Đồ án Thiết kế nhà máy bia năng suất 10 triệu lít/năm

03 kg Lượng nước có trong bã là: 203 x 0,8 = 162,4 kg 3. Lượng cặn V. Tính lượng nước rửa bã a. Lượng dịch ở quá trình hồ hoá Khối lượng nguyên liệu đi vào quá trình hồ hoá là: 60,41 + 60,41 x 0,1 = 66,45 kg 0,1: Khối lượng malt lót 10% Tỷ lệ hoà bột nước/ nguyên liệu là 4,5/1 Vậy khối lượng dịch là: 66,45 x (1 + 4,5) = 365,48 kg. Lượng nước hoà bột là: 66,45 x 4,5 = 299 kg. Lượng nước có trong nguyên liệu đưa vào là: 60,41 x 0,13 + 60,41 x 0,1 x 0,07 = 8,276 kg Vậy lượng nước vào nồi hoá hơi là: 299 + 8,276= 307,276kg Kết thúc quá trình hồ hóa, dịch hoá, đun sôi thì lượng nước bay hơi 5%. Vậy khối lượng còn lại là: 307,276 x 0,95 = 291,91 kg b. Trong nồi malt lượng nguyên liệu đi vào là 141,67 –60,71x0,1 = 135,6 kg Tỷ lệ nước và nguyên liệu được hoà là 4,5:1 Vậy lượng nước trong nồi malt là: 4,5 x 135,6 + 135,6 x 0,07 = 619,69 kg 0,07: độ ẩm của malt 7% Vậy lượng nước đi vào nồi đường hoá là: 619,69 + 291,91 = 911,6 kg. Khi kết thúc quá trình đường hoá thì lượng nước bay hơi là 4%. Vậy lượng nước còn lại khi kết thúc quá trình đường hoá là: M = 911,6 x 0,96 = 875,163 kg Thể tích dịch đường khi kết thúc quá trình nấu hoa là 1170,51lít. Tỷ trọng của dịch đường 12oBx là d = 1,0483 kg/lít Vậy khối lượng của dịch đường là: M1 = 1170,71 x 1,0483 = 1227,046 kg Lượng nước trong dịch đường là M2: M2 = 1227,046 x 0,88 = 1079,8 kg. Vì khi đun hoa lượng nước bay hơi 5% nên lượng nước trong dịch đường trước khi nấu hoa là M3: M3 = M2 + M2 x 0,05 = 10779,8 + 1079,8 x 0,05 = 1133,79 kg Gọi M4 là lượng nước đi theo bã M4 = 203 x 0,8 = 162,4 kg Vậy lượng nước cần thiết để rửa bã là M5 M5 = M4 + M3 - M M4: Lượng nước theo bã M3: Lượng nước trước khi nấu hoa M: Lượng nước trước khi lọc M5 = 162,4 + 1133,79 – 890,38 = 480,95 lít Tóm lại: Lượng nước rửa bã là: M5 = 480,95 lít Tổng lượng nước dùng cho nấu 100 lít bai chai là: ( 61,67 + 143,9) x 4,5 = 925,065 lít VI. Tính lượng men giống . 1. Nấm men nhận giống từ phòng thí nghiệm Tỷ lệ sử dụng men giống và dịch đường là 1/10 Vậy thể tích dịch men cần là: lít 2. Lượng sữa men Tương từ như phần tính toán bên bia hơi Ta có: Lượng sữa men cần dùng là 11,0706 lít Lượng sữa men dư thừa là 8,8565 lít VII. Tính lượng CO2 tạo thành 1. Quá trình lên men bia Trong quá trình lên men chính ta có thể coi chất được lên men chủ yếu là Maltoza, sản phẩm tạo ra chủ yếu là rượu etylic và CO2 . Phương trình phản ứng tổng quát được viết như sau: C12H12O11 + H2O à 4C2H5OH + 4CO2 + Q Cứ 342g maltoza tạo thành 176g CO2 , dịch đường 12O Bx có d=1,0483kg/l Lượng dịch đường trước khi lên mên là 1101,53x1,0483 =1154,73kg Lượng chất chiết trong dịch lên mên là 1154,73x0,12=138,568kg Coi toàn bộ lượng đường lên men là maltoza, hiệu suất lên men là 50-60% (Chọn 55%) nên lượng CO2 thu hồi : 138,568 x 0,55 x = 39,22 kg Lượng CO2 hoà tan trong bia là 2g CO2 / lít bia non : 1057,47 x 2 = 2114,94 g = 2,11494 kg Lượng CO2 thoát ra là : 39,22 – 2,11494 = 37,105 kg Lượng CO2 thu hồi đạt 