV: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
I. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu
Theo kế hoạch sản xuất một mẻ nấu của bia hơi và bia chai cùng cho sản lượng bia thành phẩm như nhau, chỉ khác là nấu bia chai sử dụng nhiều nguyên liệu hơn bia hơi (trừ lượng nước rửa bã). Do đó ta tính toán thiết bị chủ yếu theo bia chai.
1. Cân, gầu tải
* Cân: Nguyên liệu được cân theo từng mẻ.
Chọn cân hoa loại 5 kg.
Chọn cân gạo và malt lót có khả năng cân cao nhất 500kg, độ chính xác 0,5kg, có kích thước: dài 1m, rộng 0,8m, cao 1m.
Cân malt dùng 3 cân điện tử được gắn với xylo; xylo có kích thước: đường kính 0,8m, cao 1,5m, đáy côn 60˚ chứa được khoảng 500kg malt; kết quả cân khối lượng malt được tính là trị số trung bình do 3 cân đưa ra.
* Gầu tải: Chọn gầu tải có năng suất vận chuyển 4500 kg/h có thông số kỹ thuật:
Kích thước: rộng 0,5m, cao 2 – 4m
Vận tốc kéo 1,2 – 1,4m/s
Công suất động cơ 0,8kW
2. Máy nghiền
* Máy nghiền gạo: Một mẻ nấu sử dụng 695 kg gạo. Chọn 2 máy nghiền gạo giống nhau là máy nghiền búa có năng suất 1500kg/h có các thông số kỹ thuật:
Kích thước buồng nghiền: đường kính 500mm, chiều rộng 200mm
Kích thước máy: dài 1,85m, rộng 1,6m, cao 1,65m
* Máy nghiền malt: Một mẻ nấu lượng malt cần nghiền là 2775kg. Chọn 2 máy nghiền malt ướt giống nhau là máy ngiền trục có công suất 4000kg/h có các thông số kỹ thuật:
Vật liệu chế tạo: thép không gỉ chịu mài mòn
Kích thước thiết bị: dài 1,m, rộng 0,8m, cao 3,2m
Kích thước trục nghiền: đường kính 250mm, dài 600mm
Số đôi trục: 2
Khoảng cách giữa 2 trục: 1,25m
Nước ngâm malt có nhiệt độ 65˚C, lượng nước dùng để ngâm 60l/100kg. Tổng thời gian ngâm và nghiền không quá 30 phút. Khi đó thuỷ phần của hạt tăng lên 20%.
3. Nồi hồ hoá
Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá là ứng với một mẻ nấu: 18,213 tấn.
Ta chọn 3 thiết bị nồi hồ hóa giống nhau
Khối lượng riêng của hỗn hợp dịch bột là 1,07(tấn/m3)
Thể tích của hỗn hợp trong 1 nồi hồ hoá là: = 4,65(m3)
Thể tích sử dụng của nồi là 75%, thể tích của nồi cần đạt là: = 6,20(m3)
* Chọn thiết bị hồ hoá là thiết bị thân hình trụ, đáy chỏm cầu, nắp nón, làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D.
Thể tích nồi:
V = Vtrụ + Vđáy = =
= 0,554D3
Ta có: 0,554D3 = 6,20(m3). Suy ra: D = 2,24m.
Quy chuẩn: D = 2,2m. H = 1,32 m; h1 = 0,44m; h2 = 0,33m.
Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài thùng: Dng = 2,6m.
Thể tích thực của nồi là: V = 0,554D3 = 0,554.2,233 = 5,9(m3).
Chiều cao phần 2 vỏ: H2vỏ = 0,8.D =1,76m
Chọn cánh khuấy có đường kính: d = 0,8D = 1,76m, tốc độ khuấy 32v/ph.
Lấy diện tích bề mặt truyền nhiệt 0,5m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi hồ hoá là 4,65m3, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi là:
F = 0,5.4,65 ≈ 2,3(m2)
4. Nồi đường hoá
Tổng khối lượng dịch trong nồi đường hoá ứng với một mẻ nấu là:17,88 tấn.
Ta chọn 3 thiết bị nồi đường hóa giống nhau.
