Đồ án Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triêu lít/năm

u cao 2400mm. Độ dày nắp, thân d = 4mm, đáy d = 6mm. Thời gian một mẻ lọc không quá 90 phút, có hệ thống điều chỉnh tốc độ lọc, có hệ thống định lượng nước rửa bã từng giai đoạn. Nắp nồi có khe cửa để tháo, lắp lưới lọc. Mô tơ giảm tốc công suất 5kw cho cánh khuấy, hệ thống cánh khuấy, đảo bã, cắt gạt bã có kết cấu dạng đặc biệt, tốc độ quay 0,8 – 8 vòng/phút, trục ngang và 12 dao gạt bã bằng inox, 12 cánh cắt bã, bạc thau, bệ đỡ, chèn làm kín bằng cao su thực phẩm chịu nhiệt, mô tơ 2kw, hộp giảm tốc để nâng hạ cánh khuấy có hệ thống an toàn và đèn báo vị trí lệ xuống cánh khuấy. Vòng tròn CIP trên nắp nồi đường kính 1500 gắn 5 vòi phun rửa đặc biệt bằng inox. Hệ thống CIP dưới đáy nồi gồm 16 vòi phun inox, van điều chỉnh áp lực. Vòng tròn gom dịch đường kính 1200mm, ống đường kính 60 nối với 7 đầu gom dịch từ đáy nồi. Thùng trung gian sau lọc có kính quan sát độ trong, thể tích 0,6 m3, van lấy mẫu f10. Bảo ôn thân và đáy bằng bông thuỷ tinh dày 100mm, bên ngoài bọc bọc inox tấm dày 1,5mm có cầu cách nhiệt. Van xả bã f600 bằng thép không rỉ có vít định vị, có đèn chiếu sáng halogen 24V, 100W, cửa người tiêu chuẩn, có kính quan sát. Bơm sang nồi nấu hoa hoạt động tự động theo mực nước trong thùng trung gian. ống thoát hơi f300, d = 2mm làm bằng thép không rỉ, cao quá mái 1,5-2m, có chụp ngăn mưa, lưới chống chim, chuột. V. Chọn thùng chứa bã gạo và bã malt Lượng bã lọc 1 mẻ là 7 m3. Chọn thùng chứa bã: dự trù bã được lấy đi hết sau mỗi ngày làm việc, tức là chứa được 4 mẻ. Vậy thể tích lượng bã phải chứa là: (0,8 là hệ số đổ đầy của bã trong thùng chứa). Chọn 1 thùng chứa bã duy nhất cho nhà máy có hình trụ, đáy hình nón có các thông số: Đường kính D, chiều cao trụ H = 1,5D. Đáy hình nón có góc a = 60°, chiều cao đáy h. Ta có công thức: Vậy chiều cao trụ là: H = 2,7 ´ 1,5 = 4 (m). Chiều cao đáy là: h = 0,87 ´ 2,7 = 2,4 (m). Độ dày của thiết bị d = 5 mm. Thiết bị có 4 chân, có khung gia cố, chiều cao đáy cách mặt đất khoảng 1 m, van xả bã có đường kính 250 mm. VI. Tính và chọn thiết bị nấu hoa a. Chọn thiết bị nấu hoa: Chọn thiết bị nấu hoa có 2 vỏ, đáy và nắp hình nón có các kích thước như sau Đường kính D. Chiều cao trụ H = 0,8D. Đáy hình nón có góc nhọn a1 = 15°C, chiều cao h1. Nắp hình nón có góc nhọn a2 = 25°C , chiều cao h2. h h2 h1 d b. Tính kích thước: Thể tích nồi nấu hoa phải chứa được lượng dịch sau khi lọc và nước rửa bã. Hệ số đổ đầy của nồi phải thấp vì dịch khi sôi ở nhiệt độ cao sẽ trào lên chiếm một thể tích lớn, chọn hệ số đổ đầy là 0,7. Lượng dịch đường trước khi đưa vào nấu hoa là 108,737l tính cho 100l bia thành phẩm cùng với lượng nước rửa bãlà 9120 lít. Vậy 1 mẻ sẽ là: V = 108,737 ´ 300 + 9120 = 41,7 (m3) Vậy thể tích nồi là: ị Chọn đường kính nồi là D = 4700mm. Lớp vở áo hơi dày 100mm Đường kính ngoài: Dn = 4700 + 2 ´ 100 = 4900mm Chiều cao trụ: H = 4700 ´ 0,8= 3800mm Chiều cao nắp: h1 = 4700 ´ 0,134 = 600mm Chiều cao đáy: h2 = 4700 ´ 0,233 = 1000mm c. Tính diện tích truyền nhiệt. Công thức tính diện tích bề mặt truyền nhiệt là: Q: tổng lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ dịch cháo lên các điểm dừng nhiệt độ. K: hệ số truyền nhiệt từ hơi đến dịch, kcal/m²h.