60-80% (Lấy 70%) là : 37,105 x 0,7 = 25,9735 kg ở 20OC, 1 atm thì 1m3 CO2 cân nặng 1,832 kg. Thể tích CO2 bay ra là : 25,9735 : 1,832 = 14,178 m3 Lượng CO2 cần bão hoà thêm đạt 4,5g/lít bia sau bão hoà : 4,5 x 1046,9 – 2 x 1057,47 = 2596,11 g = 2,59611 kg Thể tích CO2 cần bão hoà thêm là : 2,59611 : 1,832 = 1,417 m3 Vậy CO2 dư : 14,178 – 1,417 = 12,761 m3 VIII. Tính lượng nguyên liệu khác dùng để sản xuất 1000 lít bia 1. Lượng Termamyl 120L 6,08 x 0,001 = 6,08g 2. Lượng Diatmit: 0,07 kg/100lít bia. 3. Lượng oxy Cần dùng 8mg oxy/lít dịch đường. Vậy 109,0 lít dịch đường cần lượng oxy là: 109,0 x 8 = 872 mg Vậy lượng không khi vô trùng cần thiết là: 4. Lượng nước vệ sinh thiết bị lên men Trước khi lên men thùng phải được vệ sinh bằng nước vô trùng sau khi ta đã vệ sinh thùng bằng hoá chất. Lượng nước vệ sinh thùng bằng 5% thể tích thiết bị, lượng dịch lên men chiếm 80% thể tích thiết bị. Vậy lượng nước cần dùng là: lít 5. Lượng nước Clo sát trùng Lượng nước Clo cần để vệ sinh thiết bị là 1% thể tích thiết bị. Vậy lượng Clo cần dùng là: lít 6. Lượng nước lạnh vô trùng để tráng thiết bị sau khi tráng cồn. Cần dùng là 5 lít cho 100 lít thể tích thiết bị. Vậy lượng nước lạnh cần dùng là: lít 7. Lượng NaOH 1N cần dùng để xử lý men giống Lượng sữa men cần xử lý là: 2,16 lít Vậy lượng NaOH cần dùng là: 1% x 2,16lít = 21,6ml H2SO4 1% cần dùng là: 2,16 x 0,3 x 1000 = 648 ml Bảng tổng hợp cân bằng sản phẩm chai 12oBx Hạng mục ĐV 1000 lít bia 10.000 lít bia 40.000 lít bia 6.000.000 lít bia 1. NL chính - Malt kg 141,67 1416,7 5666,8 850020 - Gạo kg 60,71 107,1 2428,4 364260 2. Các NL khác - Hoa houblon cao g 75,69 756,9 3038,4 455760 - Houblon viên kg 1,1846 11,846 47,38 7107 - Enzim termamyl 120 g 6,041 60,41 241,64 36246 - NaOH 1N ml 21,8 218 872 130800 - H2SO4 1% ml 648 129600 259200 25920000 - Nớc Clo lít 13,6 136 544 81600 - Diatomit kg 0,7 7 28 4200 - Không khí vô trùng mg 43160 431600 1726400 258960000 - Nước lạnh vô trùng lít 68 680 2720 408000 - Chai 0,5 lít chiếc 2000 2000 80000 12000000 - Nút, nhãn chiếc 2000 2000 80000 12000000 3. Men giống - Nước cấy lít 110,706 1107,06 4428,24 664236 - Sữa men lít 11,0706 110,706 442,824 66423,6 4. SP trung gian - Dịch nóng lít 1170,5 11705 46820 7023000 - Dịch lạnh lít 1123,7 11237 44948 6742200 - Bia non lít 1041,2 10412 41648 6247200 - Bia đã lọc lít 1038,1 10381 41524 6228600 5. SP phụ - CO2 dư m3 12,761 127,61 510,44 76566 - Bã malt và gạo kg 203 2030 8120 1218000 - CO2 thoát ra m3 14,178 141,78 567,12 85068 - CO2 bã hoa m3 1,417 14,17 56,68 8502 - Sữa men dư lít 8,86 88,6 354,4 53160 - Cặn lắng kg 3,54 35,4 141,6 21240 6. Lượng nước CN - Nước nấu lít 97,22 19444 38888 3888800 - Nước rửa bã lít 49,77 9954 19908 1990800 Bảng tổng hợp nguyên liệu chính - phụ và các loại sản phẩm trung gian cho 1 năm sản xuất đối với cả hai loại bia TT Hạng mục ĐV Bia hơi Bia chai Tổng cả năm 1 Nguyên liệu - Malt - Gạo kg kg 460920 197520 850020 364260 1310940 561780 2 Nguyên liệu khác - Hoa houblon cao - Houblon viên - Enzim termamyl 120 - NaOH 1N - Nước Clo - Diatomit - Chai 0,5 lít - Bock g g g ml lít kg chiếc chiếc 3633280 233520 200000 86320 53960 4200 80000 7107000 455760 36246 130800 81600 2800 12000000 10740280 689280 56246 217120 135560 7000 12000000 80000 3 Sản phẩm phụ - Sữa men dư - Bã malt và gạo - Sữa men - CO2 thoát ra - CO2 bã hòa - CO2 dư - Cặn lắng lít kg lít m3 m3 m3 kg 34520 643280 43156 45080 3364 41716 11520 53160 1218000 66423 85068 8502 76566 21240 87680 1861280 109579 130148 11866 118282 32760 4 Nước công nghệ - Nước nấu - Nước rửa bã lít lít 3301200 2165000 5550390 2885700 8851590 5050700 Bảng kế hoạch sản xuất cho cả năm Năng suất I( 20%) II( 30%) III( 30%) IV( 20%) Bia hơi 4 triệu lít/năm 0,8.106 1,2.106 1,2.106 0,8.106 Bia chai 6triệu lít/năm 1,2.106 1,8106 1,8.106 1,2.106 Do khí hậu miền bắc nước ta chịu ảnh hưởng của gió mùa nên kế hoạch sản xuất trong năm được phân ra như trên. Nhìn vào bảng kế hoạch ta thấy: Quý II và quý III có năng suất lớn nhất, phải sản xuất một lượng bia là ( 1,8 + 1,2).106 = 3.106 lít. Một quý gồm 3 tháng, mỗi tháng sản xuất 25 ngày. Một ngày cần sản xuất một lượng bia như sau: lít/ngày Nhiệm vụ sản xuất bia hơi chiếm 40% và 60% bia chai. Vậy cứ 3 ngày sản xuất bia chai lại có 2 ngày sản xuất bia hơi. Tức trong 1 tháng sản xuất 25 ngày thì 15 ngày sản xuất bia chai, 10 ngày sản xuất bia hơi. Mỗi ngày 4 mẻ nấu, một mẻ nấu 10000 lít bia. Một tank lên men cho 40000 bia, 4 mẻ nấu cho một tank lên men. Phần VI Tính và chọn thiết bị Theo kết quả tính toán ở phần cân bằng sản phẩm thì lượng nguyên liệu cần dùng để sản xuất bia chai lớn hơn bia hơi nên ta tính và chọn thiết bị cho một mẻ nấu bia chai là hợp lý. Một mẻ nấu bai thì sản xuất được 10.000 lít bia. Vậy để sản xuất một ngày 40.000 lít bia thì cần nấu 4 mẻ. I. Thiết bị phân xưởng nấu 1. Cân Nguyên liệu được cân theo từng mẻ., thời gian cân một mẻ là 30 phút cho một mẻ cân lớn nhất. Nguyên liệu cần cân: Gạo: 607,1 kg Malt tổng: 1416,7 kg Malt lót 607,1 x 0,1 = 60,71 kg Chọn một cân có độ chính các cao: mã cân lớn nhất là 1000 kg Cân nhỏ nhất là 1 kg ( để cân gạo và malt) Kích thước: Cao x Rộng x Dài = 1,2m x 1,6m x 1,5m Đối với hoa houblon ta sử dụng cân có mã cân lớn nhất 10 kg. Hoa cánh và hoa viên đóng trong túi có khối lượng là 5 kg hay 10 kg. 2. Gầu tải Gàu tải dùng để vận chuyển nguyên liệu lên cao theo phương thẳng đứng hoặc theo phương nghiêng. Gầu tải làm việc mỗi ngày 2 ca, mỗi ca làm việc 1 giờ. Lượng malt dùng trong ngày lớn gấp 2,5 lần lượng gạo nên ta cần tính năng suất gầu tải theo lượng malt cần vận chuyển. Lượng bột malt trong ngày cần vận chuyển là: M = 4 x 1416,7 x 0,995 = 5638,466 kg. Năng suất của gầu tải được tính: M: Lượng malt cần vận chuyển, kg n: Số ca làm việc của gầu tải, n = 2 T: Thời gian làm việc một ca: T = 1 h 0,7: Hệ số sử dụng gàu tải là 70%. Vậy trên cơ sở này ta chọn gầu tải có năng suất như sau: Chọn gàu tải có các đặc tính kỹ thuật như sau: TT Tên gọi Đơn vị Thông số 1 Năng suất gầu tải Tấn/h 5,5 2 Công