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

h hèm là : Vdịch hèm = = 869,28 (l) 3. Tính lượng bã hèm. - Lượng chất khô không hòa tan từ malt là : 119,17 × 0,93 × 0,25 = 27,71 (kg) - Lượng chất khô không hòa tan từ gạo là : 39,72 × 0,87 × 0,15 = 5,18 (kg) => Tổng lượng chất khô không hòa tan là : 27,71 + 5,18 = 32,89 (kg) - Lượng bã thương phẩm thường có độ ẩm 80%. Lượng nước X còn nằm trong bã ẩm được tính : = 0,8 (80%) => X = 131,56 (kg) Do đó, lượng bã thương phẩm là : 131,56 + 32,89 = 164,45 (kg) Lượng bã ẩm thực thu được khi lọc bằng thùng lọc khoảng 1,8 2,2 kg/kg nguyên liệu, chọn 2 kg/kg nguyên liệu. Vậy lượng nguyên liệu 158,89 kg (gồm 119,17 kg malt + 39,72 kg gạo) để sản xuất 1000 lít bia thì cho lượng bã ẩm là : 2 × 158,89 = 317,78 (kg) 4. Khối lượng dịch lọc đầu và nồng độ dịch đường khi chưa rửa bã là. Khối lượng dịch lọc đầu = Khối lượng dịch đường hóa – khối lượng bã trước khi rửa = 921,44 – 317,78 = 603,66 (kg) Ta biết rằng 100 kg nguyên liệu (malt + gạo) cho 70,45 kg chất hòa tan. Vậy 159,69 kg nguyên liệu cho lượng chất hòa tan là : = 112,5 (kg) Coi nồng độ chất hòa tan trong dịch lọc và trong bã là như nhau, ta có nồng độ gần đúng của dịch lọc đầu là : × 100% = 12,1% 5. Tính lượng nước rửa bã và khối lượng dịch trước khi nấu hoa. Giả sử khi đun sôi dịch đường với hoa houblon có khoảng 5% nước bay hơi. Như vậy, dịch đường sau khi rửa bã có nồng độ bé hơn 0,5Bx, tức là còn 9,5Bx (qui về Bx ở 200C). Khi đó ta có : Lượng nước rửa bã () được xác định : = 9,5Bx = 0,095. => = 580,55 (kg) hay 580,55 (l) => Khối lượng dịch đường trước khi đun hoa là : 603,66 + 580,55 = 1184,21 (kg) Tra bảng ứng với 9,5Bx thì d = 1,038. Do đó, thể tích dịch trước khi nấu hoa là : Vdịch = = = 1140,86 (l) 6. Tính lượng hoa houblon. Lượng hoa houblon dùng trong quá trình sản xuất bia dao động trong một khoảng rất rộng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nồng độ dịch đường, chất lượng hoa houblon và thị hiếu người tiêu dùng. Cứ 1000 lít bia hơi thì cần khoảng 45 g a-axit đắng . Trong nhà máy sử dụng 60% cao hoa và 40% hoa viên, tức là với 1000 lit bia hơi cần 27 g a-axit đắng từ cao hoa và 18 g a axit từ hoa viên. Ta chọn loại cao hoa 50% và hoa viên 8%. Biết rằng: + 1 kg cao hoa 50% tương đương với 500 g a-axit đắng. Vậy nếu cần 27 g a-axit đắng sẽ tương đương với 54 g cao hoa 50%. + 1 kg hoa viên 8% tương đương với 80 g a-axit đắng . Do đó, 18 g a-axit đắng sẽ tương đương với 225 g hoa viên 8% . 7. Tính lượng men giống - Từ nuôi cấy (chiếm 10% lượng dịch đi lên men) : 0,1 × = 106,33 (l) - Từ lượng men sữa bổ sung (chiếm 1% lượng dịch đi lên men) : 0,01 × 1063,3 = 10,63 (l) 8. Tính lượng sữa men Cứ 100 lít bia thì cho khoảng 2 lít sữa men. Vậy 1000 lít bia cho : 2 × 10 = 20 lít sữa men, trong đó tái sử dụng 10,63 lít, phần còn lại làm thức ăn cho gia súc là : 20 – 10,63 = 9,37 (l) 9. Tính lượng bột trợ lọc Diatomit. Thông thường lượng bột trợ lọc cần dùng là 0,73 1,2 kg bột/1000 lít bia. 10. Lượng chế phẩm enzym SC Từ 0,05 0,1 % so với lượng nguyên