Dịch bột có khối lượng riêng là 1,08(tấn/m3), thể tích dịch trong nồi đường hoá là: = 16,56(m3)
Thể tích sử dụng của nồi là 75%, thể tích của nồi cần đạt là:
=22,0(m3)
* Chọn thiết bị đường hoá là thiết bị thân hình trụ, đáy chỏm cầu, nắp nón làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D.
Thể tích nồi:
V = Vtrụ + Vđáy = =
= 0,554D3
Ta có: 0,554D3 = 22,07m3. Suy ra: D = 3,42m.
Quy chuẩn: D = 3,4m. H = 2,04m; h1 = 0,68m; h2 = 0,51m.
Thể tích thực của nồi: V = 0,554D3 = 0,554.3,433 = 21,8(m3).
Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài là: Dng = 3,6m.
Chiều cao phần hai vỏ: H2vỏ = 0,8D = 2,72m.
Chọn cánh khuấy có đường kính: d = 0,8D = 2,72m. Tốc độ khuấy 32v/ph.
Diện tích bề mặt truyền nhiệt 0,5m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi đường hoá là 16,56m3, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi là:
F = 0,5.16,56 ≈ 8,3(m2)
5. Thùng lọc đáy bằng
Thùng đáy bằng, thân trụ, nắp nón h2 = 0,15D.
Khối lượng bã malt và gạo tương ứng với một mẻ nấu là: 3,05 tấn
Ta chọn 3 thiết bị thùng lọc đáy bằng giống nhau.
Khối lượng bã malt và gạo ở 1 thùng lọc tương ứng với 1 mẻ nấu:
= 1,01(m3)
Khối lượng riêng của bã là: 0,75 tấn/m3
Thể tích bã là: = 4,07(m3)
Chọn chiều cao lớp bã là: 0,4m
Diện tích đáy lọc: = 10,2(m2)
Đường kính thùng lọc là: D ≈ 3,6(m)
Quy chuẩn: D = 3,6m. Lớp vỏ bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của thùng là: Dng = 3,8m.
Nắp nón: h2 = 0,15D = 0,54m.
Diện tích đáy lọc thực tế:
Khối lượng dịch còn lại sau đường hoá: 17,30tấn
Khối lượng chất chiết có trong dịch đường sau đun hoa là:
= 2510(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:= 2561(kg)
Hàm lượng chất chiết trong dịch đường sau đường hoá là:
x 100%= 14,8%
Khối lượng riêng của dịch đường sau đường hoá là: 1,06 tấn/m3
Thể tích riêng của dịch đường sau đường hoá là: = 16,32(m3)
Chiều cao của lớp dịch lọc trong nồi: hd = = = 1,6(m)
Thể tích sử dụng của thùng là 70%, chiều cao thân trụ của thùng là:
Ht = = = 2,29(m)
Đáy giả cách đáy thật 2cm, chiều cao thùng phần thân trụ của thùng là:
H = Ht + 0,02 = 2,29 + 0,02 = 2,31(m)
Thể tích thực của nồi: .
Hệ thống cào bã quay với tốc độ 16v/ph.
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 được thiết kế có đường kính 30cm được đóng mở bằng động cơ điện. Bã xả ra được vít tải đẩy sang xylo chứa.
6. Nồi nấu hoa
Ta chọn 3 nồi nấu hoa giống nhau
Dịch sau nấu hoa ở một nồi có thể tích: 19,69 m3
Quá trình đun hoa thể tích dịch giảm 10% do nước bay hơi, thể tích dịch trước đun hoa: =22,18 m3
Thể tích sử dụng của nồi là 70%, thể tích của nồi cần đạt là: = 31,68 m3
* Chọn thiết bị đun hoa là thiết bị thân hình trụ, đáy chỏm cầu, nắp nón làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D.
Thể tích nồi:
V = Vtrụ + Vđáy = =
= 0,554D3
Ta có: 0,554D3 = 31,68m3
Suy ra: D = 3,85m. Quy chuẩn: D = 3,8m.
Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của nồi hoa: Dng = 4,0m.
H = 2,28m; h1 = 0,76m; h2 = 0,55m.
Chiều cao phần 2 vỏ: H2vỏ = 0,8D = 3,04(m). `
Thể tích thực của nồi: V = 0,554D3 = 30,04(m3).