độ. Dttb: hiệu số nhiệt độ trung bình. T: thời gian Qm: lượng nhiệt cần cung cấp cho dịch cháo trong giai đoạn nhất định. Qtt = 5% Qm: lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh. Tính Q: Q được xác định bởi chu kì tải nhiệt lớn nhất, đó là chu kì nâng nhiệt độ nồi dịch hoá từ 70°C lên 100°C trong 30 phút. Q = mCDt + m: khối lượng dịch đường trước khi nấu hoa cho 1 mẻ nấu (kg) m1 = 108,737 ´ 300 = 32621 (kg) C: nhiệt dung riêng của khối dịch, kcal/kg°C. Tra sổ tay hoá công I có: (kcal/m².h.độ) C1 tỷ nhiệt của chất hoà tan: C1 = 0,34 (kcal/m².h.độ) C2 tỷ nhiệt của nước: C2 = 1 (kcal/m².h.độ) W: độ ẩm của dịch, % ị Qm = 32621 ´ 0,95 ´ (100 -70) = 929700 (kcal) Nhiệt tổn thất: Qtt = 5% Qm = 0,05 ´ 929700 = 46485(kcal) Vậy lượng nhiệt cần cung cấp là:  Tính K: Công thức tính hệ số truền nhiệt k a1: hệ số cấp nhiệt từ hơi nước nóng vào vỏ thiết bị. a1 = 6000 kcal/m².h.độ a2: hệ số cấp nhiệt của dịch \ p: áp suất của hơi nước Để đảm bảo vận hành sản xuất cần áp suất hơi p = 2at ị (kcal/m².h.độ) d = 5mm = 0,005m: bề dầy của vỏ thiết bị. l: hệ số dẫn nhiệt của vỏ thiết bị, vỏ thiết bị làm bằng thép không rỉ nên: l = 300 kcal/m².h.độ : hệ số dẫn nhiệt trung bình của cặn bẩn bám vào 2 phía vỏ thiết bị. đối với hơi nước đối với chất hữu cơ, dung dịch muối Tính Δt: 119,6° 119,6° 100° 70° Thực chất hình thức trao đổi nhiệt ở đây là hình thức trao đổi nhiệt kiểu gián tiếp. Công thức tính: Δt1: hiệu số lớn nhiệt độ hơi nóng và nhiệt độ khối dịch cần đun tới 100°C. Δt1 = 119.6 – 100 = 19,6 (°C) Dt2: hiệu số giữa nhiệt độ hơi nóng và khối dịch cần đun. Δt2 = 119.6 – 70 = 49,6 (°C) Vậy ta có: Tính F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt: Hệ số an toàn là 1,2 nên diện tích truyền nhiệt thực là: 57 ´ 1,2 = 68,4 (m2) d. Đặc tính kỹ thuật của nồi nấu hoa: Thiết bị nấu là loại thiết bị hình trụ, gia nhiệt kiểu ống chùm, chiều cao 4000mm, đường kính trụ 5000mm làm bằng thép không rỉ, thân d = 4mm, đáy d = 5mm, đun nóng bằng hơi bão hoà. Hệ thống phun xịt nớc dùng vệ sinh nồi với 4 đầu phun CIP 20 m3/h. Nắp côn ở đỉnh 25°, có của vệ sinh đường kính 450mm, đèn chiếu sáng 24V, 100W, có công tắc. ống thoát hơi f300, d = 2mm làm bằng thép không rỉ, cao quá mái 1,5-2m, có chụp ngăn mưa, lưới chống chim, chuột. Gia nhiệt chùm ống bên trong, mặt sàn dày 10mm, có nón ngăn sôi trào và đảo dịch; thời gian nấu sôi 70 – 80 phút, có quả cầu vệ sinh. Bảo ôn thân và đáy bằng bông thuỷ tinh dày 100mm, bên ngoài bọc inox dày 1,5mm. Chân nồi bằng ống inox, đáy nồi bằng thép không rỉ dày 6mm. một đẳờng ống nạp theo phương tiếp tuyến với thành nồi làm bằng thép không rỉ, được hàn vào thành nồi. VII. Thiết bị đun nước nóng a. Tính kích thước nồi. Nước nóng trong quá trình nấu bao gồm: Nước vệ sinh: nước rửa thiết bị. Nước công nghiệp: nước dùng để nấu và rửa bã. b. Tính nước vệ sinh: Sau khi hoàn thành một mẻ nấu ta cần vệ sinh nồi nấu bằng nước nóng. Mỗi nồi cần 500l với hệ thống nấu và mỗi hệ thống gồm các nồi: hồ hoá, nồi đưòng hoá, nồi