liệu thay thế, ở đây ta dùng lượng enzym là 0,1% so với lượng gạo và bằng : 39,72 = 0,0397 (kg) 40 (g) 11. Tính CO2 Ta có phương trình lên men : C12H22O11 + H2O = 4 C2H5OH + 4 CO2 Cứ 342 g maltoza tạo thành 176 g CO2, ta có : Lượng dịch trước lên men là : × 1,04 = 1105,83 (kg) Lượng chất chiết là : 1105,83 × = 110,58 (kg) Coi toàn bộ lượng đường lên men là maltoza, giả sử mức độ lên men là 60% => lượng CO2 thu được là : 110,58 × 0,6 × = 36,04 (kg) Sau khi lên men, lượng CO2 còn ngậm trong bia khoảng 2,5g/l , sau lọc chỉ còn 2g/l, trong khi đó yêu cầu của bia thành phẩm phải đạt 3,5g/l, do đó phải thêm vào lượng CO2 là : × (3,5 – 2) × 1,4 = 2079,83 (g) 2,1 (kg) - Giả sử hiệu suất thu hồi là 50% thì lượng CO2 có khả năng thu hồi từ việc sản xuất 1000 lít bia là : (36,04 – 3,5) × 0,5 = 16,27 (kg) B. TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM CHO BIA CHAI 12Bx. I. Tính lượng nguyên liệu nấu cho 1000 lít bia chai 12Bx. Tính lượng chất chiêt thu được từ 100 kg nguyên liệu (gồm 75 kg malt và 25 kg gạo) : + Lượng chất chiết thu được từ 75 kg malt là : 75 × 0,995 × 0,93 × 0,75 = 52,05 (kg) + Lượng chất chiết thu được từ 25 kg gạo là : 25 × 0,995 × 0,87 × 0,85 = 18,40 (kg) => Tổng lượng chất chiết thu được từ 100 kg nguyên liệu (gồm 75kg malt và 25 kg gạo) là : 52,05 + 18,40 = 70,45 (kg) => Lượng dịch đường có nồng độ 12% khối lượng sẽ thu được là : 70,45 × = 587,08 (kg) => Thể tích dịch đường là : V = = = 559,98 (l) ( Tra bảng d = 1,0484 ứng với 12Bx ) Tổn thất do đun sôi, lằng xoáy và làm lạnh nhanh là 1,7% , do đó lượng dịch đường đi vào lên men chỉ còn : 559,98 × (100 – 1,7)% = 550,46 (l) - Tổn thất do lên men chính, phụ là 4% nên sau lên men thì lượng bia thu được là : 550,46 × (100 – 4)% = 528,44 (l) - Sau lọc và bão hòa CO2 (tổn thất 2%) còn : 528,44 × (100 – 2)% = 517,87 (l) => Lượng bia thành phẩm (sau chiết rót tổn thất 1%) là : 517,87 × (100 – 1)% = 512,7 (l) Như vậy, cứ 100 kg nguyên liệu (gồm 75 kg malt và 25 kg gạo) thì sản xuất được 512,7 lít bia thành phẩm. Do đó, để sản xuất được 1000 lít bia hơi 12Bx cần lượng nguyên liệu là : = 195,05 (kg) Trong đó : - Lượng malt là : 0,75 × 195,05 = 146,29 (kg) - Lượng gạo là : 0,25 × 195,05 = 48,76 (kg) II. Tính lượng sản phẩm trung gian và các nguyên liệu khác (nước, nấm men, hoa houblon, …) cho bia chai 12Bx. 1. Tính lượng dịch cháo ở nồi hồ hóa. Dùng lượng malt lót 10% so với lượng gạo để dịch hóa. Tỷ lệ nước : nguyên liệu = 5 : 1 Vậy, khối lượng dịch ở nồi hồ hóa lúc đầu là : ( 48,52 + 0,1 × 48,52) × (5+1) = 320,23 (kg) => Thể tích dịch cháo là : V = = = 320,1 (l) Sau khi hồ hóa, dịch hóa và đun sôi, giả sử có khoạng 5% lượng nước bay hơi, như vậy lượng dịch cháo còn lại trước khi bơm sang nồi đường hóa là : 320,23 × (100-5)% = 304,22 (kg) Khối lượng riêng của dịch cháo lúc ấy sẽ tăng lên và lấy d = 1,07 kg/l , do đó thể tích dịch cháo tương ứng lúc ấy sẽ là : V = = = 284,32 (l) 2. Tính lượng dịch malt ở nồi đường hóa . Sau khi dùng malt lót cho nồi cháo thì lượng malt còn lại là : 144,83 – 4,852 = 139,98 (kg) Tỷ lệ nước : malt = 4 : 1, do đó khối lượng dịch malt lúc chưa bơm cháo sang là : 139,98 × (4+1) = 699,9 (kg) Khối lượng dịch malt – cháo thu được sau khi bơm cháo sang là : 699,9 + 304,22 = 1004,12 (kg) Coi rằng trong quá trình đường hóa, nước bay hơi mất 2% so với lượng dịch, do đó khối lượng dịch hèm sau đường hóa là : 1004,12 × (100-2)% = 984,03 (kg) => Thể tích dịch hèm là : Vdịch hèm = = 928,33 (l) 3. Tính lượng bã hèm. - Lượng chất khô không hòa tan từ malt là : 144,83 × 0,93 × 0,25 = 33,67 (kg) - Lượng chất khô không hòa tan từ gạo là : 48,52 × 0,87 × 0,15 = 6,33 (kg) => Tổng lượng chất khô không hòa tan là : 33,67 + 6,33 = 40 (kg) - Lượng bã thương phẩm thường có độ ẩm 80%. Lượng nước X còn nằm trong bã ẩm được tính : = 0,8 (80%) => X = 160 (kg) Do đó, lượng bã thương phẩm là : 160 + 40 = 200 (kg) Lượng bã ẩm thực thu được khi lọc bằng thùng lọc khoảng 1,8 2,2 l/kg nguyên liệu, chọn 2 kg/kg nguyên liệu. Vậy lượng nguyên liệu 193,35 kg (gồm 144,83 kg malt + 48,52 kg gạo) để sản xuất 1000 lít bia thì cho lượng bã ẩm là : 2 × 193,35 = 386,7 (kg) 4. Khối lượng dịch lọc đầu và nồng độ dịch đường khi chưa rửa bã. Khối lượng dịch lọc đầu = Khối lượng dịch đường hóa – khối lượng bã trước khi rửa = 984,03 – 386,7 = 597,33 (kg) Ta biết rằng 100 kg nguyên liệu (malt + gạo) cho 70,45 kg chất hòa tan. Vậy 195,05 kg nguyên liệu cho lượng chất hòa tan là : = 137,41 (kg) Coi nồng độ chất hòa tan trong dịch lọc và trong bã là như nhau, ta có nồng độ gần đúng của dịch lọc đầu là : × 100% = 14% 5. Tính lượng nước rửa bã và khối lượng dịch trước khi nấu hoa. Giả sử khi đun sôi dịch đường với hoa houblon có khoảng 5% nước bay hơi. Như vậy, dịch đường sau khi rửa bã có nồng độ bé hơn 0,5Bx, tức là còn 11,5Bx (qui về Bx ở 200C). Khi đó ta có : Lượng nước rửa bã () được xác định : = 11,5Bx = 0,115. => = 597,54 (kg) hay 597,54 (l) => Khối lượng dịch đường trước khi đun hoa là : 597,33 + 597,54 = 1194,87 (kg) Tra bảng ứng với 11,5Bx thì d = 1,0628. Do đó, thể tích dịch trước khi nấu hoa là : Vdịch = = = 1124,27 (l) 6. Tính lượng hoa houblon. Tương tự như bia hơi, ta chọn loại cao hoa 50% và hoa viên 8% : + 1 kg cao hoa 50% tương đương với 500 g a-axit đắng. Vậy nếu cần 27 g a-axit đắng sẽ tương đương với 54 g cao hoa 50%. + 1 kg hoa viên 8% tương đương với 80 g a-axit đắng . Do đó, 18 g a-axit đắng sẽ tương đương với 225 g hoa viên 8% . 7. Tính lượng men giống. - Từ nuôi cấy (chiếm 10% lượng dịch đi lên men) : 0,1 × = 107,37 (l) - Từ lượng men sữa bổ sung (chiếm 1% lượng dịch đi lên men) : 0,01 × 1073,7 = 10,74 (l) 8. Tính lượng sữa men. Cứ 100 lít bia thì cho khoảng 2 lít sữa men. Vậy 1000 lít bia cho : 2 × 10 = 20 lít sữa men, trong đó tái sử dụng 10,63 lít, phần còn lại làm thức ăn cho gia súc là : 20 – 10,63 = 9,37 (l) 9. Tính lượng bột trợ lọc Diatomit. Thông thường lượng bột trợ lọc cần dùng là 0,73 1,2 kg bột/1000 lít bia. 10. Lượng chế phẩm enzym SC Từ 0,05 0,1 % so với lượng nguyên liệu thay thế, ở đây ta dùng lượng enzym là 0,1% so với lượng gạo và bằng : 48,52 = 0,0485 (kg) 50 (g). 