Đồ án Thiết kế nhà máy bia lên men dịch đường nồng độ cao, năng suất 38 triệu lít bia/năm

cần cho một năm là: Nchai = (chai) 4.2.5.2. Số lượng nhãn chai: Dùng một nhãn cho một chai bia. Chọn lượng hao hụt nhãn trong 1 năm là 3%. Lượng nhãn cần dùng cho một năm: Nnhãn = (nhãn) ≈ 86977778 (nhãn) 4.2.5.3. Két đựng chai: Nhà máy sử dụng két nhựa 20 chai/két. Trong quá trình làm việc có một số két bị hư. Chọn 2%. Do đó số lượng két cần dùng: (cái/năm) ≈ 506668 (cái/năm) 4.2.4.4. Số lượng nắp chai: Mỗi chai có một nắp. Chọn số nắp bằng số nhãn: 86977778 (cái). Bảng 4. 3. Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất (Phụ lục 1) Chương 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1. Xử lý nguyên liệu: 5.1.1. Tính silô chứa nguyên liệu: Silô dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng α = 60o, được chế tạo bằng thép, chọn hệ số chứa đầy φ = 0,9. Thể tích silô: V = VT + VN = Trong đó: VT: Thể tích phần hình trụ, m3: VN: Thể tích phần hình nón, m3: h2 h1 h H D d Hình 5.1. Xilô chứa nguyên liệu m: Khối lượng nguyên liệu cần xử lí, kg. ρ: Khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3. d : Đường kính ống tháo liệu,m. Mà: Chọn: h2 = 3D và Suy ra: (1) 5.5.1.1. Tính silô chứa malt: Malt nhập về phải đủ sản xuất trong 1 tháng. Dự tính bảo quản trong 4 silo. Theo bảng 4.3, lượng malt cần dùng trong 1 ngày là: 12267,83 (kg). Trung bình mỗi tháng làm việc 26 ngày. Vậy lượng malt bảo quản của 1 silô trong 1 tháng: (kg) Khối lượng riêng của malt: ρ = 560 (kg/m3) [7, tr 32]. Thể tích thực của silô: (m3) Từ (1) ta có:= 158,22 Suy ra: - Đường kính phần hình trụ: D = 3,95 (m) - Đường kính ống tháo liệu: d = 0,4 (m) - Chọn chiều cao ống tháo liệu: h = 0,3 (m) - Chiều cao phần hình trụ: h2 = 11,85 (m) - Chiều cao chóp: h1 = 3,07 (m) Vậy chiều cao của silô chứa: H = h1 + h2 + h = 3,07 + 11,85 + 0,3 = 15,22 (m) Số lượng: 4 silô 5.5.1.2. Tính silô chứa ngô: Theo bảng 4.3, lượng ngô cần dùng trong 1 ngày là: 6925,39 (kg). Dự tính ngô nhập về nhà máy được bảo quản trong silô khoảng 10 ngày. Lượng ngô cần bảo quản trong silô: 6925,39 × 10 = 69253,9 (kg) Khối lượng riêng của ngô: ρ = 1000÷1300 (kg/m3) [3, tr 230]. Chọn ρ = 1000. Thể tích thực của silô: (m3) Từ (1) ta có: = 76,95 Suy ra: - Đường kính phần hình trụ: D = 3,1 (m) - Đường kính ống tháo liệu: d = 0,31 (m) - Chọn chiều cao ống tháo liệu: h = 0,3 (m) - Chiều cao phần hình trụ: h2 = 9,3 (m) - Chiều cao chóp: h1 = 2,41 (m) Vậy chiều cao của silô chứa: H = h1 + h2 + h = 2,41 + 9,3 + 0,3 = 12,01 (m) Số lượng: 1 silô. 5.1.2. Máy làm sạch nguyên liệu: Theo bảng 4.3, tổng lượng nguyên liệu phải làm sạch trong 1 mẻ là: 1226,78 + 692,54 = 1919,32 (kg) ≈ 1,92 (tấn) Theo công nghệ, thời gian nấu một mẻ là 140 phút = 2,33 giờ. Chọn thời gian làm sạch 60 phút. Vậy năng suất của máy làm sạch: Ntb = = 1,92 (tấn/h) Sử dụng máy làm sạch dùng chung cho 2 loại nguyên liệu do viện nghiên cứu dầu mỡ Liên Xô thiết kế, chọn máy làm sạch 3M–2,5 [8, tr 29]: - Năng suất tối đa: N = 2,5 tấn/h - Kích thước: 220012202150 mm - Công suất điện: 4,6 