lọc đáy bằng, nồi nấu hoa, thùng lắng xoáy; có tất cả 5 thùng cần vệ sinh. Vậy lượng nước cần dùng là: Nvs = 4 ´ 5 ´ 500 = 10000 (l). c. Tính nước cho dây truyền nấu: Lượng nước dùng cho rửa bã là: N1 = 9120(l). Lượng nước dùng để nấu và đường hoá: N2 = 9510 + 20709= 30220 (l) Vậy lượng nước dùng cho công nghiệp là: Ncn = N1 + N2 = 9120 +30220 = 39340 (l) ị Vậy tổng lượng nước cần dùng là: N = 10000 + 39340 = 49340 (l) = 50(m3) d. Chọn thiết bị: Thiết bị được chọn dạng thân trụ, nắp hình chỏm cầu có các thông số kỹ thuật: Đường kính D, chiều cao trụ H = 2D. Chiều cao nắp: h = 0,15D. Hệ số đổ đầy của thùng: 0,8. đ Vậy thể tích thực của thùng là: Ta có công thức: Vậy đường kính thùng D = 3,4 m. Chiều cao trụ: H = 6,8m; chiều cao nắp h = 0,5 m. e. Tính diện tích truyền nhiệt : Công thức tính diện tích bề mặt truyền nhiệt là: Q: tổng lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ dịch cháo lên các điểm dừng nhiệt độ. K: hệ số truyền nhiệt từ hơi đến dịch, kcal/m²h.độ. Dttb: hiệu số nhiệt độ trung bình. T: thời gian Qm: lượng nhiệt cần cung cấp cho dịch cháo trong giai đoạn nhất định. Qtt = 5% Qm: lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh. Tính Q: Q được xác định bởi chu kì tải nhiệt lớn nhất, đó là chu kì nâng nhiệt độ từ 25°C lên 50°C trong 30 phút. Q = mCDt + m: khối lượng dịch đường trước khi nấu hoa cho 1 mẻ nấu (kg) m1 = 33715 (kg) C: nhiệt dung riêng của khối nước, kcal/kg°C. Tra sổ tay hoá công I có: C = 1 (kcal/m².h.độ) ị Qm = 33715 ´ 1 ´ (50 -25) = 842875 (kcal) Nhiệt tổn thất: Qtt = 5% Qm = 0,05 ´ 842875 = 42143 (kcal) Vậy lượng nhiệt cần cung cấp là:  Tính K: Công thức tính hệ số truền nhiệt k a1: hệ số cấp nhiệt từ hơi nước nóng vào vỏ thiết bị. a1 = 6000 kcal/m².h.độ a2: hệ số cấp nhiệt của dịch \ p: áp suất của hơi nước Để đảm bảo vận hành sản xuất cần áp suất hơi p = 2at ị (kcal/m².h.độ) d = 5mm = 0,005m: bề dầy của vỏ thiết bị. l: hệ số dẫn nhiệt của vỏ thiết bị, vỏ thiết bị làm bằng thép không rỉ nên: l = 300 kcal/m².h.độ : hệ số dẫn nhiệt trung bình của cặn bẩn bám vào 2 phía vỏ thiết bị. đối với hơi nước đối với chất hữu cơ, dung dịch muối Tính Δt: 119,6° 119,6° 50° 25° Thực chất hình thức trao đổi nhiệt ở đây là hình thức trao đổi nhiệt kiểu gián tiếp. Công thức tính: Δt1: hiệu số lớn nhiệt độ hơi nóng và nhiệt độ khối dịch cần đun tới 50°C. Δt1 = 119.6 – 50 = 69,6 (°C) Δt2: hiệu số giữa nhiệt độ hơi nóng và khối dịch cần đun. Δt2 = 119.6 – 25 = 94,6 (°C) Vậy ta có: Tính F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt: Hệ số an toàn là 1,2 nên diện tích truyền nhiệt thực là: 20 ´ 1,2 = 24 (m2) f. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị : Thiết bị được chế tạo bằng thép không gỉ, hình trụ tròn, cấu trúc hàn đứng, có kết cấu bảo ôn tốt. Thiết bị dùng để chứa nước đã xử lý từ hệ thống xử lý nước, cung cấp cho nhà nấu để dùng cho nấu bia, rửa bã và vệ sinh thiết bị. Dung tích 63 m3. Đường kính 3400 mm. Chiều cao 6800 mm. Bề dày vật liệu: 5 mm. Trang bị của bồn gồm có: cửa người đường kính 400 mm, có 1 nhiệt kế và có ống đo mức nước. VIII. Tính và chọn thùng lắng xoáy a. Tính kích thước