11. Tính CO2 Ta có phương trình lên men : C12H22O11 + H2O = 4 C2H5OH + 4 CO2 Cứ 342 g maltoza tạo thành 176 g CO2, ta có : Lượng dịch trước lên men là : × 1,038 = 1114,47 (kg) Lượng chất chiết là : 1114,47 × = 133,74 (kg) Coi toàn bộ lượng đường lên men là maltoza, giả sử mức độ lên men là 60% => lượng CO2 thu được là : 133,74 × 0,6 × = 41,3 (kg) Sau khi lên men, lượng CO2 còn ngậm trong bia khoảng 2,5g/l , sau lọc chỉ còn 2g/l, trong khi đó yêu cầu của bia thành phẩm phải đạt 4,5g/l, do đó phải thêm vào lượng CO2 là : × (4,5 – 2) × 1,4 = 2861,25 (g) 2,86 (kg) - Giả sử hiệu suất thu hồi là 50% thì lượng CO2 có khả năng thu hồi từ việc sản xuất 1000 lít bia là : (41,3 – 4,5) × 0,5 = 18,4 (kg) KẾ HOẠCH SẢN XUẤT. Nhà máy sản xuất 30 triệu lít bia/năm , một năm có 4 quý, mỗi quý có 3 tháng, mỗi tháng nhà máy sản xuất 25 ngày, các ngày còn lại để vệ sinh, sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị, nhà xưởng. Kế hoạch cho các quý như sau : Quý I II III IV Sản lượng 25% 25% 25% 25% Sản lượng mỗi quý 25% ứng với 7,5 triệu lít/3 tháng => mỗi tháng sản xuất 2,5 triệu lít => mỗi ngày sản xuất : = 0,1 triệu lít = 100.000 lít. Mỗi ngày làm việc 4 mẻ => lượng bia sản xuất trong mỗi mẻ là : = 25.000 lít Bảng tổng hợp cân bằng sản phẩm cho bia hơi 10Bx STT Chỉ số Đơn vị Cho 100kg nguyên liệu Cho 1000lít bia Cho 1 mẻ 25.000 lít Cho 1 ngày 100.000 lít Cho 1 năm 30 triệu lít 1 Lượng Malt Kg 75 119,77 2994,25 11977 3593100 2 Lượng Gạo Kg 25 39,92 998 3992 1197600 3 Lượng hoa Kg 0,7 1,1 27,5 110 33000 4 Lượng enzym SC Kg 0,025 0,04 1 4 1200 5 Men giống Lít 65,95 106,33 2658,25 10633 3189900 6 Men sữa tái sử dụng Lít 6,66 10,63 265,75 1063 318900 7 Bột trợ lọc Kg 1,9.10-3 1,2 30 120 36000 8 Dịch cháo Lít 144,35 232,75 5818,75 23275 6982500 9 Dịch Malt Lít 404,42 652,08 16302 65208 19562400 10 Dịch sau đường hóa Lít 539,13 859,28 21732 86928 26078400 11 Lượng nước rửa bã Lít 360,06 580,55 14513,75 58055 17416500 12 Lượng bã thương phẩm Kg 102 164,45 4111,25 16445 4933500 13 Dịch trước đun hoa Lít 707,56 1140,86 28521,5 114086 34225800 14 Dịch lạnh đi lên men Lít 665,88 1073,65 26841,25 107365 32209500 15 Bia non Lít 639,24 1030,7 25767,5 103070 30921000 16 Bia đã lọc và bão hòa CO2 Lít 626,46 1010,1 25252,5 101010 30303000 17 Sữa men Lít 12,53 20 500 2000 600000 18 CO2 thu hồi Kg 10,1 16,27 406,75 1627 488100 19 CO2 bổ sung Kg 1,3 2,1 52,5 210 63000  Bảng tổng hợp cân bằng sản phẩm cho bia chai 12Bx STT Chỉ số Đơn vị Cho 100kg nguyên liệu Cho 1000lít bia Cho 1 mẻ 25.000 lít Cho 1 ngày 100.000 lít Cho 1 năm 30 triệu lít 1 Lượng Malt Kg 75 146,29 3657,25 14629 4388700 2 Lượng Gạo Kg 25 48,76 1219 4876 1462800 3 Lượng hoa Kg 0,7 1,3 32,5 130 39000 4 Lượng enzym SC Kg 0,026 0,05 1,25 5 1500 5 Men giống Lít 55,05 107,37 2684,25 10737 3221100 6 Men sữa Lít 5,51 10,74 268,5 1074 322200 7 Bột trợ lọc Kg 1,9.10-3 1,2 30 120 36000 8 Dịch cháo Lít 145,77 284,32 7108 28432 8529600 9 Dịch malt Lít 338,53 660,28 16507 66028 19808400 10 Dịch sau đường hóa Lít 475,95 928,33 