kW Số thiết bị: Vậy chọn 1 thiết bị. 5.1.3. Máy nghiền nguyên liệu: 5.1.3.1. Máy nghiền malt: Theo bảng 4.3, lượng malt cần nghiền một mẻ là: 1214,52 (kg) ≈ 1,22 (tấn). Theo công nghệ, thời gian nấu 1 mẻ là:140 phút = 2,33 giờ. Do đó, chọn thời gian nghiền là 70 phút. Vậy năng suất của máy nghiền malt là: (tấn/h) Chọn máy nghiền 3M có 2 cặp trục [8, tr 90]: - Kích thước trục nghiền DL: 0,30,6 m - Vận tốc góc của trục nghiền: 38 rad/s - Năng suất một cặp trục (N): 36 tấn/ngày = 1,5 tấn/h - Công suất tối đa trên cặp trục: 10 kW - Khối lượng máy: 3050 kg - Kích thước: 170015001600 mm Số lượng thiết bị: Vậy chọn 1 thiết bị. 5.1.3.2. Máy nghiền ngô: Theo bảng 4.3, lượng ngô cần nghiền trong một mẻ là: 685,61 (kg). Tương tự như nghiền malt, chọn thời gian nghiền là 70 phút. Vậy năng suất của máy nghiền ngô là: (kg/h) ≈ 0,59 (tấn/h) Chọn máy nghiền búa mã hiệu MM-0,3 [8, tr 83]: - Năng suất: 0,2¸0,75 tấn/h - Ðường kính, chiều rộng: 300; 185 mm - Số vòng quay của rôto: 3000 vòng/phút - Vận tốc vòng của búa: 47 m/s - Số búa: 72 - Bề dày của búa: 5mm - Kích thước lỗ sàng: Ø 3; 6: 10 mm - Công suất cần thiết của rôto: 7 kW - Kích thước của máy: 110010001100 mm - Khối lượng: 340 kg Số lượng thiết bị: Vậy chọn 1 thiết bị. 5.1.4. Tính bunke: Bunke có thể tích đủ để chứa lượng nguyên liệu sản xuất 1 mẻ, dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng = 60o, được chế tạo bằng thép, chọn hệ số chứa đầy . D H h2 h1 d h Hình 5.2. Bunke chứa nguyên liệu α Thể tích bunke chứa là: V = VT + VN = Trong đó: VT: Thể tích phần hình trụ, m3: VN: Thể tích phần hình nón, m3: m: Khối lượng nguyên liệu cần chứa, kg. : Khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3. d: Đường kính ống tháo liệu, m. D: Đường kính bunke, m. Mà: Chọn: , m và m Suy ra: (m3) 5.1.4.1. Bunke chứa mal: Theo bảng 4.3, lượng malt cần chứa 1 mẻ là: 1214,52 (kg). Khối lượng riêng của malt: 560 (kg/m3) [7, tr 32]. Vậy thể tích của bunke chứa malt là: (m3) Do đó: V = 2,41 Suy ra: - Đường kính bunke chứa malt: D = 1,25 (m) - Ðường kính ống tháo liệu: d = 0,2 (m) - Chiều cao ống tháo liệu: h = 0,2 (m) - Chiều cao thân bunke: h2 = 1,63 (m) - Chiều cao phần đáy chóp: h1 = 0,91 (m) Chiều cao toàn bộ bunke: H = h2 + h1 + h = 1,63 + 0,91 + 0,2 = 2,74 (m) Số lượng bunke: 2 cái + 1 bunke để chứa malt trước khi nghiền + 1 bunke để chứa malt sau khi nghiền 5.1.4.2. Bunke chứa ngô: Theo bảng 4.3, lượng ngô cần chứa cho 1 mẻ là: 685,61 (kg). Khối lượng riêng của ngô: (kg/m3) [3, tr 230] Vậy thể tích của bunke chứa ngô là: (m3) Do đó: V= 0,76 Suy ra: - Ðường kính bunke chứa ngô là: D = 0,85 (m) - Ðường kính ống tháo liệu: d = 0,2 (m) - Chiều cao ống tháo liệu: h = 0,2 (m) - Chiều cao thân bunke: h2 = 1,11 (m) - Chiều cao chóp: h1 = 0,56 (m) Chiều cao toàn bộ bunke: H = h2 + h1 + h = 1,11 + 0,56 + 0,2 = 1,87 (m) Số lượng bunke: 2 cái + 1 bunke để chứa ngô trước khi nghiền. + 1 bunke để chứa ngô sau khi nghiền. 5.1.5. Cân nguyên liệu: Chọn cân điện tử nhãn hiệu WG của hãng OVIM-Ý. Ðây là loại cân hiện nay nhà máy bột mỳ Việt-Ý đang sử dụng. Khối lượng mỗi lần cân tối đa là 100 kg. Số lượng: 3 cân + 1 cân dùng để cân malt. + 1 cân dùng để cân ngô. + 1 cân dùng để cân đường. 