thùng : Lượng dịch sau đun hoa cho mỗi mẻ là 33,7 m3. Sử dụng thùng lắng xoáy để lắng cặn và làm lạnh nhanh sơ bộ với hệ số đổ đầy 0,7. Thể tích thực của thùng là: Nồi lắng xoáy đáy bằng khi lắp đặt phải để nghiêng (8-10%) để dịch được tháo ra hêt, các thông số kỹ thuật của nồi: Đường kính D. Chiều cao trụ H = 0,6D. Nắp hình nón có góc nhọn a = 25°C, chiều cao nắp h. Thể tích thùng tính theo công thức: Vậy đường kính nồi lắng xoáy D = 4,5 m. Chiều cao trụ H = 0,6 ´ 4,5 = 2,7 m. Chiều cao nắp h = 0,233 ´ 4,5 = 1 m. b. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị : Thiết bị này rất đơn giản chỉ là một thiết bị hình trụ có dung tích 48m3, đường kính 4500mm, chiều cao 2700mm. Thân trụ d = 4mm, nắp thùng d = 4mm côn ở đỉnh 25°, lốc trên máy chuyên dụng; đáy phẳng d = 5mm, cửa người chui tiêu chuẩn. đèn chiếu sáng 24V, 100W, có bảo vệ, có công tắc. ống thoát hơi f300, d = 2mm làm bằng thép không rỉ, cao quá mái 1,5-2m, có chụp ngăn mưa, lưới chống chim, chuột. đáy nồi phẳng, nghiêng về phía cửa xả 2%, inox dày 6mm, có quả cầu vệ sinh. Có các ống thuỷ để kiểm tra mức, dễ vệ sinh, dễ kiểm tra. IX. Tính và chọn hệ thống CIP cho nhà nấu bia Hệ thống CIP cho nhà nấu bia có 3 thùng gồm: 1 thùng chứa NaOH 2%. 1 thùng chứa axit HNO3 0,1%. 1 thùng chứa nước. Mỗi mẻ nấu xong thường được vệ sinh với thể tích chất lỏng bằng 5% thể tích thùng nấu. Có 4 mẻ trong 1 ngày, tuy nhiên chỉ tính cho một mẻ nấu. Vì thùng nấu hoa lớn nhất nên tính thể tích mỗi thùng CIP theo thể tích thùng nấu hoa. Thể tích thùng nấu hoa: V = 60 m3. Hệ số sử dụng của thùng CIP là 0,9, vậy thể tích của mỗi thùng CIP là: Chọn cấu tạo thùng: Đường kính D. Chiều cao trụ H = 1,5D. Đáy hình nón có góc nhọn a1 = 15°C, chiều cao h1. Đáy hình nón có góc nhọn a2 = 15°C, chiều cao h2. Công thức tính thể tích thùng: Vậy đường kính nồi lắng xoáy D = 1,4 m. Chiều cao trụ H = 1,5 ´ 1,4 = 2,1 m. Chiều cao đáy h1 = 0,134 ´ 1,4 = 0,2 m. Chiều cao nắp h2 = 0,134 ´ 1,4 = 0,2 m. Trên nắp thùng có cửa đưa hoá chất vào thùng theo từng mẻ, có đường ống dẫn nước đã xử lý để hoà tan và pha loãng hoá chất. Nhược điểm của thùng là không tự động hoá, phải pha hoá chất theo từng mẻ. Ưu điểm là thiết bị gọn, không cồng kềnh, dễ vận hành thao tác. X. Tính và chọn thiết bị làm lạnh nhanh a. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị : Máy trao đổi nhiệt tấm bản 1 cấp làm bằng thép không rỉ, có kết cấu khung với cơ cấu ép bọc thép không rỉ, tấm bản bằng thép không rỉ dày 0,1mm, gioăng bằng cao su, các bích nối bằng thép không rỉ. Có bộ điều chỉnh lưu lượng nước đá tan để đảm bảo nhiệt độ ra luôn ổn định theo yêu cầu. Máy có thể hạ nhiệt độ của dịch đờng nóng từ 96°C xuống 8°C bằng cách trao đổi nhiệt với nước đá tan từ 2° lên 80°C với công suất 200hl/h. Có chỉ thị đo nhiệt độ dịch đến hệ thống lên men. b. Tính diện tích truyền nhiệt : Công thức tính diện tích bề mặt truyền nhiệt là: Q: tổng lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ dịch cháo lên các điểm dừng nhiệt độ. K: hệ số truyền nhiệt từ hơi đến dịch, kcal/m²h.