23208,25 92833 27849900 11 Lượng nước rửa bã Lít 306,43 597,54 14938,5 59754 17926200 12 Lượng bã thương phẩm Kg 102,54 200 5000 20000 6000000 13 Dịch trước đun hoa Lít 576,55 1124,27 28106,75 112427 33728100 14 Dịch lạnh đi lên men Lít 550,46 1073,65 26841,25 107365 32209500 15 Bia non Lít 528,44 1030,7 25767,5 103070 30921000 16 Bia đã lọc và bão hòa CO2 Lít 517,87 1010,08 25252 101008 30302400 17 Sữa men Lít 10,36 20 500 2000 600000 18 CO2 thu hồi Kg 6,4 18,4 460 1840 552000 19 CO2 bổ sung Kg 1,47 2,86 71,5 286 85800 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ, VỆ SINH NHÀ XƯỞNG VÀ THIẾT BỊ. Chọn và tính thiết bị theo tính cân bằng sản phẩm cho bia chai. I. Phân xưởng nấu 1. Định lượng nguyên liệu nấu và chọn cân. Malt và gạo được định lượng 50kg/bao Chọn cân có trọng lượng tối đa là 500 1 kg , số lượng cân : 01 chiếc . 2. Chọn máy nghiền. 2.1 Máy nghiền malt. Lượng malt cần nghiền trong 1 ngày (4 mẻ) là 14629 kg. Sử dụng máy nghiền 2 cặp trục, thời gian làm việc của máy là 4 giờ/ca, mỗi ngày làm việc 2 ca, thời gian nghiền mỗi mẻ là 2 giờ, hệ số sử dụng máy là 0,7. Vậy lượng malt cần nghiền trong 1 giờ là : = 2612,3 (kg) Khi đó ta chọn máy nghiền malt nhãn hiệu KOCAM có thông số như sau : - Kích thước máy : 1900 x 1040 x 1450 mm - Năng suất : 2500 kg/h. - Công suất động cơ : 6,8 kW. - Đường kính trục : 250 mm. - Chiều dài trục : 500 mm. - Số lượng máy : 01 chiếc. 2.2 Máy nghiền gạo. Lượng gạo tối đa cần nghiền trong 1 ngày là 4876 kg. Thời gian làm việc của máy là 4 giờ/ca , mỗi ngày làm việc 2 ca, thời gian nghiền mỗi mẻ là 2 giờ, hệ sôswr dụng máy là 0,7. Vậy lượng gạo cần nghiền trong 1 giờ là : = 870,7 (kg) Do đó sử dụng máy nghiền búa với các thông số sau : - Năng suất : 1000 kg/h. - Công suất động cơ : 6 kW. - Vận tốc trục quay : 1500 vòng/phút. - Kích thước buồng nghiền : 300 180. - Kích thước máy : 1200 1200 1400. - Số lượng máy : 01 chiếc 3. Hệ thống vận chuyển nguyên liệu Chọn gầu tải: Chọn hai gầu tải để vận chuyển nguyên liệu cho dây chuyền nấu, dùng vận chuyển malt và gạo. Gầu tải làm việc 4 mẻ/ ngày, mỗi mẻ làm việc 1h. Hệ số sử dụng của thiết bị là 0,7. * Gầu tải vận chuyển malt: Lượng malt cần vận chuyển là: 3657 kg. Vậy năng suất của thiết bị là: 5224 kg/h Trên cơ sở đó ta chọn gầu tải: Năng suất thực tế: 5500 kg/h. Chiều cao gầu tải: 4m. Công suất động cơ: 2 Kw. * Gầu tải vận chuyển gạo: Lượng gạo cần vận chuyển là: 1219 kg. Vậy năng suất của thiết bị là: 1741 kg/h Trên cơ sở đó chọn gầu tải: Năng suất thực tế: 2000 kg/h. Chiều cao gầu: 4 m. Công suất động cơ: 2 kW. * Chọn vít tải: Chọn 1 vít tải dùng để vận chuyển cả malt và gạo: Công suất: 5500 kg/h. Vật liệu chế tạo: thép không gỉ. Công suất động cơ: 2kW, có hộp giảm tốc. 4. Thiết bị hồ hóa, đường hóa. Chọn nồi cháo và nối đường hóa có cấu tạo và kích thước giống nhau để có thể làm việc thay thế nhau, phù hợp yêu cầu công nghệ. Ta tính đường hóa đại diện. Theo tính cân bằng sản phẩm, lượng dịch malt-cháo trong nồi của 1 mẻ nấu lúc mới bơm cháo sang là : 25 = 23682,08 (l) 23,68 (m3). Hệ số sử dụng nồi nấu là 0,75, vậy thể tích thực của nồi đường hóa (cũng là của nồi hồ hóa) là : 32 (m3) Chọn nồi 2 vỏ, chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ đường kính D, chiều cao thân H = 0,6D, đáy có chiều cao h= 0,1D. Thể tích của nồi được tính : V = Vtrụ + Vđáy = × H + × = 32 (m3) Tính ra ta có : + D = 4 (m). + H = 2,4 (m). + h = 0,4 (m). Ngoài ra, nồi còn có : Bề dày thân nồi : = 5mm. Phần bảo ôn dày 100 mm => Đường kính ngoài của nồi là : 4000 + 100 × 2 = 4200 (mm) = 4,2 (m) Thông thường cánh khuấy có đường kính khoảng 0,7 0,8D. Chọn đường kính của cánh khuấy là 0,8D = 3,2 (m). Thông số kỹ thuật của cánh khuấy : + Đường kính : 3200 mm. + Tốc độ khuấy : 30 vòng/phút + Công suất động cơ : 5 kW. Áp suất hơi vào nồi : 2,5 kg/cm2. Diện tích truyền nhiệt : chọn diện tích bề mặt trao đổi nhiệt là 0,5 m2/m3 dịch. Do đó, diện tích truyền nhiệt là : F = 0,5 × 23,68 = 11,84 (m2) 5. Thiết bị lọc dịch đường. Chọn thùng lọc đáy bằng, chế tạo từ thép không gỉ. Thùng lọc có 2 đáy, một đáy giả làm lớp lưới lọc, có hệ thống dao cào đảo bã. Thông thường, cứ 1kg nguyên liệu thì cho 1,2 1,4 lít bã, chọn 1,3 lít.Vậy lượng bã trong một mẻ là : (3657,25 + 1219) × 0,995 × 1,4 = 6307,4 (l) 6,3 (m3 ) Muốn quá trình lọc diễn ra bình thường thì chiều cao h của nước bã phải vào khoảng 0,3 0,5 m, chọn h = 0,4 m. Khi đó, diện tích đáy thùng lọc sẽ là : Sđáy = = 15,75 (m2) => Đường kính thùng lọc là : D = = 4,5 (m) Mà theo bảng tổng hợp cân bằng sản phẩm thì lượng dịch hèm sau đường hóa trong 1 mẻ là 23208,25 lít 23,2 m3, do đó chiều cao lớp dịch trong thùng lọc là : Hdịch = = 1,5 (m) Hệ số đổ đầy thùng là 70% à Chiều cao phần trụ thực của thùng là : H = + 0,015 = 2,15 (m) Trong đó 0,015 : khoảng cách giữa đáy và sàng lọc khoảng 10 - 15mm. à Chọn 15mm = 0,015 m ) - Đường kính dao cào là : d = 0,7 0,8 D, chọn d = 0,8 D = 0,8 × 4,5 = 3,6 (m) - Động cơ cánh khuấy có công suất : 2kW. - Số vòi cần thiết để đưa dịch lọc ra : n = = 12 (vòi) - Thể tích thùng lọc là : Vthùng lọc = × H = 34,18 (m3) 6. Nồi nấu hoa. Theo tính cân bằng sản phẩm, lượng dịch trước khi đun hoa trong 1 mẻ nấu là 28,5215 (m3). Hệ số sử dụng nồi nấu hoa là 70% à Thể tích nồi nấu hoa là : V = 40 (m3) Chọn nồi nấu hoa là nồi thân hình trụ, chế tạo từ thép không gỉ ; đường kính D; chiều cao phần trụ H = D; có đáy và nắp hình côn, chiều cao tương ứng là h1 = 0,2D và h2 = 0,1D. Thể tích nồi nấu hoa được tính : V = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh = × H + ×× h1 + ××h2 = 40 (m3) => V = × D + ×× 0,2D + ×× 0,1D = 40 (m3) => 0,86 D3 = 40 Tính toán ta được : + D = 3,6 m , chiều dày lớp bảo ôn là 10cm = 0,1m à đường kính ngoài của nồi đun hoa là 3,6 + 2 0,1 = 3,8 m + H = 3,6 m + h1 = 0,72 m + h2 = 0,36 m 7. Thùng lắng xoáy Thùng lắng xoáy trong thực tế là thùng hình trụ rỗng với đáy có độ dốc khoảng 1,5o Lượng dịch đường đi vào thùng lắng xoáy là: 26841,25 lít. Hệ số đổ đầy của thùng là 0,7. Vậy thể tích của thùng: = 38344 lít = 38,34 m3 Chọn thùng lắng xoáy thân trụ, đường kính D, chiều cao H = 0,8D, đỉnh hình nón có chiều cao h2 = 0,2D. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ. Đường bơm dịch vào nằm ở độ cao khoảng 1/3 chiều cao khối dịch (tính từ dưới lên) để tạo dòng xoáy tối ưu. Thể tích thùng được tính theo công thức: V H = 0,628 D3 = 38,34 → D = 4 m. à H = 0,8D = 3,2 m. h2 = 0,2D = 0,8 m. 8.Tính và chọn thiết bị đun nước nóng và lạnh. Lượng nước nóng và lạnh thường vào khoảng 1,5 lần so với lượng dịch đường cần làm lạnh. Lượng dịch đường vào làm lạnh là: 26841,25 lít = 26,8 m3. Vậy lượng nước nóng và lạnh cần dùng cho phân xưởng nấu là: 26,8 x 1,5 = 40,2 m3 Chọn 2 thùng nước nóng và lạnh có cùng thể tích. Hệ số sử dụng của thùng là 0,85. Vậy thể tích thực của một thùng là: 23,65 m3 Chọn nồi đun nước nóng là thiết bị 2 vỏ được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H = 2D, đáy và nắp chỏm cầu có chiều cao h1 = 0,2D, h2 = 0,1D. Thể tích của nồi nước nóng được tính theo công thức: V = Vtrụ + Vđáy V H + (h12 + 3) V = 1,65D3 = 23,65 → D = 2,4 m. H = 2D = 4,8 m. h1 = 0,2D = 0,48 m. h2 = 0,1D = 0,24 m. Bề dày áo hơi là 100 mm. Vậy đường kính ngoài của nồi là: Dn = 2,4 + 2 x 0,1 = 2,6 m. * Tính bề mặt truyền nhiệt: Diện tích bề mặt truyền nhiệt lấy bằng 0,5 m2/m3 dịch. Vậy diện tích bề mặt truyền nhiệt là: F = x 0,5 = 10,05 m2 9. Tính và chọn hệ thống CIP Hệ thống CIP gồm có 3 thùng: thùng chứa NaOH 2%. Thùng chứa axit HNO3 0,1%. Thùng chứa nước Javen 2%. Mỗi mẻ nấu lượng chất lỏng CIP = 5% thể tích thùng. Chọn thể tích nồi nấu hoa làm chuẩn cho toàn bộ dây chuyền. Thể tích nồi nấu hoa là: 40 m3. Hệ số sử dụng của thùng CIP là: 0,85. Vậy thể tích thùng CIP là: m3 Thiết bị có cấu tạo thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H = 1,5D, đáy và nắp chỏm cầu có chiều cao h1 = h2 = 0,1D. Thể tích thùng được tính theo công thức: V = Vtrụ + Vđáy V H + (h12 + 3) V = 1,2D3 = 2,35 → D = 1,3 m. H = 1,5D 2 m. h1 = h2 = 0,13 m. II. PHÂN XƯỞNG LÊN MEN. 1. Thiết bị lên men chính và lên men phụ Chọn thùng lên men hình trụ , đáy côn , có khoang lạnh điều chỉnh nhiệt độ bằng glycol . Thùng làm bằng inox có lớp bảo ôn polythal , có hệ thống van, cảm biến nhiệt, kính quan sát. Từ bảng kế hoạch sản xuất : lượng dịch đưa vào lên men trong 1 ngày là 107365 (l) 107 (m3), hệ số chứa đầy của thùng là 0,75. Ta có : Vthùng = ×× h1 + ×h2 = = 142 (m3) Chọn h2 = 2D, h4 = 0,1D, mặt khác h1 = D = 0,886 D , từ đó tính được : + D = 3,8 m, chiều dày lớp bảo ôn là + h1 = 3,54 m + h2 = 8 m + h4 = 0,4 m Thể tích phần trống có chiều cao h3 là : Vtrống = ×h3= 20% Vdịch = 0,2 × 107 = 21,4 m3. à h3 = 1,7 m è Chiều cao thiết bị là : H = h1 + h2 + h3 + h4 = 3,54 + 8 + 1,7 + 0,4 = 13,64 m Khoảng cách từ đáy thùng đến mặt sàn lấy bằng 1 m . Do đó , chiều cao toàn bộ của thiết bị là : Σ H = H + 1 = 14,64 m - Tính số thùng lên men Dựa trên chu kỳ lên men + Lên men chính : 6 ngày + Lên men phụ : 14 ngày à Tổng thời gian là 20 ngày à Số thùng lên men được tính : M = V × Trong đó : V : thể tích dịch lên men trong 1 ngày Vt : thể tích dịch lên men trong 1 thùng T : số ngày cho 1 chu kỳ lên men Mỗi ngày sản xuất 4 mẻ , lượng dịch lên men là cả 4 mẻ cho vào 1 thùng à à V = Vt => M = 20 thùng. 