5.1.6. Tính cơ cấu vận chuyển bằng gàu tải: Gàu tải dùng để vận chuyển malt và ngô vào các silo chứa, từ silo chứa lên máy làm sạch, lên bunke chứa sau làm sạch và chuyển bột lên bunke chứa sau khi nghiền để cho vào nồi nấu. Theo (5.1.2), tổng lượng nguyên liệu cần làm sạch một mẻ là 1,92 tấn. Thời gian làm sạch một mẻ là 60 phút và nghiền một mẻ là 70 phút. Để thuận tiện cho gia công thì chọn một loại gàu tải. Chọn thời gian tải 60 phút. Vậy năng suất cần thiết của gàu tải là: (tấn/h) Chọn gàu tải vận chuyển hạt loại I [8, tr 110]: - Năng suất : Q = 3,5 tấn/h - Chiều rộng tấm băng : 125mm - Chiều rộng gàu : 135 mm - Chiều cao gàu : 132 mm - Tấm với gàu : 110 mm Số lượng gàu tải: Công suất cần thiết của động cơ truyền động cho gàu tải là: Nđc, kW [8, tr 115] Trong đó: Q: Năng suất của gàu tải, (t/h). H: Chiều cao nâng của gàu tải, m. h: hiệu suất của gàu tải. h = 0,7. Vậy chọn: 4 gàu tải: + 1 gàu tải vận chuyển malt vào silo chứa, chọn H = 17,75 m. Nđc kW + 1 gàu tải vận chuyển malt và ngô lên bunke chứa sau làm sạch, H = 7,75 m. Nđc kW + 2 gàu tải vận chuyển bột malt và bột ngô lên bunke chứa sau khi nghiền. Gàu tải bột malt chọn H = 12,5 m và gàu tải bột ngô chọn H = 11,6 m. Nđcm kW Nđc kW 5.1.7. Vít tải vận chuyển nguyên liệu từ silô đến máy làm sạch: Chọn chiều dài vận chuyển của vít tải: 10 m. Lượng nguyên liệu cần tải: 1226,78 + 692,54 = 1919,32 (kg/mẻ) (bảng 4.3). Chọn thời gian vận chuyển theo máy làm sạch là 60 phút. Nên năng suất của vít tải là: Q = (kg/h) Chọn đường kính của vít: D = 300 mm. Số vòng quay của trục trong 1 phút: n = (vòng/phút) Trong đó: D là đường kính ngoài của cánh vít, D = 300 mm ρ là khối lượng thể tích của vật liệu, ρ = 1 tấn/m3 S là bước vít, S = 0,9 × 300 = 0,27 m là hệ số đầy, đối với dạng hạt là 0,4. Nên: ( vòng/phút) Công suất cần thiết trên trục vít: N = , kW Trong đó: Q: Năng suất vít tải, kg/s. L: Chiều dài của vít tải, (m). K: Hệ số xét đến sự mất mát trong ổ trục, k = 0,7÷0,8, chọn k = 0,75. : Hệ số trở lực, đối với dạng hạt là 1,5. 1,1: Hệ số trở lực xuất hiện khi vật liệu đi qua các gối trục trung gian. = 0,12 (kW) Công suất động cơ điện được xác định theo công thức sau: Nđc = , (kW) Với η là hiệu suất bộ phận dẫn động, chọn η= 0,8. Hình 5.3. Nồi nấu nguyên liệu Do đó: Nđc = (kW) Số lượng: 1 thiết bị. Ngoài ra, do chỉ sử dụng 1 gàu tải để vận chuyển malt vào silo chứa nên cần sử dụng thêm vít tải để chuyển nguyên liệu từ silo này sang các silo chứa khác. 5.2. Nấu nguyên liệu: 5.2.1. Nồi nấu nguyên liệu: Gọi: D: Đường kính nồi, m. h1: Chiều cao phần nắp nồi, m. h2: Chiều cao phần thân nồi, m. d: Đường kính ống thoát hơi, m. Chọn: h2 = 5/7D, h3 = D/6, a = 150 Thể tích nồi nấu gồm thể tích phần thân hình trụ và đáy (bỏ qua phần nắp). - Thể tích phần thân nồi: (m3) - Thể tích phần đáy nồi: (m3) - Thể tích nồi nấu: (m3) (1) - Đường kính ống thoát hơi: Ta có: Sbh , Sth Trong đó: Sbh: Diện tích bề mặt bốc hơi, m2. Sth: Diện tích ống thoát hơi, m2. Chọn: Sth Sbh (m3) - Chiều cao của nắp nồi: (m) 5.2.1.1. Nồi nấu ngô: Theo bảng 4.3, lượng ngô đem vào nấu trong 1 mẻ là: 682,18 (kg). Theo công nghệ, lượng malt lót cần bổ sung bằng 10% so với lượng ngô nấu trong mẻ. Vậy lượng malt lót: 10% 682,18 = 68,22 (kg) Ta có: rngô = 1000 kg/m3 rmalt = 560 kg/m3 Suy ra: - Thể tích ngô chiếm: (m3) - Thể tích malt chiếm: (m3) Theo công nghệ, ta có tỉ lệ: Ngô : nước = 1 kg : 4 lít Malt : nước = 1 kg : 3 lít Như vậy lượng nước dùng để nấu 1 mẻ là: VNước = 682,18 4 + 68,22 3 = 2933,38 (lít) = 2,93 (m3) Vậy thể tích nguyên liệu dùng cho 1 mẻ nấu là: V = VNước + VM + VNg = 2,93 + 0,12 + 0,68 = 3,73 (m3) Vì nồi ngô phải trải qua giai doạn đun sôi nên dịch cháo dễ văng ra ngoài. Để đảm bảo an toàn cho nồi, chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là: j= 0,5 Vậy thể tích thực của nồi là: (m3) Từ (1) ta có: . Suy ra: - Đường kính nồi: = 2,28 (m) - Chiều cao thân nồi: (m) - Chiều cao đáy nồi: (m) - Đường kính ống thoát hơi: (m) - Chiều cao nắp nồi: (m) Vậy chiều cao toàn bộ nồi ngô là: H = h1 + h2 + h3 = 0,26 + 1,63 + 0,38 = 2,27 (m) Đường kính cánh khuấy : DK = 3/4D = 1,71 (m) Chọn cánh khuấy [2, tr 239]: + Dạng cánh khuấy mỏ neo. + Công suất động cơ: 5 kW + Tốc độ quay: 0,5 vòng/s Số lượng thiết bị: 1 thiết bị. 5.2.1.2. Nồi nấu malt : Về cấu tạo nồi nấu malt giống nồi nấu ngô. Nồi nấu malt đồng thời cũng là nồi hội cháo, do đó phải có thể tích đủ để chứa lượng cháo malt và hỗn hợp từ nồi ngô chuyển sang. Từ bảng 4.3, ta có lượng malt dùng cho 1 mẻ nấu là: 1208,48 (kg). Suy ra lượng malt còn lại cho vào nồi malt của 1 mẻ nấu là: 1208,48 – 68,22 = 1140,26 (kg) Nên thể tích malt chiếm: (m3) Ta có tỷ lệ dùng nước để nấu là: Malt : nước = 1 kg : 3 lit Nên thể tích nước dùng để nấu: 1140,26 3 = 3420,78 (lít) = 3,42 ( m3) Vậy thể tích nguyên liệu dùng cho 1 mẻ nấu: V = VM + VNước + VNồi ngô V = 2,04+ 3,42 + 3,73 = 9,19 (m3) Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị: j = 0,8 Thể tích thực của nồi malt là: (m3) Tương tự nồi ngô, từ (1) ta có: Suy ra: (m) d = D= 2,63= 0,42 (m) (m) (m) (m) Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị là: H = h1 + h2 + h3 = 0,3 + 1,88 + 0,44 = 2,62 (m) Đường kính cánh khuấy: Dk = 3/4D = 3/4 2,63 = 1,97 (m) Chọn cánh khuấy [13, tr 238]: + Dạng cánh khuấy mái chèo có tấm chắn. + Công suất động cơ: 5 kW + Tốc độ vòng quay: 0,5 vòng/s Số lượng thiết bị: 1 thiết bị. 5.2.2. Nồi houblon hóa: Có cấu tạo giống nồi nấu nguyên liệu, chỉ khác là bên trong có bộ phận truyền nhiệt. Theo bảng 4.3, thể tích dịch đường khi đun sôi tính cho 1 mẻ là: 8871,02 (lít) 8,87 (m3) Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị houblon hóa là: j = 0,75. Thể tích nồi: V (m3) Theo (1) ta có: Suy ra: (m) d = D= 2,66= 0,43 (m) (m) (m) (m) Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + h2 +h3 = 0,3 + 1,9 + 0,44 = 2,64 (m) Đường kính cánh khuấy: (m) Chọn cánh khuấy [2, tr 238]: + Dạng mái chèo có tấm chắn. + Tốc độ vòng quay: 0,5 vòng/s + Công suất động cơ: 5 kW Vậy chọn 1 thiết bị. 