suất động cơ kW 3,8 3 Chiều rộng tấm bản, b mm 110 4 Tấm với gầu mm 110 5 Chiều cao miệng mm 66 6 Chiều cao gầu, h mm 13 7 Góc lượn đáy gầu độ 35 8 Góc nghiêng, x độ 4 9 Góc xúc, O độ 40o35 10 Dung tích, I l 0,81 11 Khối lượng gầu kg 0,5á0,25 12 Khoảng cách 2 gầu M 0,48 13 Vận tốc bộ phận m/s 1,5á2 14 Vận tốc bộ phận kéo bột m/s 1,2á1,4 15 Chiều rộng tấm bản mm 125 3. Máy nghiền malt và nghiền gạo. a. Máy nghiền malt Ta dùng loại máy nghiền trục để nghiền malt, lượng malt nghiền trong một ngày là 5666,8 kg. Lượng malt nghiền một mẻ nấu là: 1416,7 kg/mẻ Thời gian nghiền một mẻ là 1 giờ, năng suất yêu cầu của máy là: Hệ số sử dụng của máy là 0,7 Vậy năng suất thực tế của máy là: Chọn máy nghiền 6 trục có đặc tính kỹ thuật như sau: TT Tên gọi Đơn vị Thông số 1 Năng suất kg/h 1500 2 Chiều dài trục mm 600 3 Đường kính đôi trục 1 mm 250 4 Đường kính đôi trục 2 mm 250 5 Công suất động cơ kw 7,5 6 Kích thước dài x rộng x cao mm x mm x mm 2430x2150x1650 7 Vận tốc và khe hở Đôi trục 1 Đôi trục 2 vòng/phút và mm 250, 1,3á1,5 250, 0,7á0,9 8 Trọng lượng máy kg 3000 Số lượng máy nghiền cần dùng M: N: Năng suất của máy T: Thời gian làm việc của máy trong ngày, T = 4h G: Khối lượng malt cần nghiền. Vậy số máy nghiền cần thiết là 1 máy. b. Máy nghiền gạo Chọn loại máy nghiền gạo là máy nghiền búa. Lượng gạo cần nghiền trong một ngày là: 607,1 x 4 = 2428,4 kg/ngày Mỗi mẻ nghiền gạo là 1 giờ Vậy năng suất thực tế của máy nghiền là: 0,7: hệ số sử dụng của máy Dùng máy nghiền búa có năng suất là 1000 kg/h Đặc tính kỹ thuật của máy nghiền búa TT Tên gọi Đơn vị Thông số 1 Năng suất kg/h 1000 2 Kích thước buồng nghiền - Đường kính - Chiều rộng mm mm 350 200 3 Số vòng quay rôto V/phút 2000 4 Kích thước lỗ sàng mm 2,5 5 Công suất động cơ kW 6 6 Kích thước máy mm x mm x mm 1190x800x1500 7 Trọng lượng máy kg 1650 Số lượng máy nghiền cần dùng là 1 máy 4. Thùng chứa bột malt Một tấn bột malt chiếm thể tích 1,3 m3 Thể tích bột malt dùng để cho một mẻ nấu là: Hệ số đổ đầy là 0,85 Vậy thể tích thùng chứa bột malt là: 31,832/0,85 = 2,16m3 Ta sử dụng loại thùng thân trụ, đáy côn. Các thông số kỹ thuật như sau: Công thức xác định: D: đường kính thùng Chọn H = D, h = D/2cotg 45o: Qui chuẩn: D = 1300 mm, H = 1300 mm, h = 650 mm. Số lượng thùng chứa bột malt là 1 chiếc. 5. Thùng chứa bột gạo Một tấn bột gạo chiếm thể tích 0,75 m3 Thể tích bột gạo của một mẻ nấu là: Cách tính tương tự như trên ta được: H = D = 800 mm, h = 400 mm. 6. Nồi hồ hoá Khối lượng nguyên liệu đi vào nồi nấu là: 607,1 x 0,995 + 607,1 x 0,1 = 664,77 kg Tổng khối dịch ở nồi nấu cháo là: Gg = 664,77 x ( 4,5 + 1) = 3656,26 kg Tỷ trọng của khối dịch d = 1,08 kg/l. Nên thể tích khối dịch là: lít Hệ số đổ đầy nồi là 75%. Vậy thể tích của nồi hồ hoá là: lít = 4,514 m3 Nồi hồ hoá là nồi hai vỏ, có cánh khuấy, thân trụ, đáy và nắp chỏm cầu, chiều cao thân trụ H, đường kính Dt, chiều cao phần đáy và chỏm là h1 và h2. Công thức xác định thể tích như sau: V = V1 + V2 H = 0,6D, r = 0,5D, đáy h1 = 0,2D, nắp h2 = 0,15D Bỏ qua thể tích chiếm chỗ của cánh khuấy thì ta có: V = V1 + V2 + = ( 0,471 + 0,083 )D3 Quy chuẩn: D = 2100mm, H = 1260mm h1 = 420mm, h2 = 315mm Tính bề mặt truyền nhiệt của nồi nấu Chọn F=0,8m3/m2 Vậy bề mặt truyền nhiệt là:F=0,8x3,38542=2,71m2 Chọn cánh khuấy và công suất động cơ: Đường kính cánh khuấy: 1600 m m Tốc độ quay: 30v/phút Công suất động cơ: 3kW . 