độ. Dttb: hiệu số nhiệt độ trung bình. T: thời gian Qm: lượng nhiệt cần cung cấp cho dịch cháo trong giai đoạn nhất định. Qtt = 5% Qm: lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh. Tính Q: Q được xác định bởi chu kì tải nhiệt lớn nhất, đó là chu kì giảm nhiệt độ khối dịch từ 96°C xuống 8°C trong 120 phút. Q = mCDt + m: khối lượng dịch đường sau lắng xoáy của 1 mẻ, coi quá trình bay hơi không đáng kể, (kg) m1 = 32967 (kg) r = 1,07 ị m = 32967 ´ 1,07 = 35275 kg C: nhiệt dung riêng của khối dịch, kcal/kg°C. Tra sổ tay hoá công I có: C = 0,95 (kcal/m².h.độ) ị Qm = 35275 ´ 0,95 ´ (96 -8) = 2948990 (kcal) Nhiệt tổn thất: Qtt = 5% Qm = 0,05 ´ 2948990 = 147450 (kcal) Vậy lượng nhiệt cần cung cấp là:  Tính K: Công thức tính hệ số truền nhiệt k a1: hệ số cấp nhiệt từ hơi nước nóng vào vỏ thiết bị. a1 = 6000 kcal/m².h.độ a2: hệ số cấp nhiệt của dịch \ p: áp suất của hơi nước Để đảm bảo vận hành sản xuất cần áp suất hơi p = 2at ị (kcal/m².h.độ) d = 5mm = 0,005m: bề dầy của vỏ thiết bị. l: hệ số dẫn nhiệt của vỏ thiết bị, vỏ thiết bị làm bằng thép không rỉ nên: l = 300 kcal/m².h.độ : hệ số dẫn nhiệt trung bình của cặn bẩn bám vào 2 phía vỏ thiết bị. đối với hơi nước đối với chất hữu cơ, dung dịch muối Tính Δt: Thực chất hình thức trao đổi nhiệt ở đây là hình thức trao đổi nhiệt kiểu gián tiếp. Công thức tính: 96° 80° 8° 2° Δt1: hiệu số lớn nhiệt độ giữa hơi lạnh và khối dịch. Δt1 = 96 – 2 = 94 (°C) Δt2: hiệu số giữa nhiệt độ giữa nước và khối dịch. Δt2 = 80 – 8 = 72 (°C) Vậy ta có: Tính F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt: Hệ số an toàn là 1,2 nên diện tích truyền nhiệt thực là: 18 ´ 1,2 = 21,6 (m2) Chọn diện tích mỗi tấm truyền nhiệt là 1,0 ´ 1,2 (m2) ị Số tấm là: (tấm) XI. Tính và chọn máy nén khí Không khí được nén qua máy nén khí, sau đó được lọc qua màng siêu lọc để lọc bụi. Lượng khí cần cung cấp đảm bảo cung cấp 6 mg O2/lít dịch lên men. Ta biết phần khối lượng mà O2 chiếm so với không khí sạch (ở nhiệt độ thường là 0,23). Vậy khối lượng không khí sạch cần cung cấp là: Tính cho 1 mẻ nấu: M= 26,09 ´ 32967 = 860109 (mg) = 860 (kg) Qui đổi ra thể tích riêng: Khối lượng riêng của không khí được tính như sau: Trong đó r, ro lần lượt là khối lượng riêng của không khí sạch tại điều kiện nhiệt độ là 0°C và 20°C và cùng áp suất khí quyển. Tra sổ tay hoá công I ta có ro = 1,293 (kg/ m3) Qui định thời gian bơm dịch vào lên men là 30 phút, đây chính là thời gian phải hoà trộn hết lượng không khí trên, cũng là khoảng thời gian máy phải nén đủ lượng khí. Năng suất của máy nén khí cần đạt: XII. Tính và chọn thùng lên men Chọn thiết bị lên men: Thùng lên men hình trụ, nắp hình chỏm cầu, đáy côn, có các kích thước: Đường kính D. Chiều cao trụ H = 3D. Nắp hình chỏm cầu, chiều cao nắp h1 = 0,15D. Đáy hình nón có góc nhọn a = 70°C, chiều cao h2=1,37D h h2 h1 d b. Tính kích thước: Thể tích hữu ích của thùng lên men bằng lượng dịch đường chứa trong thùng, ở đây ta chọn lượng dịch đường cho cả ngày sản xuất: Vd = 4Vdịch lạnh =4 ´ 32967 = 131868 (l) = 131,8 (m³) Hệ số đổ đầy thùng là 0,8 vậy thể tích thực của thùng lên men là: Thể tích cả thùng tính theo công thức: ị Chọn đường kính thùng D = 4m. Chiều cao trụ H = 