5.2.3. Nồi nấu nước nóng: Cấu tạo của nồi nấu nước nóng giống nồi nấu nguyên liệu, chỉ khác là không có cánh khuấy. Thiết bị chứa lượng nước cần dùng cho một mẻ nấu và nước rửa bã. Từ mục (5.2.1.1) và mục (5.2.1.2), ta có: - Thể tích nước nấu 1 mẻ: Vn = 2,93 + 3,42 = 6,35 (m3) - Thể tích nước rửa bã: Vrửa bã = Vnước nấu = = 2,12(m3) Vậy thể tích nước cần dùng cho một mẻ nấu kể cả nước rửa bã là: V = 6,35 + 2,12= 8,47 (m3) Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là: Vậy thể tích thực của nồi là: (m3) Theo (1) ta có: Suy ra: (m) d = D= 2,62= 0,42 (m) (m) (m) (m) Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + h2 + h3 = 0,29 + 1,87 + 0,44 = 2,6 (m) Số lượng thiết bị: 1 thiết bị. 5.2.4. Thiết bị lọc khung bản: Khối cháo sau khi đường hóa xong được bơm qua thiết bị lọc khung bản. Thể tích hỗn hợp cần đi lọc của 1 mẻ bằng thể tích khối cháo trong nồi malt: 9,19 m3 (mục 5.2.1.2). Chọn thiết bị lọc: [13, tr 109]: - Năng suất: 9 m3/h - Diện tích bề mặt lọc: 19,5 m2 - Số lượng bản lọc: 60 cái - Kích thước bản: 565575 mm - Áp suất làm việc: 2,5 kg/cm2 - Công suất động cơ điện : 4,5 kW - Kích thước thiết bị: 265012401550 mm - Khối lượng: 1470 kg Tổng thời gian lọc và rửa bã thường là 120 phút [1, tr 203]. Số lượng thiết bị: Vậy chọn 1 thiết bị. 5.2.5. Thùng chứa bã nguyên liệu: Chọn thùng chứa bã nguyên liệu có dạng hình trụ, đáy chóp nón. Theo bảng 4.3, lượng bã thải ra sau khi lọc 1 mẻ là: 2862,36 (kg) Chọn khối lượng riêng của bã ướt là: r = 800 kg/m3, hệ số chứa đầy của thùng là: j = 0,8. Thể tích bã nguyên liệu: D h1 h2 d h3 α H Hình 5.4. Thùng chứa bã nguyên liệu Vb = (m3) Vậy thể tích thực của thùng là: Vt = (m3) Chọn: Đường kính thùng: D = 2 m. Góc đáy nón: a = 45o. Đường kính ống tháo dịch: d = 0,3 m Chiều cao ống tháo dịch: h3 = 0,2 m. Chiều cao đáy nón: h2 = (m) Thể tích đáy: (m3) Thể tích phần trụ: VT = Vt – VD = 4,47 – 1,06 = 3,41 (m3) Chiều cao phần hình trụ của thùng: h1 = (m) Vậy chiều cao toàn bộ của thùng: H = h1 + h2 + h3 = 1,09 + 0,85 + 0,2 = 2,14 (m) Hình 5.5. Thiết bị lắng Whirlpool Số lượng: 1 thiết bị. 5.2.6. Thiết bị lắng Whirlpool: Thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng trong bằng thể tích dịch đường sau khi houblon hóa của một mẻ. Theo bảng 4.3, thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng trong là: 7914,73 (lít) = 7,92 (m3) Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị: j = 0,8 Thể tích thiết bị là: VT = m3 Chọn: h2 = 1,2D Ta có: VT = Suy ra: - Đường kính thiết bị: (m) - Đường kính ống thoát hơi:d = D= 2,19= 0,35 (m) - Chiều cao thân thiết bị: h2 = 1,2D = 1,22,19 = 2,63 (m) - Chiều cao nắp: Chọn góc nghiêng nắp thùng là: α = 15o. h1 = = (m) Vậy tổng chiều cao thùng lắng: HT = h1 + h2 = 0,25 + 2,63= 2,88 (m) - Chọn chiều cao vị trí đặt ống dẫn dịch đường vào (kể từ đáy thiết bị): ho = (m) - Chọn ống dẫn dịch đường vào có đường kính: do= 35 mm, bề dày ống 3 mm. Tacó: (m) [2-, tr 369] Trong đó: w: là tốc độ trung bình của chất lỏng trong ống. Chọn: w = 12 m/s. V: là lưu lượng thể tích, m3/s. Suy ra: V = (m3/s) = 36 (m3/h) Thời gian dịch vào: T = (h) = 13,2 (phút) Số lượng thiết bị: 1 thiết bị. 5.2.7. Thiết bị làm lạnh bản mỏng: Theo bảng 4.3, lượng dịch đường đem đi làm lạnh trong một mẻ: Vd = 7598,23 (lít) » 7,6 (m3) Thời gian làm lạnh thường không quá 1 giờ. Chọn: 40 phút. Chọn thiết bị làm lạnh bản mỏng nhãn hiệu BO1-Y5 với các thông số kĩ thuật sau: [13, tr 158] - Năng suất: 5000 lít/h = 5 m3/h - Nhiệt độ làm lạnh sản phẩm: 8oC - Số lượng: 85 bản - Kích thước bản: 8002251,2 mm - Bề mặt làm việc của các bản: 12,1 m2 - Vận tốc của sản phẩm: 0,4 m/s - Vận tốc của chất tải lạnh: 0,4 m/s - Kích thước thiết bị: 1870 7001400 mm - Khối lượng: 430 kg Số lượng thiết bị: Vậy chọn: 3 thiết bị. 5.2.8. Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu: 5.2.8.1. Bơm dịch cháo từ nồi nấu ngô sang nồi nấu malt: Theo phần công nghệ, thời gian bơm bằng thời gian hội cháo: 10 phút. Thể tích dịch cháo trong nồi ngô (mục 5.2.1.1): V = 3,74 (m3) Năng suất cần làm việc của bơm: Ntb = (m3/h) Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-40 [13, tr 372]: - Năng suất: 40 m3/h - Áp suất làm việc: 0,2 MPa - Tốc độ quay: 2910 vòng/phút - Công suất động cơ: 5,5 kW - Chiều cao bơm lên: 8 m - Kích thước: 1385510907 mm - Khối lượng: 210 kg Số lượng thiết bị: Vậy chọn: 1 bơm. 5.2.8.2. Bơm dịch đường hóa đi lọc: Dịch đường sau khi đường hóa xong được bơm vào thiết bị lọc khung bản. Thể tích dịch đường cần bơm đi lọc bằng thể tích dịch đường trong nồi malt, theo mục (5.2.1.2), ta có: V = 9,19 m3. Chọn thời gian bơm 1 mẻ dịch đi lọc là: 60 phút. Năng suất cần làm việc của bơm: Ntb = (m3/h) Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH -10 [13, tr 372]: - Năng suất: 10 m3/h - Áp suất làm việc : 0,2 MPa - Tốc độ quay: 2860 v/phút - Công suất động cơ: 2,2 kW - Chiều cao bơm lên: 7 m - Ðường kính ống hút/đẩy: 48/32 mm - Kích thước: 1307 x 380 x 740 mm - Khối lượng: 103 kg Số lượng thiết bị: Vậy chọn: 3 bơm. 5.2.8.3. Bơm dịch đường đi lắng trong: Thể tích dịch đường bơm đi lắng trong bằng thể tích dịch đường sau houblon hóa: V = 7914,73 lít = 7,92 m3 (bảng 4.3). Thời gian bơm lên thiết bị Whirlpool là: 13,2 phút (mục 5.2.6). Năng suất cần làm việc của bơm: Ntb = m3/h Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-40 [13, tr 372] với thông số kỹ thuật giống mục (5.2.8.1). Số lượng thiết bị: Vậy chọn: 1 bơm. 5.2.8.4. Bơm dịch đường đi làm lạnh: Lượng dịch đường bơm đi làm lạnh coi như bằng lượng dịch đường lắng trong: V = 7598,23 m3 ≈ 7,6 m3. Thời gian làm lạnh chọn: 40 phút (mục 5.2.7). Vì có 3 thiết bị làm lạnh nên chọn 3 bơm. Năng suất cần làm việc của bơm: Ntb = m3/h Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH -5 [13, tr 372]: - Năng suất: 5 m3/h - Áp suất làm việc: 0,08 MPa - Tốc độ quay: 1420 vòng/phút - Công suất động cơ: 1,7 kW - Kích thước: 432290285 mm - Khối lượng: 29,3 kg - Số lượng: 3 Ngoài ra, trong phân xưởng nấu còn sử dụng 2 bơm để vệ sinh và một bơm nước nóng. Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH -10 với thông số như (5.2.8.2). 