7.Nồi nấu malt (đường hóa) . Tỉ lệ nước:malt =4,5:1 Lượng malt cho vào nồi là : 1416,7x0.995-60,71x0.995=1349,21kg. Lượng dịch có trong nồi malt là :1349,21 x(4,5+1)= 7420,66 kg Khi đường hoá ta cho cả lượng dịch cháo ở nồi hồ hoá sang Vậy toàn bộ khối dịch là: G =Gm+Gg’ Gg’:là khối dịch cháo ở nồi hồ hoá Ta có khối lượng dịch cháo ở nồi hồ hoá làGg =3656,26 kg Khi kết thúc hồ hoá bay hơi 4% lượng nước.Vạy khối lượng dịch thu từ nồi hồ hoá sang nồi đường hoá thực tế là Gg’ =Ggx0,97=3510 kg Vậy G =Gm+Gg’=7420,66+3510 =10930,66 kg Tỷ trọng của hỗn hợp d=1,08 kg/l Vậy thể tích dịch V= lít Hệ số đổ đầy nồi đường hoá là 75% Nên thể tích thực là : Vd==13494,64 lít =13,5 m3 Nồi đường hoá là nồi hai vỏ, có cánh khuấy, thân trụ, đáy và nắp chỏm cầu, chiều cao thân trụ H, đường kính D, chiều cao phần đáy và chỏm là h1 và h2. V = V1 + V2 + V3 H = 0,6D, r = 0,5D, đáy h1 = 0,2D, nắp h2 = 0,15D Bỏ qua thể tích chiếm chỗ của cánh khuấy thì ta có: V = V1 + V2 = ( 0,471 + 0,083)D3 =2,899m Quy chuẩn: D = 2900mm, H = 1740 mm h1 =580 mm, h2 = 435 mm Diện tích bề mặt truyền nhiệt Chọn F =0,6m2/m3 Vậy diện tích bề mặt truyền nhiệt F =10,12x0,6 = 6,037 m2 d. Chọn cánh khuấy và công suất động cơ: Đường kính cánh khuấy: 2400 mm Tốc độ quay: 30v/phút Công suất động cơ: 7 kW 8. Thiết bị lọc dịch đường Cứ 1 kg nguyên liệu cho ra 1,8 lít bã. Vậy lượng bã sẽ phải lọc là: ( 607,1 x 0,995 + 1416,7.0,995) x 1,8 = 3624,63 lít. Chiều cao lớp bã là: h = 0,5m Vậy diện tích thùng lọc là: Thể tích toàn khối dịch đi vào thùng lọc là: 10,12 x 0,96 = 9,715 m3 Khi kết thúc đường hoá 4% lượng dịch bay hơi. Vậy chiều cao khối dịch là: Qui chuẩn: Ht = 1400mm. Tính đường kính của thùng lọc Qui chuẩn: D = 3000 mm Chiều cao phần chỏm cầu: h = 0,25D Thùng lọc thân trụ, đáy bằng, nắp chỏm cầu. Các đặc tính kỹ thuật như sau: Diện tích lọc S = 7,25m2 Đường kính thùng lọc: D = 3000mm Chiều cao phần trụ: Ht = 1400mm Chiều cao phần đỉnh: h = 750 mm Tốc độ cánh khuấy: 6v/phút (cào bã) Đường kính cánh khuấy: d = 2600mm Năng suất động cơ: 1,7/4,5 kW Tốc độ rôto: 930/1440 Số vòi lọc: n = 12 chiếc Đường kính ống hút: = 400mm 9. Nồi nấu hoa Thể tích dịch đường cần thiết để nấu hoa là: lít = 11,71 m3 1170,51: Số lít dịch đường cần thiết để sản xuất được 1000 lít bia. Hệ số sử dụng thiết bị nấu là 75% Vậy thể tích nồi nấu hoa là: Các kích thước của nồi nấu hoa tính theo: H = 1D, r = 0,5D, đáy h1 = 0,2D, nắp h2 = 0,15D Vt = V1 + V2 Vt = V1 + V2 = ( 0,7854 + 0,083 )D3 = 0,8684D3 =2,6189 m Quy chuẩn: D = 2700mm, H =1620mm h1 =540mm, h2 = 405mm * Tính bề mặt truyền nhiệt của nồi nấu hoa chọn F =0,8m2/m3 Vậy bề mặt truyền nhiệt là F =11,71x0,8 =9,368 m2 Cấu tạo nồi theo kiểu hai vỏ có cánh khuấy Đường kính cánh khuấy: 2200mm Tốc độ quay: 30v/phút Công suất động cơ: 7kW 10. Thùng lắng xoáy: Cấu tạo bằng hợp kim thép Cr-Ni thùng lắng xoáy là một nồi hình trụ đứng dịch vào được bơm theo phương tiếp tuyến. Quá trình này tạo ra dòng xoáy làm cho các chất không tan lắng xuống phần đáy côn ở chính giữa đáy. Đáy thùng lắng xoáy thường làm dốc 2%. Công thức xác định thể tích thùng lắng xoáy như sau: V: Thể tích thùng Lượng dịch đi vào thùng lắng xoáy đúng bằng lượng dịch đi ra khỏi thiết bị nấu hoa. Hệ số đổ đầy là 80% Vậy Qui chuẩn: D = 2500 mm, H = 3000 mm h = 375 mm 11. Thiết bị đun nước nóng: Một mẻ nấu bia hơi cần lượng nước nóng để rửa bã lớn hơn bia chai. Nên ta tính thể tích nồi nấu nước nóng theo bia hơi. Một mẻ nấu lượng nước rửa bã cần là: lít. Lượng nước cần để vệ sinh các thiết bị trong phân xưởng là: Thùng lọc cần 200 lít Nồi nấu hoa 200 lít Nồi nấu ( hồ hoa, đường hoá): 400 lít Vậy cần đun một lượng nước nóng là: 5412,5 + 200 + 200 + 400 = 6212,5 lít Hệ số đổ đầy nồi là 85%. Vậy thể tích nồi là: lít = 7,3088 m3 Nồi nấu nước nóng cấu tạo thân trụ, đáy và nắp chỏm cầu H = 1,2D, r = 0,5D, đáy h1 = 0,2D, nắp h2 = 0,15D V = 1,0865D3 1,887m Quy chuẩn: D = 1900mm, H = 2880mm h1 = 380mm, h2 = 285mm 14. Máy lạnh nhanh Chọn thiết bị lạnh nhanh kiểu tấm bản, 2 cấp, cấp thứ nhất làm lạnh bằng nước lạnh thường, cấp thứ hai làm lạnh bằng nước glycol để hạ nhiệt độ dịch đường xuống nhiệt độ lên men. Lượng dịch đường cần làm lạnh trong một mẻ nấu là: lít = 11,2371m3 Thời gian làm lạnh một mẻ là 2 giờ Vậy chọn máy lạnh nhanh có đặc tính sau: Kích thước tấm bản: Dày x Rộng x Cao 1,2mm x 350mm x 1016mm Số ngăn truyền nhiệt: 2 ngăn Số vỉ làm lạnh bằng nước: 91 Số vỉ làm lạnh bằng nước muối: 71 áp lực cần thiết: - Của dịch đường 3 kg/cm2 - Nước vào 2 kg/cm2 - Nước muối 1,5 kg/cm2 Nhiệt độ tác nhân lạnh: Nước lã vào 20oC, ra 40oC. Hệ số cấp nhiệt của nước lã: k = 1100 kcal/m2.h.oC. Nước glycol vào - 10oC, ra 5oC. Hệ số cấp nhiệt của nước glycol: k = 650 kcal/m2.h.oC. Kích thước máy là: ( mm x mm x mm) Dài x Rộng x Cao: 2200 x 700 x 1620 Năng suất máy: 6m3/h Trọng lượng :410 kg II. Thiết bị phân xưởng lên men . 1. Thiết bị rửa sữa men: Sau khi lên men chính. Sữa men được thu vào các thùng rửa men. Thực tế sản xuất của 1000 lít dịch đường cho ta 20 lít sữa men. Nên một tank lên men để sản xuất 40000 lít bia sẽ cho một lượng sữa men là: Thể tích đường lên men: lít 1090: số lít dịch đường để sản xuất 1000lít bia Vậy lượng sữa men thu được là lít Lượng sữa men thu được trong một ngày là 1308 lít Lượng sữa men cần tái sử dụng để lên men là: 43600 x 1% = 436 lít Thực tế khi xử lý sữa men tiêu hao 20%. Vậy lượng sữa men đem đi xử lý là: V = 436 x 1,2 = 523,2 lít. Ta cần thiết bị có thể tích bằng 2V để xử lý sữa men. Vì khi xử lý sữa men cần một lượng nước gấp 2 lần lượng sữa men. Vậy ta cần thiết bị có thể chứa được lượng sữa men là: 523,2 x 2 = 1046,4 lít. Hệ số sử dụng thiết bị là 80% Vậy thể tích