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. Diện tích trao đổi nhiệt 0,5m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi hoa là 22,18m3. Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: F = 0,5.22,18 ≈ 11,1(m2)
7. Thùng lắng xoáy
Đáy bằng hơi nghiêng 3 - 5˚, thân trụ H = 0,8D, nắp nón h2 = 0,15D.
Thể tích thùng: V = = 0,628D3
Thể tích dịch sau đun hoa: 19,69m3
Ta chọn 3 thùng lắng xoáy giống nhau
Thể tích dịch sau đun hoa tương ứng với 1 thùng: =6,56 m3
Hệ số đổ đầy của thùng là 75%, thể tích thùng cần đạt là: = 8,75 m3
Ta có: 0,628D3 = 35,4m3. Suy ra: D = 3,4m
Quy chuẩn: D = 3,4m. H = 2,7m; h2 = 0,51m.
Thành thùng dày 5mm, đường kính ngoài thùng: Dng = 3,41m
Thể tích thực của thùng: V = 0,628D3 = 0,628.3,433 = 24,7(m3).
8. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí
* Chọn thiết bị lạnh nhanh giống nhau là thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản có năng suất 15m3/h có các thông số kỹ thuật:
Số cấp: 1
Chất tải nhiệt: nước, nhiệt độ đầu vào của chất tải nhiệt: 2˚C
Kích thước máy: dài 2000mm, rộng 700mm, cao 1600mm
Số vỉ: 171
* 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...
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 = 0,1D.
Thể tích thùng là: = = 1,178D3
Một mẻ nấu bia chai lượng nước sử dụng là:
Nước nấu cháo: 4,15 m3
Nước đường hoá: 10,9 m3
Nước rửa bã: 8,81 m3
Nước vệ sinh khoảng 8% thể tích nồi lớn nhất là nồi hoa:
0,08.30,4 = 2,43 (m3)
Tổng cộng lượng nước cần dùng trong một mẻ nấu bia chai là:
4,15 + 10,49 + 8,81 +2,43 = 25,88(m3)
Như vậy lượng nước cần sử dụng cho một mẻ nấu lớn nhất là 25,88 m3 tính theo bia chai. Ta lấy mỗi thùng chứa lượng nước dùng đủ cho 1 mẻ nấu, tức là chứa được: 1 x 100,52 =25,88(m3)
Thể tích chứa của thùng 85%, thể tích thùng cần đạt:25,88/ 0,85 = 21,99(m3)
Ta có: 1,178D3 = 60,89m3 Suy ra: D = 3,73m.
Quy chuẩn: D = 3,8m. H = 5,7m; h2 = 0,38m.
Thể tích thực của thùng: V = 1,178D3 = 1,178.3,83 = 122,3(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 = 4,0m.
10. Hệ thống cip nấu
Hệ thống CIP nấu gồm: 1 thùng NaOH 2% nóng, 1 thùng nước clo 10%, 1thùng HNO3 0,1%.
Chọn thùng CIP làm bằng thép không gỉ, thân trụ H = 1,5D, đáy cầu: h1 = 0,1D, nắp cầu h2 = 0,1D. Thể tích mỗi thùng:
V = = = 1,218D3
Lượng CIP rửa thường bằng 5 – 8% thể tích thùng. Ta tính cho thùng nấu hoa là thùng có thể tích lớn nhất 30,4 m3, thể tích sử dụng của thùng là 80% thì thể tích các thùng CIP cần đạt: 0,08.30,4/0,8 = 3,04(m3).
Ta có: 1,218D3 = 3,04(m3) Suy ra: D =1,36 (m).
Quy chuẩn: D = 1,4m. H = 2,1m; h1 = 0,14m; h2 = 0,14m.
Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218D3 = 1,218.1,43 = 3,34(m3)
Các thùng có thành dày 5mm, đường kính ngoài của các thùng: Dng = 1,41m
II. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men
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 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,5D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D
Thể tích hữu ích của thiết bị là:
Vhi = = = 1,405D3
Lấy thể tích phần trống của thiết bị chiếm 15% tổng thể tích có thể chứa của thùng, ta có: Vtr = =
Suy ra: h3 = 0,316D
Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,653D3
Ứng với một mẻ nấu thể tích dịch đưa đi lên men là: 18,68m3
Ta sử dụng thùng lên men có thể chứa được lượng dịch ứng với 6 mẻ nấu, tức là có thể tích hữu ích đạt: 6 x 18,68 = 112,08(m3)
Ta có: 1,405D3 = 112,08(m3) Suy ra: D = 4,30(m)
Quy chuẩn: D = 4,4m; h1 = 3,81m; h2 = 6,6m; h3 = 1,39m; h4 = 0,44m
Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,653D3 = 1,653.4,43 = 140,8(m3)
Tank lên men có lớp áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của tank là: Dng = 4,6m
Một ngày nấu lượng dịch đường được chứa vào 1 tank lên men. chu kì lên men kéo dài 21 ngày đối với sản phẩm bia chai cộng với thời gian lọc, vệ sinh ...Do đó số tank lên men cùng sử dụng là 22 tank, cộng với 2 tank dự trữ thì số tank lên men cần là 24 tank.
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 = 0,1D. 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 = 0,866D
Thể tích hữu ích của thiết bị là:
Vhi = = = 1,012D3
Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr = = 0,2Vhi
Suy ra: h3 = 0,258D
Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,215D3
Thể tích hữu ích của thiết bị bằng 1/10 thể tích dịch lên men trong 1 tank lên men: 0,1.112,08 = 11,208(m3)
Ta có: Vhi = 1,012D3 = 11,21(m3) Suy ra: D = 2,23(m)
Quy chuẩn: D = 2,2m; h1 =1,91m ; h2 = 2,2m; h3 = 0,57m; h4 = 0,22m
Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,215D3 = 1,215.2,23 = 12,9(m3)
Thùng nhân giống có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 2,4m.
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 = 0,1D. 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 = 0,866D
Thể tích hữu ích của thiết bị là:
Vhi = = = 1,012D3
Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr = = 0,2Vhi
Suy ra: h3 = 0,258D
Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,215D3
Thể tích hữu ích của thiết bị bằng 1/3 thể tích dịch nhân men cấp II: 11,21/3 = 3,74(m3)
Ta có: 1,012D3 = 3,74(m3) Suy ra: D = 1,55(m)
Quy chuẩn: D = 1,6m; h1 = 1,39m; h2 = 1,6m; h3 = 0,41m; h4 =0,16 m
Thể tích thực của thiết bị: V = 1,215D3 = 1,215.1,63 =5,0(m3)
Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kinh ngoài của thiết bị là: Dng = 1,8m.
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 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,2D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D
Thể tích hữu ích của thiết bị là:
Vhi = = = 1,169D3
Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/4 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr = = 0,25Vhi
Suy ra: h3 = 0,372D
Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,462D3
Lượng sữa men kết lắng ứng với 1000l bia là 20l, với 1 tank lên men có thể tích dịch là 112,08m3 thì thể tích sữa men kết lắng là:
= 2241,6(l)
Thể tích hữu ích của thiết bị rửa men phải gấp 2 lần thể tích men thu hồi, tức là khoảng: 2.2241,6 = 4483,2(l)
Ta có: 1,169D3 = 4,48(m3) Suy ra: D = 1,57(m)
Quy chuẩn: D = 1,6m; h1 = 1,39m; h2 = 1,92m; h3 = 0,60m; h4 =0,16 m
Thể tích thực của thiết bị: V = 1,462D3 = 1,462.1,63 = 6,0(m3)
Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 1,8m.
5. Thiết bị hoạt hoá 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 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,2D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D
Thể tích hữu ích của thiết bị là:
Vhi = = = 1,169D3
Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/4 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr = = 0,25Vhi
Suy ra: h3 = 0,372D
Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,462D3
Thiết bị phải chứa được lượng dịch bằng 1/100 thể tích dịch lên men ứng với 1 tank lên men: 0,01.112,08 = 1,12(m3)
Ta có: 1,169D3 = 1,12(m3) Suy ra: D = 0,99(m)
Quy chuẩn: D = 1,m; h1 = 0,87m; h2 = 1,2m; h3 = 0,37m; h4 = 0,1m
Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,462D3 = 1,462.13 = 1,5(m3)
Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 1,2m
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 = 1,5D, đáy cầu: h1 = 0,1D, nắp cầu h2 = 0,1D. Thể tích mỗi thùng:
V = = = 1,218D3
Lượng CIP rửa thường bằng 5-8% thể tích thùng. Ta tính cho 1 tank lên men có thể tích 140,8(m3), hệ số sử dụng của các thùng CIP là 80% thì thể tích mỗi thùng cần đạt: = 14,08(m3)
Ta có: 1,218D3 = 14,08(m3) Suy ra: D = 2,26(m)
Quy chuẩn: D = 2,2m; H =3,3 m; h1 =0,22 m; h2 =0,22 m
Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218D3 = 1,218.2,23 =13,0(m3)
Các thùng có thành dày 5mm, đường kính ngoài của các thùng: Dng = 2,21m
III. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện:
1. Thiết bị lọc trong bia
Để lọc trong bia ở đây ta chọn 2 thiết bị lọc ống inox hoạt động luân phiên, ngoài ra để lọc tinh sản phẩm bia chai sử dụng thêm 1 thiết bị lọc ống xốp có cùng năng suất.