3D = 12m. Chiều cao nắp h1 = 0,6m. Chiều cao đáy h2 = 5m. Chiều cao thùng lên men: thùng lên men đặt cách nền 1m, vậy chiều cao thùng tính từ nền nhà là: Ht = 0,8 + h1 + H + h2 = 0,8 + 0,6 + 12 + 5 = 18,4 (m). c. Diện tích bề mặt truyền nhiệt: cứ 1m3 dịch cần 0,7 m2 mặt truyền nhiêt: F = 0,7V = 0,7 ´ 131 = 91,7 (m2) d. Tính số thùng lên men: Số thùng lên men tính theo công thức: T: chu kì lên men, ngày. Chọn thời gian lên men chính: 6 ngày. Chọn thời gian lên men phụ: 10 ngày. Chu kì lên men: T = 6 + 10 + 1 = 17 (ngày) Mỗi thùng lên men chứa lượng dịch lên men bằng lượng dịch đường nấu được trong một ngày nên coi Vt = V. Vậy số thùng là N = 17 + 1 = 18 (thùng) e. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị : Tank lên men là thiết bị hình trụ nón gồm 18 chiếc, được đặt ngoài trời trên sàn bê tông cao > 1m, đảm bảo chịu được tải trọng, gió bão. Nhiệt độ môi trường không ảnh hưởng đến công nghệ lên men, tổn thất nhiệt ít nhất, kín tuyệt đối, không để nước mưa, nước vệ sinh ngấm vào lớp bảo ôn. Vật liệu chế tạo các tank bằng thép không rỉ, áp suất làm việc 1,5 bar; áp suất thử nghiệm 2 bar; độ chân không 0,1 mmHg. Dung tích sử dụng 160 m3; đáy 70°; nhiệt độ từ (-3 á -5)°C. Đường kính thùng D = 4m. Chiều cao trụ H = 3D = 12m. Chiều cao nắp h1 = 0,6m. Chiều cao đáy h2 = 5m. Bảo ôn bằng bọt PU tỷ trọng 30-35 kg/m3, lớp bọc bảo ôn đợc sơn chống thấm, bọc nilon 2 lớp và vấn chặt bằng dây nhựa tổng hợp trước khi bọc lớp bảo vệ bên ngoài. Bọc kim loại cho phần trụ bằng inox sóng 0,7mm; bọc kim loại cho phần đáy và đỉnh bồn hình côn bằng tấm inox 1mm. chiều dày đáy 6mm, thân 5mm, đỉnh 6mm, lớp áo lạnh 2,5mm. XIII. Tính và chọn thùng gây men cấp 2 a. Tính kích thước thùng : Chọn thùng giống hình trụ, làm bằng thép không rỉ. Thể tích thùng chứa vừa đủ cấp giống cho 1 ngày lên men, biết lượng giống dùng cho 1 mẻ bằng 10% thể tích dịch đường của 1 thùng lên men. Lượng giống cần dùng là: V = 131 ´ 10% = 13,1 (m3) ị Vậy thể tích thực của thùng là: (hệ số chứa đầy thùng lên men là 0,9) Chọn thùng gây men có các thông số kỹ thuật: Đường kính D. Chiều cao trụ H = 3D. Nắp hình chỏm cầu, chiều cao nắp h1 = 0,15D. Đáy hình nón có góc nhọn a = 70°C, chiều cao h2. Công thức tính thể tích thùng: Từ công thức tính thể tích thùng ta có: Đường kính thùng D = 1,8 m. Chiều cao trụ H = 3D = 5 m. Chiều cao nắp h1 = 0,25 m. Chiều cao đáy h2 = 2,2 m. Diện tích bề mặt truyền nhiệt: cứ 1m3 dịch cần 0,7 m2 mặt truyền nhiêt: F = 0,7V = 0,7 ´ 14,5 = 10 (m2) b. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị : Thùng gây men cấp 2 hình trụ, nắp hình chỏm cầu, đáy côn. Dung tích 14,5 m3, Đường kính thùng D = 1,8 m. Chiều cao trụ H = 5 m. Chiều cao đáy h1 = 0,25 m. Chiều cao nắp h2 = 2,2 m. Bên trong thùng: áp lực vận hành 2 bar, nhiệt độ vận hành tối đa là 127°C. Vỏ làm lạnh: áp lực vận hành 2 bar, nhiệt độ vận hành là 2 á -4°C. Thùng được bảo ôn bằng polyurethane 100 mm, ngoài bọc inox. Trang bị ở phần đỉnh: có 1 cửa vệ sinh; 1 đèn halogen 24V, 100W; 1 ống vòi với đầu phun CIP; có van an toàn, van chân không. Trang bị phần trụ: 1 van lấy mẫu; có đầu vào và ra glycol làm