thiết bị là: Vt = 1046,4/0,8 = 1308 lít =1,308 m3 Cấu tạo của thùng bằng thép không rỉ, hình dạng thân trụ, đáy côn, phía dưới đáy có đường ống dẫn nước lạnh vào thùng sục qua lớp men và chảy ra ngoài, men được rửa đến khi nước tràn ra ngoài hoàn thành trong thời gian rửa 1-2 ngày. Công thức xác định thể tích thùng: Trong đó: H = 1,2D, h = 0,866D: Ta có: Qui chuẩn: D = 1100 mm, H = 1320 mm, h = 1000 mm. Số thiết bị dùng là 2 chiếc, trong đó có một chiếc để dự trữ. 2. Thùng lên men Cấu tạo bằng thép không rỉ, thân trụ, đáy côn, nắp chỏm cầu, thùng có 4 khoang lạnh, có lớp bảo ôn, cửa vệ sinh, đường ống CIP, Van lấy mẫu, van tháo sữa men, van tháo cặn, đường hơi thanh trùng, áp kế, nhiệt kế, đường ống thu gom CO2, ống thuỷ, van lấy sản phẩm, cửa quan sát, van sục khí. Lượng dịch đường đưa vào thiết bị là V: V = lít = 43,3804 m3 Các thông số kỹ thuật của thiết bị. D: đường kính thùng, mm H: Chiều cao phần trụ chứa dịch, H = 1,5D h1: Chiều cao phần nón, h1 = 0,866D h2: Chiều cao phần trụ không chứa dịch, h2 = h3: Chiều cao phần nắp, h3 = 0,15D Thể tích phần chứa dịch được tính: Suy ra: Quy chuẩn: D = 3200mm, H = 4800mm, h1 = 2700 mm Ngoài ra, phần đỉnh thiết bị ( phần trụ) có thể tích bằng 25% thể tích hữu ích: Vậy Vd = 0,25 x V = 0,25 x 43,3804= 10,8451 m3 Nên thể tích thực của thùng lên men là: Vt = V + 0,25V = 1,25V = 1,25 x 43,3804 = 54,2255 m3 Nên chiều cao phần đỉnh: Qui chuẩn: h2 = 1400 mm, h3 = 0,15D = 0,15 x 3200 = 480 mm Vậy chiều cao thùng lên men là: Ht = H + h1 + h2 + h3 = 4800 + 2700 + 1400 + 480 = 9380 mm Tóm lại: Chiều cao phần trụ: Hpt = H + h2 = 4800 + 1400 = 6200 mm 3. Tính thiết bị gây men cấp II Trong quá trình gây men thì lượng men giống cho vào bằng 1/10 so với lượng dịch đường. Vì trong quá trình sản xuất ta có sử dụng thiết bị lên men sơ bộ nên lượng men giống sau quá trình lên men cấp 2 đủ để đảm bảo cho thùng lên men sơ bộ. Lượng dịch đường cho vào quá trình lên men sơ bộ là lượng dịch thu được sau một mẻ nấu. Cụ thể tính toán ở phần tính thiết bị lên men sơ bộ là 21,8 m3 dịch đường mỗi ngày lên men hai thùng sơ bộ. Vậy ta cần 2,18m3 men giống cho vào thùng lên men sơ bộ. Vì quá trình sản xuất ta thực hiện lên men sơ bộ ở các thùng cách nhau 8h. Nên phương án của quá trình gây men cấp hai được giải quyết như sau: Gọi: Vo = 2,18 m3 ( lượng canh trường men giống cần cho vào thùng lên men sơ bộ thứ nhất). Gọi: V1 là lượng dịch ban đầu ở thiết bị lên men cấp 2. V1 - Vo = V2 (m3) V2: lượng men giống còn lại trong thùng lên men cấp 2 khi đã lấy đi lượng Vo. Sau khi lấy dịch đi thì lượng dịch còn lại V2 được tiếp thêm dịch đường để có thể tích là 2V2. Sau đó lên men trên 8h để thu được canh trường men giống và lại lấy đi một lượng Vo để cấp cho thùng lên men sơ bộ cấp 2 đủ để cho lượng men giống còn lại là V3. Sau khi tiếp thêm lượng dịch đườg để lên men làm sao cho lượng dịch đường là 2V1 = Vo đủ để tiếp cho thùng lên men sơ bộ thứ bâ thì quá trình phân giống cấp 2 kết thúc. Từ kết quả trên ta có hệ phương trình V1 – Vo = V2 (1) 2V2 = Vo + V3 (2) 2V3 = V0 (3) Ta có: V0 = 1,09 m3 Thay vào phương trình (3) ta được V3 = 0,545 m3 Thay kết quả vừa tìm được vào phương trình (2) ta được: Vậy V1 = V2 + Vo = 0,8175 + 1,09 = 1,9075 m3 Vậy ta tính thiết bị gây men cấp 2 theo thể tích dịch V1: Hệ số sử dụng thiết bị là 80% Vậy Thể tích thiết bị lên men cấp 2 được xác định theo công thức Trong đó: H = 2D, h1 = 0,866D, h2 = 0,15D Ta có: Vt = 1,7966D3 Vậy ta có: Qui chuẩn: Dt = 1100mm, H = 2200 mm h1 = 990mm, h2 = 165mm 5. Thiết bị gây men giống cấp 1 Thiết bị gây men giống cấp 1 bằng 15% Vt Vậy: V1 = Vt.0,15 = 0,3576m3 Dt = Qui chuẩn: Dt = 600 mm, H = 1200 mm h1 = 520 mm, h2 = 90 mm \6. Máy lọc bia ( máy lọc khung bản) Lượng bia cần lọc tối đa một ngày là: Mỗi ngày làm việc hai ca, mỗi ca làm việc 2 giờ. Vậy năng suất của máy lọc cần thiết là: Hệ số sử dụng thiết bị là 70% Vậy ta chọn máy lọc có năng suất 6 m3/h Ký hiệu máy: PZ-B50. Chất trợ lọc: Diatomit Năng suất: 6 m3/h Kích thước khung bản: 800 x 800 (mm x mm) áp suất lọc tối đa: 6kg/cm2 Trọng lượng máy: 2500 kg Số khung bản: 80 Động cơ bơm: 4,5 kW Bề mặt lọc: 50 m2 7. Thiết bị bão hoà CO2 Lượng bia cần bão hoà trong một ngày là: Thiết bị lọc bão hoà CO2 kiểu đứng, đáy và nắp chỏm cầu, có áo lạnh và lớp bảo ôn bảo đảm, vật liệu chế tạo là Inox, chịu được áp lực 8kg/cm3. Thùng bão hoà CO2 đồng thời là thùng chứa bia sau khi bão hoà. Chọn số thùng bão hoà bia là 2 chiếc. Nên mỗi thùng cần chứa một lượng bia là: Hệ số đổ đầy thiết bị là 85% Vậy thể tích thực của thùng là: Chọn: H = 2D, h = h1 = h2 = 0,15D, r = 0,5D Vậy Vt = 1,692D3 Quy chuẩn: D = 2000mm, H = 4000 mm h1 = h2 = 300 mm III. Tính thiết bị phân xưởng hoàn thiện 1. Máy rửa bock Số lượng bock cần rửa một ngày là 800 chiếc, dung tích bock chứa 50 lít bia. Máy rửa bock làm việc một ngày 2 ca, mỗi ca làm việc 3h, hệ số sử dụng máy là 70%. Vậy năng suất máy rửa bock là: chiếc/h * Các đặc tính của máy: Năng suất: 191 chiếc/h Công suất động cơ: 2,5 kW Nhiệt độ nước nóng: 50á55oC Lượng tổn hao nước nóng: 6 m3/h áp lực nước nóng: 0,4atm áp lực nước nguội: 0,4atm Lưu lượng nước nguội: 2 m3/h Kích thước: ( mm x mm x mm): Dài x rộng x cao: 1500 x 2200 x 2100 Dung tích bock: 50 lít 2. Máy chiết bock Lượng bia cần chiết trong một ngày là: lít = 40,608 m3 Máy chiết bock làm việc 2 ca một ngày, mỗi ca làm việc 3 giờ, hệ số sử dụng máy là 70%. Vậy năng suât máy chiết bock là: Vậy chọn máy chiết bock có các đặc tính như sau: Năng suất: 10000lít/h = 10 m3/h Số vòi chiết: 1vòi áp suất dư: 0,7 atm Kích thước máy: 1500x1120x2000 Số máy cần dùng: 1 máy Công suất: 0,8 kW Trọng lượng: 350 kg 3. Máy chiết chai Lượng bia chần chiết chai mỗi ngày là:40000 lít Bia được chiết vào chai 0,5 lít. Vậy số chai cần chiết một ngày là: chiếc Máy chiết chai làm việc mỗi ngày 2 ca, mỗi ca làm 4 giờ. Hệ số sử dụng máy chiết cần là: Vậy chọn máy chiết chai có đặc tính như sau: Năng suất: 6000 chai/h Số vòi chiết: 36 vòi Lượng không khí: 45 m3 áp suất thùng chứa: 0,5á1,2 kg/cm2 áp suất trong