* Thiết bị lọc ống inox: Chọn máy Filtrox của Đức sản xuất có các thông số kỹ thuật:
Năng suất: 25 – 180 lít/h Áp suất làm việc tối đa 6at
Thùng lọc: đường kính 60cm, cao 1,5m, dung tích 455l, có 44 ống lọc đường kính 2,5cm, trên ống lọc có khoan lỗ đường kính 0,04µm, tổng bề mặt lọc là 8,4m2Thùng bột có dung tích 140l, tốc độ khuấy 90v/ph, tốc độ bơm định lượng 200l/h.
* Thiết bị lọc ống xốp: Chọn máy lọc của Đức sản xuất có các thông số kỹ
thuật:
Năng suất: 25 – 180 l/h
Áp suất làm việc tối đa 6at
Kích thước: đường kính 60cm, cao 1,0m.
2. Thùng tàng trữ và bão hoà CO2
Để tàng trữ, bão hoà CO2 và ổn định bia sau lọc ta sử dụng 4 thùng chứa 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 hai tank lên men cũng chính là ứng với một ngày nấu là: 104,69(m3), do đó mỗi tank tàng trữ phải chứa được: 104,69/4 = 26,17 (m3). Ta có: Vhi = 1,035D3 = 26,17(m3) Suy ra: D = 2,93(m)
Quy chuẩn: D = 3,0m; h1 = 0,3m; h2 = 0,3m; H = 4,5m
Thể tích thực của thiết bị: V = 1,218D3 = 1,218.3,033 = 32,9(m3)
Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị: Dng = 3,2m
3. Hệ thống chiết bock
Lượng bia hơi lớn nhất một ngày sản xuất là : 100000(l)
Chọn bock có dung tích 50(l) thì số bock sử dụng trong ngày là:
100000/50 = 2000(bock)
* Máy rửa bock:
Ngày làm việc 12h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất của máy rửa bock cần đạt: = 209(bock/h)
Chọn máy rửa bock có thông số kỹ thuật:
Năng suất: 215 bock/h
Kích thước: 1,5m × 2,2m × 2,1m
Nhiệt độ nước nóng: 50 – 55˚C
Tổn hao nước nóng: 6 m3/h ở 0,4 at
Tổn hao nước nguội: 2 m3/h ở 0,4 at
Công suất động cơ: 2,5 kW
* Máy chiết bock:
Ngày làm việc 12h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy chiết bock cần đạt: = 10417(l/h)
Chọn máy chiết bock thông số kỹ thuật:
Năng suất 11000 l/h
Kích thước máy: 4,15m × 1,6m × 3,85m
Số vòi chiết: 3
Khoảng cách giữa 2 vòi: 1,4m
Công suất: 0,8 kW
Áp suất dư: 0,7 at
4. Hệ thống chiết chai
Lượng bia chai lớn nhất một ngày sản xuất là 400000(l)
Chọn chai có dung tích 450ml thì số chai cần dùng một ngày là:
=222223(chai)
Ngày làm việc 24h, hệ số sử dụng máy là 0,8 .Vậy năng suất máy chiết chai cần đạt:
= 11575(chai/h)
* Chọn máy rửa chai có thông số kỹ thuật:
Năng suất:15000 chai/h
Kích thước: 6,5m × 3,44m × 2,8m
Thể tích bể chứa kiềm: 8m3
Đường kính van xối kiềm: 35mm
Chu kì một vòng: 12,9 phút
Thời gian nghỉ: 1,9 phút
Số bơm: 2 chiếc
Năng suất bơm: 10 m3/h
Công suất động cơ: 7kW
* Chọn máy chiết chai có thông số kỹ thuật:
Năng suất: 15000 chai/h
Kích thước: 3,5m × 2,m × 3,2m
Áp suất khí nén: 2,5 bar
