Đồ án Xây dựng hệ thống quản lý an toàn thực phẩm theo nguyên tắc HACCP cho dây chuyền sản xuất bia chai HuBi - Nha Trang công suất 10 triệu lít/năm

Sau đây là bảng tóm tắt cân bằng cho bia chai: Các chỉ số Đơn vị 1000 lít Bia Mẻ Ngày 4 Mẻ Năm Malt Kg 139,3 1160,8 4643,33 1392999 Gạo Kg 57,68 480,666 1922,66 576798 Hoa Kg 1,16 9,67 38,67 11601 Dịch trước hồ hóa Kg 380,7 3172,5 12690 3807000 Dịch trước đường hóa Kg 1166,6 9721,66 38887 11666100 Nước rữa bả Lít 467,3 3894,17 15567,6 4670280 Nước dùng hồ hóa Lít 317,24 2643,67 10574,6 3172380 Nước dùng đường hóa Lít 667,66 5563,8 22255,3 6676590 Bã khô Kg 38,4 320 1280 192000 Bã ẩm Kg 192 1600 6400 1920000 Dịch đường sau rữa bả Kg 1228,07 10,234 40936 12280800 Dịch đưa lên men Lít 1096,15 9134,6 36538 10961400 CO2 tạo thánh Lít 42,02 350,167 1401 420300 CO2 dư Lít 21,57 179,75 719 215700 Men dư Lít 10,96 91,333 365,33 109600 Bia sau lên men Lít 1041,34 8678 34711 10113396 Bia chiết chai Lít 1010,1 8418 33670 10101000 Bia sản phẩm Lít 1000 8333,33 33333,32 10.000.000 V. Tính và chọn lọc thiết bị: V.1. Phân xưởng nấu: - Nhà máy ta xây dựng sản xuất bia chai 120Bx. - Theo kế hoạch sản xuất cao nhất là 3triệu lít/ tháng, mỗi tháng sản xuất 25 ngày, mỗi ngày sản xuất 40000 lít, mỗi ngày nấu 4 mẻ, mỗi mẻ sản xuất 10000 lít. V.1.1. Cân nguyên liệu: Lượng Malt tối đa cho 1 một ngày sản xuất là: 1393 x 4 = 5572 (kg) Lượng gạo tối đa cho 1 ngày sản xuất là: 576.8 x 4 = 2307.2 (kg) Nguyên liệu được cân từng mẻ từng loại riêng biệt nên ta chọn cân cho toàn bộ dây chuyền, năng suất của cân mã lớn nhất là: 500 ± 0.5 (kg) Kích thước: 1000x800x1200 (mm x mm x mm) a. Máy nghiền Malt: Nếu nghiền ẩm thì phải nghiền từng mẻ và do đó khi tính năng sản xuất máy nghiền phải tính theo từng mẻ, nếu nghiền khô thì có thể tính cho cả ngày. Ở nhà máy này ta sẽ sử dụng máy nghiền ẩm để nghiền Malt do đó phải tính theo từng mẻ.Lượng malt tối đa cho từng mẻ là: 1393 (kg) 45 Thời gian làm việc của máy là 3h/ca, ngày làm 3 ca, ngày nghiền 4 mẻ. Vậy thời gian nghiền 1 mẻ là: 2,25 giờ. Hệ số sử dụng của máy nghiền chỉ đạt 60-80% công suất lý thuyết. Vậy lượng malt nghiền trong 1 giờ là: 13932,25x0,75 = 825,5 (kg/h) Ta chọn máy nghiền như sau: Năng Suất (Kg/h) Ký hiệu Kích thước trục (mm) Kích thước máy (mm) Số Đôi trục Đường kính Chiều dài D R C 1200 CORAM(Đức) 250 800 1700 1040 1450 2 b. Máy nghiền gạo: Lượng gạo cần nghiền cho 1 mẻ là: 576,8 (kg) Thời gian làm việc của máy là 1,5 