2. Tính thiết bị gây men giống Nguyên tắc chọn: - Vhữu ích của thùng gây giống cấp 2 bằng Vdịch lên men của thùng lên men chính - Vhữu ích của thúng gây giống cấp 1 bằng Vhữu ích của thùng gây giống cấp 2 Chọn thùng hình trụ , inox, đáy và nắp hình chỏm cầu, có trang bị hệ thống sục khí , van, nhiệt kế , kính quan sát. Thiết bị gây giống cấp 2 Ta có : Vdịch = Vtrụ + Vđáy = 107 = 10,7 (m3) Vtrụ = ×h2 . Chọn Vđáy = 0,15 Vdịch à 0,85 Vdịch = ×h2 = 0,85 . 10,7 = 9,1 m3 Chọn h2 = 1,2D , h1 = h4 = 0,1 D, từ đó tính được : + D = 2,13 m + h2 = 2,56 m + h1 = h4 = 0,21m Phần thể tích không chứa dịch chiều cao h3 là : Vtrống = 10%. Vdịch = 0,1 . 10,7 = 1,1 m3 = ×h3 => h3 = 0,31 m Vậy chiều cao của thiết bị nhân giống cấp 2 là : H = h1 + h2 + h3 + h4 = 0,21 + 2,56 + 0,31 + 0,21 = 3,29 m 2.2. Thiết bị gây men giống cấp 1. Cấu tạo giống thiết bị gây men giống cấp 2. Ta có : Vdịch = Vtrụ chứa dịch + Vđáy = 10,7/10 = 1,07 m3 Vtrụ chứa dịch = ×h2 Chọn Vđáy = 0,15 Vdịch => 0,85 Vdịch = ×h2 = 0,85 . 1,07 = 0,91m3 Chọn h2 = D, h1 = h4 = 0,1D => D = h2 = 1,05 m, h1 = h4 = 0,11 m Thể tích phần trống không chứa dịch chiều cao h3 là : Vtrống = 10% Vdịch = 0,1 . 1,07 0,11 (m3) = ×h3 à h3 = 0,13m à Chiều cao thiết bị nhân giống cấp 1 là : H = h1 + h2 + h3 + h4 = 0,11 + 1,05 + 0,13 + 0,11 = 1,4 m Chọn đáy của 1 thiết bị gây men cách sàn 1m 3. Thiết bị rửa men sữa Cứ 1 lít sữa men tái sử dụng thì cần 3 lít nước rửa à Thể tích hữu dụng của thiết bị rửa men gấp 3 lần thể tích sữa men thu hồi. Ta có : Vhữu dụng = 3 1074 = 3222 (l) 3,2 (m3). Hệ số đổ đầy là 0,8, do đó : Vthực = Vhữu dụng / 0,8 = = 4 (m3). Chọn thiết bị chế tạo từ thùng thép không gỉ, thân trụ, đáy chỏm cầu. Thường thì H = D, h = 0,15 D. Ta có thể tích thực của thùng là : Vthực = Vtrụ + Vđáy = × H + × ( h2 + 3r2) = 4 (m3). Với D = 2r. Do đó ta tính được : + H = D = 1,68 m + h = 0,25 m 4. Máy lọc bia Chọn máy lọc khung bản . Lượng bia cần lọc trong 1 mẻ (ứng với hao tổn 2%) là 25767,5 25,8 m3 (Theo bảng kế hoạch sản xuất) Thời gian lọc của 1 mẻ khoảng 2h à Năng suất mát lọc cần thiết là : 25,8 : 2 = 12,9 (m3/h) à Chọn máy lọc khung bản năng suât 15 m3/h Số lượng máy : 01 chiếc 5. Thiết bị chứa bia và bão hòa CO2 Chọn thiết bị inox, thân hình trụ , đáy và nắp hình chỏm cầu , chiều dày δ = 5mm , ống dẫn lạnh đi vào đường kính φ = 30mm Chọn H = 1,5D , h=0,15D . Hệ số sử dụng thùng là 0,8 à Thể tích thực của thùng là : Vthực = 25,25/0,8 = 31,56 m3 Vthực = × H + 2 × h= 31,56 m3 à D = 2,87 m H = 4,31 m h = 0,43 m Do 1 ngày có 4 mẻ nên để đảm bảo sản xuất t chọn 4 thùng chứa bia , bão hòa CO2 6. Tính , chọn thiết bị cho hệ thống CIP Gồm 4 thùng : - Thùng NaOH 2% Thùng Trimetal HC2% Thùng Oxonia 0,5% Thùng nước vô trùng Thể tích thùng CIP bằng 5% thể tích thùng lên men (Chọn hệ số đổ đầy của thùng lên men là 0,8, suy ra : Vthùng lên men = Vdịch / 0,8 = = 133,75 (m3) ), hệ số chứa đầy của thùng CIP là 0,9, do đó Vthùng CIP =