5.2.8.5. Bơm dịch đi lên men: Do sử dụng 3 bơm để bơm dịch đường đi làm lạnh nên cũng chọn 3 bơm để bơm dịch đi lên men: Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH -10 [13, tr 372] với các thông số kỹ thuật như mục (5.2.8.2). 5.3. Phân xưởng lên men: 5.3.1. Thiết bị lên men chính: Gọi: D : Đường kính của thùng, m. h2 : Chiều cao đáy và nắp hình chỏm cầu, m. h1 : Chiều cao thân hình trụ, m. Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc Thể tích phần hình trụ: Vtr = (m3) Thể tích phần chỏm cầu:Vcc = = (m3) Chọn tỉ lệ: Và: Suy ra: Và: Từ đó: = (*) Thể tích thiết bị lên men gồm thể tích dịch cần lên men và thể tích men giống. Chọn thiết bị lên men chứa dịch lên men cho 2 mẻ. Theo bảng 4.3: + Lượng dịch lên men trong 1 mẻ là : 7258,13 lít » 7,24 m3 + Lượng men giống dùng cho một mẻ là : 72,62 lít » 0,07 m3 h1 h2 h2 D H Hình 5.6. Thiết bị lên men chính Tổng lượng dịch lên men trong 1 mẻ là: 7,24 + 0,07 = 7,31 (m3) Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là: j = 0,8. Thể tích của thiết bị: (m3) Từ (*) ta có: Suy ra: - Đường kính thiết bị: (m) - Chiều cao thân hình trụ: (m) Và: (m) Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h2 = 3,6 + 20,4 = 4,4 (m) Số lượng thiết bị lên men: Theo công nghệ ở mục (3.2.7.3), thời gian lên men chính là 10 ngày. Phân xưởng lên men làm việc cả năm (365 ngày) còn phân xưởng nấu chỉ làm việc 310 ngày trong năm và một ngày nấu 10 mẻ. Do đó số thiết bị lên men là: » 42 (tank) Với: T: Thời gian lên men, ngày. m: Số mẻ nấu trong 1 ngày. x: Số mẻ cho vào thiết bị lên men. Chọn 2 tank dự trữ. Vậy có 44 tank lên men chính. D l1 l2 l2 L Hình 5.7. Thiết bị lên men phụ 5.3.2. Thiết bị lên men phụ: Chọn thiết bị lên men phụ có thể tích đủ chứa lượng bia non của 4 mẻ nấu. Theo bảng 4.3, thể tích bia non đi lên men phụ trong 1 mẻ là: Vd = 7185,55 (lít) » 7,18 (m3) Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là: j = 0,95 Vậy thể tích thiết bị lên men phụ: (m3) Từ (*) ta có: (m3) Chọn tỉ lệ: Và: Suy ra: - Đường kính thiết bị: (m) - Chiều dài thân thiết bị: (m) - Chiều dài phần chỏm cầu: (m) Vậy chiều dài toàn bộ thiết bị: L = l1 + 2l2 = 4,26 + 20,47 = 5,2 (m) Số lượng thiết bị lên men: Theo công nghệ ở mục (3.2.8.2), thời gian lên men phụ là 40 ngày. Tương tự như cách tính thiết bị lên men chính, ta có: Hình 5.8. Thiết bị nuôi cấy nấm men D h2 h1 h3 d 60o H » 84 (tank) Chọn 2 tank dự trữ. Vậy có 86 tank lên men phụ. 5.3.3. Thiết bị nuôi cấy nấm men: Chọn: h1 = 4/3D, h2 = 0,3D, d = 0,05 m, α = 60o Ta có: h3 = Thể tích phần thân trụ: (m3) Thể tích phần đáy: Vđ (m3) Thể tích phần nắp: Vn = (m3) Vậy thể tích của thiết bị: Vtb = Vtr + Vđ + Vn = ++ Vtb = (m3) Suy ra đường kính của thiết bị: (m) (**) Theo 4.3, lượng men giống đặc cần dùng trong 1 ngày: 726,18 lít = 0,73 m3. Quá trình nuôi cấy nấm men trải qua 2 giai đoạn: nuôi cấy trong phòng thí nghiệm đến 10 lít và nuôi cấy trong sản xuất. Quá trình nuôi cấy trong sản xuất được chia thành 3 cấp: + Cấp 1: Từ 10 lít đến 50 lít. + Cấp 2: Từ 50 lít đến 200 lít. + Cấp 3: Từ 200 lít đến 726,18 lít. 5.3.3.1. Thiết bị nuôi cấy cấp 1: Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 50 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thùng là: j = 0,5. Thể tích thiết bị là: Vtb = lít = 0,1 (m3) Từ (3) suy ra: (m) (m) (m) (m) Chiều cao toàn bộ thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 0,55 + 0,12 + 0,31 = 0,98 (m) Số lượng thiết bị: 2 thùng. 