Áp suất nước cấp của bơm cao áp: 1 – 2 bar
Áp suất CO2 vào: 2,5 – 3 bar
Độ chân không: 0,85 – 0,97 bar
* Chọn thiết bị thanh trùng là hầm thanh trùng (tunel) có thông số kỹ thuật:
Năng suất: 15000 chai/h
Kích thước 18m × 2,7m × 2,2m
Công suất lắp đặt 4,1kW, sử dụng điện áp 3 pha: 400V, 50Hz
Áp suất khí nén: 6 – 7 bar, 150 l/ph
Hơi 3 – 4 bar, 6 – 8 m3/h
Tiếng ồn: < 70db
Thông số hoạt động:
Tốc độ băng tải chính: 0,339 m/ph
Nhiệt độ đầu vào: 4˚C
Nhiệt độ nước cấp: 18˚C
Nhiệt độ nước đầu ra: 25 – 36˚C
Chu kì chai vào ra khỏi máy là: 62 phút
Chu kì hoạt động: 60 phút.Trong đó thời gian gia nhiệt 27 phút, giữ nhiệt 10 phút, hạ nhiệt 23 phút.
Hầm thanh trùng có 8 khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau.
Gia nhiệt 4→19˚C bằng nước 28˚C
Gia nhiệt 19→33˚C bằng nước 42˚C
Gia nhiệt 33→47˚C bằng nước 48˚C
Gia nhiệt 47→64˚C bằng nước 64˚C
Giữ nhiệt 64˚C bằng nước 68˚C
Hạ nhiệt 64→59˚C bằng nước 62˚C
Hạ nhiệt 59→49˚C bằng nước 40˚C
Hạ nhiệt 49→36˚C bằng nước 32˚C
* Chọn máy dán nhãn có thông số kỹ thuật:
Năng suất: 15000 chai/h
Kích thước máy: 3,56m × 1,2m × 1,5m
Tốc độ quay: 15 v/ph
Công suất động cơ: 0,8 kW
Trọng lượng máy: 300 kg
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:
= 579(két/h)
Chọn máy xếp két có thông số kỹ thuật:
Năng suất: 1000 két/h
Kích thước máy: 1,5m × 1m × 2,5m
* Chọn máy rửa két có thông số kỹ thuật:
Năng suất: 1000 két/h
Kích thước máy: 4m × 0,7m × 1,5m
* Các thiết kế và trang bị phụ trợ:
Các nồi nấu, tank, thùng chứa đều được thiết kế các đường ống vào ra, quả cầu CIP, cửa để quan sát, vệ sinh, cấp hoá chất. Các thiết bị có vỏ áo hơi được trang bị đồng hồ đo áp suất hơi, cảm biến đo nhiệt độ nấu. Các tank lên men, nhân men… được trang bị đồng hồ đo áp lực CO 2, cảm biến đo nhiệt độ. Các thiết bị có kích thước và khối lượng không quá lớn được thiết kế các chân đỡ bằng thép, các thiết bị có kích thước và khối lượng lớn như tank lên men, thùng chứa nước… được đặt trên bệ bê tông. Các vị trí thao tác trên cao được thiết kế sàn thao tác thấp hơn khoảng 75cm, có cầu thang lên xuống để thuận tiện trong quá trình sản xuất.
Ngoài ra các nồi nấu còn được thiết kế ống hơi có đường kính 30cm bằng khoảng 1/10 đường kính các nồi nấu, thiết kế này nhằm mục đích tạo dòng hơi bốc lên đủ mạnh tránh sự nhiễm tạp đặc biệt là trong giai đoạn lắng xoáy.
Các thùng rửa men, hoạt hoá men, nhân men còn được trang bị cánh khuấy nhiều tầng, thùng rửa men được trang bị
Các file đính kèm theo tài liệu này:
Thiết kế nhà máy bia công suất 25 triệu lít-năm.doc