lạnh. Trang bị phần đáy: 1 đầu vòi cho sục khí; một đầu cho cặp nhiệt Pt 100; 1 đầu van xả bã. XIV. Thùng gây men cấp 1 a. Tính kích thước thùng: Chọn thùng giống hình trụ, làm bằng thép không rỉ. Thể tích thùng chứa vừa đủ cấp giống cho 1 ngày lên men, biết lượng giống dùng cho 1 mẻ bằng 10% thể tích dịch đường của 1 thùng gây men cấp 2. Lượng giống cần dùng là: V = 13 ´ 10% = 1,3 (m3) ị Vậy thể tích thực của thùng là: (hệ số chứa đầy thùng lên men là 0,9) Chọn thùng gây men có các thông số kỹ thuật: Đường kính D. Chiều cao trụ H = 3D. Nắp hình chỏm cầu, chiều cao nắp h1 = 0,15D. Đáy hình nón có góc nhọn a = 70°C, chiều cao h2. Công thức tính thể tích thùng: Vậy ta có thể tích thùng: Đường kính thùng D = 0,8 m. Chiều cao trụ H = 3D = 2,4 m. Chiều cao nắp h1 = 0,1 m. Chiều cao đáy h2 = 1 m. b. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị: Thùng gây men cấp 2 hình trụ, nắp hình chỏm cầu, đáy côn. Dung tích 1,4 m3, Đường kính thùng D = 0,8 m. Chiều cao trụ H = 2,4 m. Chiều cao nắp h1 = 0,1 m. Chiều cao đáy h2 = 1 m. Bên trong thùng: áp lực vận hành 2 bar, nhiệt độ vận hành tối đa là 127°C. Vỏ làm lạnh: áp lực vận hành 2 bar, nhiệt độ vận hành là -4 á -10°C. Thùng được bảo ôn bằng polyurethane 100 mm, ngoài bọc inox. Trang bị ở phần đỉnh: có 1 cửa vệ sinh; 1 đèn halogen 24V, 100W; 1 ống vòi với đầu phun CIP; có van an toàn, van chân không. Trang bị phần trụ: 1 van lấy mẫu; có đầu vào và ra glycol làm lạnh. Trang bị phần đáy: 1 đầu vòi cho sục khí; một đầu cho cặp nhiệt Pt 100; 1 đầu van xả bã. XV. Thùng rửa men và bảo quản men dùng lại a. Tính kích thước thùng : . Khi chọn thùng do tính toán đến cả trường hợp sau lên men nấm men bị nhiễm tạp cần phải xử lý bằng axit H3PO4 0,6% hoặc bằng kiềm nhẹ. Do vậy vật liệu làm bằng thép không rỉ, chịu được độ pH dao động từ 4 – 8. Chọn thùng chứa men có các thông số kỹ thuật: Đường kính D. Chiều cao trụ H = 3D. Nắp hình chỏm cầu, chiều cao nắp h1 = 0,15D. Đáy hình nón có góc nhọn a = 70°C, chiều cao h2. Lượng men thu được thường bằng khoảng 2% so với lượng dịch lên men. Dịch lên men của 1 thùng khoảng 42,724 m3, chọn thu men trong cả 1 ngày rồi mới đưa đi xử lý. V = 2% ´ 131 = 2,6 (m3) Hệ số đổ đầy bằng 0,8, ta có: Công thức tính thể tích thùng: Vậy từ công thức trên ta có: Đường kính thùng D = 1 m. Chiều cao trụ H = 3D = 3 m. Chiều cao nắp h1 = 0,1 m. Chiều cao đáy h2 = 1,2 m. b. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị: Thùng gây men cấp 2 hình trụ, nắp hình chỏm cầu, đáy côn. Dung tích 3,2 m3, Đường kính thùng D = 1 m. Chiều cao trụ H = 3 m. Chiều cao nắp h1 = 0,1 m. Chiều cao đáy h2 = 1,2 m. Vỏ làm lạnh: áp lực vận hành 2 bar, nhiệt độ vận hành là 0 á -4°C. Thùng được bảo ôn bằng polyurethane 100 mm, ngoài bọc inox. Trang bị ở phần đỉnh: có 1 cửa vệ sinh; 1 đèn halogen 24V, 100W; 1 ống vòi với đầu phun CIP; có van an toàn, van chân không. Trang bị phần trụ: 1 van lấy mẫu; có đầu vào và ra glycol làm lạnh; một bộ cánh khuấy. Trang bị phần đáy: 1 đầu vòi cho sục khí; một đầu cho cặp nhiệt Pt 100; 1 đầu van xả bã. XVI. Tính và chọn hệ thống CIP trung tâm CIP trung tâm gồm 2 hệ thống: CIP