5.3.3.2. Thiết bị nuôi cấy cấp 2: Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 200 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thùng là: j = 0,5 Thể tích thiết bị là: V = (lít) = 0,4 (m3) Từ (**) suy ra: (m) (m) (m) (m) Chiều cao toàn bộ thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 0,88 + 0,2 + 0,53 = 1,65 (m) Số lượng thiết bị: 2 thùng. 5.3.3.3. Thiết bị nuôi cấy cấp 3: Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 726,18 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thùng là: j = 0,5. Thể tích thiết bị là: V = (lít) = 1,45 (m3) Từ (**) suy ra: (m) (m) (m) (m) Chiều cao toàn bộ thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 1,35 + 0,3 + 0,83 = 2,48 (m) Số lượng thiết bị: 2 thùng. 5.3.4. Thiết bị lọc bia: Theo bảng 4.3, lượng bia cần lọc một ngày là: 71496,24 lít ≈ 71,49 (m3). Chọn thiết bị lọc: [13, tr 109] với các thông số kỹ thuật giống (5.2.4). Số lượng: 1 thiết bị. 5.3.5. Thùng phối trộn đất trợ lọc: Chi phí bột diatomit để tạo lớp lọc đầu tiên khoảng 500 g/m2 và trong khi lọc bổ sung thêm 50 g/m2 để làm xốp lớp lọc. Thùng phối trộn dạng hình trụ, có thể chứa được 200 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị: j = 0,8. Thể tích của thùng là: Vtr = (lít) = 0,25 (m3) Chọn đường kính thùng: D = 0,6 (m). Suy ra chiều cao thùng là: H = = 0,89 (m) Số lượng: 1 thùng. 5.3.6. Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc: Thùng ổn định bia có cấu tạo và hình dạng giống thiết bị lên men phụ nhưng có bộ phận sục khí CO2. Theo bảng 4.3, lượng bia sau khi pha nước xong của 1 mẻ là: 12637,18 (lít) = 12,64 (m3). Chọn 2 mẻ phân phối vào 1 thùng tàng trữ. Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là: j = 0,9. Thể tích thiết bị: Vtb = (m3). Theo (*) ở mục (5.3.1): Suy ra: - Đường kính thiết bị: (m) - Chiều dài thân thiết bị: (m) Và: (m) Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị: H = l1 + 2l2 = 4,16 + 20,46 = 5,08 (m) Thời gian tàng trữ là 2 ngày, 1 ngày có 10 mẻ nấu. Vậy số thiết bị tàng trữ là: Chọn thêm 1 thiết bị dự trữ. Vậy có 10 thiết bị. 5.3.7. Thùng chứa nước vô trùng: Thùng dùng để chứa nước vô trùng bổ sung vào bia sau khi lọc trong, có hình dạng giống thiết bị lên men chính: thân hình trụ, đáy và nắp hình chỏm cầu. Thể tích của thiết bị: Chọn: h2 = và h1 = Nên: Vtb = (m3) h1 h2 h2 D H Hình 5.9.Thùng chứa nước vô trùng Theo bảng 4.3, lượng nước pha vào bia 1 mẻ là: 5573,35 (lít) = 5,57 (m3). Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị: j = 0,9. Nên: Vtb = (m3) Suy ra: - Đường kính thùng: D = (m) - Chiều cao thùng: h1 = (m) - Chiều cao chỏm cầu: h2 = (m) Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2 × h2 = 2,15 + 2 × 0,3 = 2,75 (m) Số lượng: 1 thùng.