nóng và CIP lạnh. CIP lạnh có 3 bồn chứa H2O, NaOH và Oxonia. CIP nóng có 2 bồn chứa H2O và NaOH. Thể tích của hoá chất rửa thiết bị bằng 5% thể tích dịch lên men, hệ số chứa của thùng bằng 0,9. Thể tích thùng lên men V = 53,405 m3, vậy thể tích của thùng chứa là: Chọn cấu tạo thùng: Đường kính D. Chiều cao trụ H = 1,5D. Đáy hình nón có góc nhọn a1 = 15°C, chiều cao h1. Đáy hình nón có góc nhọn a2 = 15°C, chiều cao h2. Công thức tính thể tích thùng: Vậy đường kính nồi lắng xoáy D = 2 m. Chiều cao trụ H = 1,5 ´ 2 = 3 m. Chiều cao đáy h1 = 0,134 ´ 2 = 0,25 m. Chiều cao nắp h2 = 0,134 ´ 2 = 0,25 m. Hệ thống CIP lạnh và CIP nóng được chế tạo gần giống nhau gồm: cửa vệ sinh tiêu chuẩn, ống xả tràn và hệ thống đập bọt hoá chất. Riêng hệ thống CIP nóng có thêm bộ phận gia nhiệt bằng hơi gồm: ống gia nhiệt, van cấp hơi tay, van cấp hơi tự động, bộ thu nước ngưng … XVII. Hệ thống thu hồi CO2 Từ bảng tính cân bằng sản phẩm có lượng CO2 thu hồi trong 1 ngày là 448 kg. Hệ thống thu hồi CO2 bao gồm các thiết bị: máy rửa khí; bộ lọc, sấy; máy nén khí, bình cầu chứa khí CO2. a. Máy rửa khí : Máy rửa khí là một bồn chứa có nắp dùng để loại các tạp chất có khả năng hoà tan trong nước ra khỏi CO2. Thực chất quá trình thu khí CO2 chủ yếu thực hiện trong giai đoạn sau của quá trình lên men chính (thu khoảng 90% khí trong thời gian 3 ngày). Luôn có 3 thùng lên men được thu khí trong 1 ngày. Để giảm số máy làm việc tối đa, tại công đoạn này cần bố trí 3 máy làm việc 100% thời gian. Trong 1 ngày máy thu khí phải hoạt động để thu hết lượng khí là: 90% ´ 1344 ´ 3 = 3629 (kg) Năng suất thu hồi khí cần đạt: Chọn máy rửa khí có quy cách kỹ thuật: Năng suất 50 kgCO2/h. Đường kính 200 mm. Chiều cao 2500 mm. Lượng nước tiêu thụ 40 l/h. Thời gian làm việc 24 h/ngày. b. Bộ xử lý CO2 : Mục đích: để loại các hợp chất không hoà tan trong nước cũng như hơi ẩm không hoà tan trong khí CO2. Chọn bộ lọc, sấy CO2 có các quy cách kỹ thuật sau: Năng suất lọc: 50kg CO2/h. Thời gian làm việc: 24 h/ngày. Vật liệu: thép không rỉ. Thời gian hoàn nhiệt: 5 h. Tính số lượng tháp: Lượng CO2 lọc và sấy trong 1 ngày là: 50 ´ 24 = 1200 (kg/ngày) Sau quá trình rửa khí còn lại khoảng 50% lượng CO2 ban đầu: 3629 ´ 50% = 1814 (kg/ngày) Số tháp làm việc là: ị chọn 2 tháp làm việc. c. Máy nén khí : Máy nén khí là 1 máy nửa kín được truyền động trực tiếp. Quy cách kỹ thuật của máy: Tốc độ: 2000 vòng/phút. Nhiệt độ ngưng tự của freon: +40°C. Nhiệt độ bốc hơi của freon: -30°C. Công suất: 1m3/h. Công suất tiêu thụ: 4 kw. Nhiệt độ nước làm mát: 20°C. Lượng nước làm mát tiêu thụ 1 m3/h. d. Bình cầu chứa khí Dung tích: 5 m3. Đường kính: 1570 mm. Chiều dài: 3140 mm. áp suất làm việc tối đa: 200 mm cột nước. Vật liệu: vỏ được chế tạo bằng cao su bọc vải polyester. XVIII. Tính và chọn máy lọc bia Chọn máy lọc kiểu bản có bột trợ lọc DIATOMIT để tăng cường chất lượng lọc bia. a. Tính máy lọc bản. Từ bảng cân bằng vật liệu: trong 1 ngày lượng bia cần lọc là 123000 lít. Trên thực tế theo bố trí dây truyền công nghệ chọn biện pháp lọc như sau: Tiến hành lọc mỗi thùng bia trong 1 ngày, 2 ca làm việc thời gian hoạt độn