h/ca, ngày làm 3 ca, ngày nghiền 4 mẻ. Vậy thời gian nghiền 1 mẻ là 1,125 giờ. Hệ số sử dụng của máy nghiền chỉ đạt 60-80% công suất lý thuyết. Vậy lượng malt nghiền trong 1 giờ là: 576,81,125x0,75 =683,6 (kg/h) Ta chọn máy nghiền gạo là máy nghiền búa Năng suất (Kg/h) Ký hiệu Vận tốc góc (Vòng/phút) Kích thước máy (mm) Diện tích Mắt sàn (m- 2) D R C 1000 DM440U(Đức) 2950 1380 690 640 0,2 c. Thiết bị vận chuyển: Nguyện liệu cần vận chuyển là bột malt và bột gạo có kích thước nhỏ nên ta chọn thiết bị vận chuyển là vít tải. Năng suất của vít tải phụ thuộc vào lượng nguyên liệu sử dụng trong 1 ngày. - Lượng malt sử dụng trong 1 mẻ là 1393 (kg) - Lượng gạo sử dụng trong 1 mẻ là: 576,8 (kg) Giả thiết vít tải 1 mẻ hoạt động 0,5 giờ. Hiệu suất thực của vít tải là 70%, vậy năng suất thực của vít tải là - Vít tải vận chuyển mát: 13930,5x0,7 = 3980 (kg/h) 46 Chọn vít tải có công suất 5500 kg/h + D = 200 + Bướt vít: 160 + Vận tốc góc : 75 vòng/phút + Trọng lượng 1m: 45 kg - Kí hiệu máy: YII 2-4 d. Chọn nồi hồ hóa: - Lượng gạo đưa vào nồi hồ hóa 1 mẻ là 576,8 (kg) - Lượng malt lót cho vào nồi hồ hóa bằng 10% so với lượng gạo. Vậy lượng malt lót cần đưa vào nồi hồ hóa là: 576,8x0,1 = 57,68 (kg) - Lượng nước đưa vào có tỷ lệ: (bột gạo + malt lót) : nước = 1 : 5 Tổng lượng nguyên liệu và nước có trong nồi hồ hóa là: (576.8 + 57.68)x6 = 3807 (kg) - Khối lượng riêng của tinh bột là 1.08 (kg/lít). Vậy tổng thể tích hỗn hợp là: 38071.08 =3525 (lít) = 3.525(m 3) - Hệ số sử dụng của nồi nấu là 75%. Vậy thể tích của nồi nấu là: 35250.75 = 4700(lít) = 4.7 (m 3) Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi hồ hóa là 2 thiết bị vỏ, thân hình trụ, đường kính là D, chiều cao H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao là h 1 và h 2. Thùng được chế tạo bằng thép không rỉ, phía dưới đáy được bố trí cánh khuấy tương ứng làm sao cánh khuấy luôn hoạt động tốt, khuấy trộn đều không lắng xuống đáy tránh gây cháy. Ta có: H = 0.6D h 1 = 0.2D h 2 = 0.15D Thể tích nồi được tính theo công thức: V= V trụ +V đáy + V đỉnh V= πHD 2 4 + πh 1[h 12 +3(D/2)2 ] 6 + πh 2[h 22 +3(D/2)2 6 V = 0,6D3 = 4,7 (m3) ⇒ D = 1,975 (m) 47 * Quy chuẩn : D = 2 (m) = 2000 (mm) H = 0,6 x 2 = 1,2 (m) h1 = 0,2 x2 = 0,3 (m) h2 = 0,15 x 2 = 0,3 (m) -Chiều cao của toàn bộ thể tích là: H1 = H + h1 + h2 = 1,2 + 0,4 + 0,3 = 1,9 (m) - Bề dày thép chế tạo là 5 (mm), phần vỏ dày 50 (mm). Vậy đường kính ngoài của thiết bị hồ hóa là: Dn = D + ( )50x2 = 2000 + ( )50x2 = 2100 ( )mm = 2,1 (m) - Gọi H1 là chiều cao phần 2 vỏ: H1 = 0,8 x H = 0,8 x 1,2 = 0,96 (m) - Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1m. Khi đó tổng thể tích chiều cao của nồi sẽ là: 1,9 + 1 = 2,9 (m) - Chọn cánh khuấy cong có đặc tính như sau: + Đường kính bằng 0,8 x D = 0,8 x 2 = 1,6 (m) + Tốc độ cánh khuấy là 40 vòng/phút + Diện tích bề mặt truyền nhiệt phải đảm bảo tỷ lệ giữa diện tích bề mặt truyền nhiệt trên một đơn vị thể tích dịch là 0,8m2/1m3 Vậy bề mặt truyền nhiệt là: F = 3,525 x 0,8 = 2,82 (m2) e. Chọn nồi đường hóa: - Lượng dịch bơm sang nồi đường hóa (bay hơi 4%) là: 3807 x (1-0,04) = 3654 (kg) - Lượng malt sử dụng cho 1 mẻ là 1393 (kg), nhưng một lượng malt đã được đưa vào nồi hóa là 57,68 (kg). Vậy tổng lượng dung dịch trong nồi đường hóa sau khi dịch cháo sang (biết tỷ lệ malt:nước = 1:5) là: 3654 + (1393 - 57,68) x 6 = 11666 (kg) - Khối lượng riêng của dịch bột là 1,08 kg/lít. Vậy tổng thể tích hỗn hợp là: 116661,08 = 10801,9 (lít) = 10,8019 (m 3) - Hệ số sử dụng của nồi nấu là 80%. Vậy thể tích của nồi nấu là: 10801,90,8 = 13502,4 (lít) =13,5024(m 3). 48 - Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi hồ hóa là thiết bị 2 vỏ, thân hình trụ, đường kính là D, chiều cao là H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1 và h2. Thùng được chế tạo bằng thép không rỉ, phía dưới đáy được bố trí cánh khuấy tương ứng làm sao cánh khuấy luôn hoạt động tốt, khuấy trộn đều không lắng xuống đáy tránh gây cháy. Ta có: H = 0,6D h1 = 0,2D h2 = 0,15D - Thể tích nồi được tính theo công thức: V= V trụ +V đáy + V đỉnh V= πHD 2 4 + πh 1[h 12 +3(D/2)2 ] 6 + πh 2[h 22 +3(D/2)2 6 V = 0,61D2 = 13,5024 (m3) ⇒ D = 2,808 (m) * Quy chuẩn D = 2.9 (m) = 2900 (mm) H = 0.6 x 2.9 = 1.74 (m) h 1 = 0.2 x 2.9 = 0.58 (m) h 2 = 0.15 x 2.9 = 0.44 (m) - Chiều cao toàn bộ thiết bị là : H t = H + h 1 + h 2 = 1.74 +0.58+0.44= 2.76 (m) - Bề dày thép chế tạo là 5(mm), phần vỏ dày 50(mm).Vậy đường kính ngoài của thiết bị đường hóa là: D n =D+(50 x2) = 3000(mm) = 3(m) - Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1m. Khi đó chiều cao tổng thể của nồi là: 2.67 + 1 = 3.67(m) - Chọn cánh khuấy cong có đặc tính như sau: + Đường kính bằng: 0.8D = 0.8 x 2.9 = 2.32(m) + Tốc độ cánh khuấy là: 30 vòng/ phút + Diện tích bề mặt dây chuyền nhiệt phải đảm bảo tỷ lệ giữa diện tích bề mặt truyền nhiệt trên một đơn vị thể tích dịch là: 0.8 m2 . Vậy bề mặt truyền nhiệt là: F= 10.8019 x 0.8 = 8.64(m2 ) f. Thùng lọc: Để quá trình lọc xảy ra bình thường thì chiều cao lớp bã chỉ được phép nằm trong 49 khoảng 0.3- 0.5m (để được dịch trong). Ta biết cứ 1kg nguyên liệu tương ứng với 2lít dịch. Vậy lượng dịch bã là: (1.393 + 576.8) x 2 = 3939.6 (lít) = 3.9396 (m3 ) - Chọn chiều cao của lớp lọc là 0.45(m). Diện tích đáy thùng là: D = 4s π = 4 x 8.75 π = 3.3 (m) + Chọn D = 3.3(m) + Đường kính ngoài là: 3.3 + 2x0.05= 3.4(m) - Lượng dịch sau khi đường hóa là: 1143.27(kg) (tính cho 1000lít bia). Vậy lượng dịch sau khi đường hóa cho 1 mẻ bia là: 11432.7(kg) = 10971.9 (lít) (Biết d = 1.042 (kg/lít). Hệ số sử dụng là 0.8. V = 10971.90.8 = 13715 (lít) = 13.715 (m 3 ) Chiều cao của thùng tính theo công thức: 13.7158.75 = 1.57 (m) ⇒ Chọn chiều cao thùng bằng 1.6(m). + Chọn thùng lọc có chiều cao: 0.45 + 1.6 = 2.05(m) + Quy chuẩn chọn 2.1(m). Thân trụ, đáy phẳng, cánh khuấy, tốc độ 6 vòng/phút. Đường kính cánh khuấy: d = 0.9D = 0.9 x 3.3 = 2.97 (m) Chiều cao phần đỉnh: h 2 = 0.15D = 0.15 x 3.3= 0.495 (m) g. Nồi đun sôi dịch đường với hoa Houblon: - Lượng dịch trước khi đun hoa trong một mẻ nấu (lượng dịch đường sau khi rửa bã) là: 10 x (W + Z) = 10 x (276.8 + 951.27) = 12280.7 (kg). - Thể tích của dịch trước khi đun hoa (d = 1.042kg/lít) là: V = 12280.71.042 = 11785.7 (lít) = 11.7857 (m 3 ) - Lấy hệ số là 75% Vậy thể tích của nồi là: V = 11785.70.75 = 15714.3 (lít) = 15.7143 (m 3 ) Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi hồ hóa là thiết bị 2 vỏ, thân hình trụ, đường kính là D, chiều cao là H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao là h 1 và h 2. 50 Thùng được chế tạo bằng thép không rỉ, phía dưới đáy được bố trí cánh khuấy tương ứng làm sao cánh khuấy luôn hoạt động tốt, khuấy trộn đều không lắng xuống đáy tránh gây cháy. Nồi nấu hoa là nồi nấu có buồng đốt trong, dạng treo. Ta có: H = 0.6D h 1 = 02D h 2 = 0.15D - Thể tích nồi được tính theo công thức: V = V trụ + V đáy + V đỉnh V = πHD 2 4 + πh 1[h 12 +3(D/2)2 ] 6 + πh 2[h 22 +3(D/2)2 6 V = 0.6 D3 = 15.7143 (m3 ) ⇒ D = 2.95 (m) * Quy chuẩn D = 3 (m) = 3000 (mm) H = 0,6 x 3 = 1,18 (m) h1 = 0,2 x 3= 0,6 (m) h2 = 0,15 x 3 = 0,45 (m) - Chiều cao của toàn bộ thiết bị là: H t = H + h1 + h2 = 1,8 + 0,6+ 0,45= 2.8 (m) - Bề dày thép chế tạo là 5 (mm), phần vỏ dày 50 (mm). Vậy đường kính ngoài của thiết bị là: Dn = D + (50x2) = 3000 + (50x2) = 3100 (mm) = 3,1 (m) - Gọi H1 là chiều cao phần 2 vỏ: H1 = 0,8 x H = 0,8 x 1,8 = 1.44 (m) - Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1m. Khi đó chiều cao tổng thể của nồi sẽ là: 2.85 + 1 = 3.85 (m) . - Chọn cánh khuấy cong có đặc tính như sau: + Đường kính bằng: 0,8 x D = 0,8 x 3 = 2.4 (m). + Tốc độ cánh khuấy là 30 vòng/phút. + Diện tích bề mặt truyền nhiệt phải đảm bảo tỷ lệ giữa diện tích bề mặt truyền nhiệt trên một đơn vị thể tích dịch là 1m2/1m3. Vậy bề mặt truyền nhiệt là: F = 11.7857 x 1 = 11.7857 (m2) h. Thùng lắng xoáy: - Lượng dịch đi vào thùng lắng xoáy cho một mẻ (với tổn hao quá trình là 51 1%) là: 10 x 1178.5 x (1-0.01)= 11667.15 (lít). - Hệ số sử dụng của thùng lắng là: 83%. Thể tích của thùng là: 11667.150.83 = 14056.8(lít) = 14.0568(m 3 ). - Thùng lắng xoáy thực tế là một khối trụ rỗng, với độ dốc đáy nhỏ (khoảng 2%). Thùng có đáy bằng, đường kính D, chiều cao H, đỉnh lớn có chiều cao h 2, được làm bằng inox. Đường bơm dịch vào nằm ở độ cao ¼ chiều cao khối dịch kể từ đáy, để đảm bảo tạo dòng xoáy tối ưu cũng như tạo hạn chế sự hòa tan oxi vào trong dịch: - Chọn H = 1.2D và h 2 = 0.15D. - Thể tích nồi được tính theo công thức: V = V trụ + V đỉnh V = πHD 2 4 + πh 2[h 22 +3(D/2)2 6 V = 1.003 D3 = 14.0568 (m3 ) ⇒ D = 2.41 (m) * Quy chuẩn + D = 2.5 (m)= 2500( mm) + H = 1.2D = 1.2 x 2.5 = 3(m) + h2 = 0,15D = 0.15 x 2.5 = 0,38 (m) -Chiều cao của toàn bộ thiết bị là: H t = H + h2 = 3 + 0.38 = 3.38 m - Bề dày thép chế tạo là 5 mm , phần vỏ dày 50 mm. Vậy đường kính ngoài của thiết bị là : Dn = D + (50x2) = 2500 + (50x2) = 2600(mm) = 2.6(m) D = 3 m = 3000 mm H = 0,6 x 3 = 1,18 (m) h1 = 0,2 x 3= 0,6 (m) h2 = 0,15 x 3 = 0,45 (m) -Chiều cao của toàn bộ thiết bị là: H t = H + h1 + h2 = 1,8 + 0,6+ 0,45= 2.8 (m) - Bề dày thép chế tạo là 5 (mm), phần vỏ dày 50 (mm). Vậy đường kính ngoài của thiết bị là : Dn = D + (50x2) = 3000 + (50x2) = 3100 (mm) = 3,1 (m) i. Thiết bị làm lạnh nhanh: - Dịch đường được làm lạnh nhanh bằng máy làm lạnh trao đổi nhiệt kiểu tấm bản. 52 Vật liệu chế tạo thường là các tấm thép hợp kim Cr - Ni mỏng. Thiết bị gồm các tấm kim loại mỏng xếp với nhau, mà giữa chúng là dịch đường và các tác nhân làm lạnh đi xen kẽ nhau. Để đạt được sự trao đổi nhiệt tốt nhất cần được đảm bảo. + Độ dày của tấm kim loại phải đủ mỏng: 0.8(mm) + Các tấm kim loại có cấu tạo sao cho sinh được dòng chảy rối. + Các nép gấp giữa các tấm bản phải nhỏ. - Lượng dịch đường trước khi lên men phải trong một mẻ (10000lít) biết tổn thất trong quá trình làm lạnh là 0.5%: 10 x 1096.151-0.005 =11016.6(lít) - Thời gian làm lạnh nhanh là 2h. Hiệu suất của thiết bị là 85%. Năng suất làm lạnh nhanh là: 11016.60.85x2 = 6480.4(lít/h)= 6.4804 (m 3 /h). * Chọn thiết bị làm lạnh nhanh có năng suất 7 m3 /h . k. Thùng nước nóng: - Lượng nước này thường bằng hai lần lượng dịch đưa vào quá trình lắng và làm lạnh nhanh (đối với 1000 lít bia): V = 2 x 10 x 1112.84 = 22256.8 (lít) Hệ số đầy của thùng là 90%. Vậy thể tích thực của thùng là: 22256.80.9 =24730(lít) = 24.73 (m 3 ) - Chọn thùng hình trụ có chiều cao H có đường kính D, đáy bằng, nắp hình chỏm cầu có chiều cao h 2 đặt lên bệ bê tông. Có cửa vệ sinh, sục trực tiếp bằng hơi bão hòa, thể tích của thùng được tính theo công thức: - Chọn H = 1.2D và h 2 = 0.15D. - Thể tích nồi được tính theo công thức: V = V trụ + V đỉnh V = πHD 2 4 + πh 2[h 22 +3(D/2)2 6 V = 1.003 D3 = 24.73 (m3 ) ⇒ D = 2.91 (m) * Quy chuẩn + D = 3 (m) = 3000 (mm) + H = 1.2D = 1.2 x 3 = 3.6 (m) 53 + h2 = 0,15D = 0.15 x 3 = 0,45 (m) -Chiều cao của toàn bộ thiết bị là: H t = H + h2 = 3.6 + 0.45 = 4.05 (m) - Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 0.5 (m), - Bề dày thép chế tạo là 5 (mm), phần vỏ dày là 50(mm). Vậy đường kính ngoài của thiết bị là: Dn = D + (50x2) = 3000 + (50x2) = 3100 (mm) = 3.1(m) V.2. Chọn bơm: Ta lấy bơm bơm dịch từ nồi nấu hoa chuyển sang làm chuẩn để tính công suất cho toàn bộ dây chuyền. Thể tích dịch đường đem đi lắng xoáy là: 11667.15 (lít)= 11.667 (m3 ) Thời gian bơm dịch là 15 phút, hệ số sử dụng bơm là 80%. Năng suất bơm là: 11.667x6015x0.8 = 58.335 (m 3 /h) * Chọn bơm có công suất 60m3 /h. Bơm 1: Bơm từ nồi hồ hóa sang nồi đường hóa Bơm 2: Bơm từ nồi đường hóa sang thùng lọc. Bơm 3: Bơm dịch từ thùng lọc sang nồi nấu hoa. Bơm 4: Bơm dịch từ nồi nấu hoa sang thùng lắng xoáy. Bơm 5: Bơm dịch từ thùng lắng xoáy sang thiết bị làm lạnh nhanh. V.2.Phân xưởng lên men: V.2.1 . Thiết bị lên men: Thùng lên men cấu tạo hình trụ, đáy côn, bên ngoài có 3 khoảng lạnh để điều chỉnh nhiệt độ, thiết bị làm lạnh bằng thép không rỉ, có hệ thống van nhiệt kế, kính quan sát. Gọi V h là thể tích hữu ích của thùng lên men (m3 ): + D : Là đường kính trong của thiết bị (m) + h 1 : Là chiều cao phần đáy nón (m). + h 2 : Là chiều cao phần trụ chứa dịch đường (m). + h 3 : Là chiều cao phần không chứa dịch (m). + h 4 : Là chiều cao phần nắp (m) + α: Là góc đáy côn, thường chọn bằng 60o . 54 - Do thể tích dịch đường V d < 50 m3 nên ta chọn: h 1 = Dxtg60o 2 = Dx 3 2 h 2 = 1.5D h 4 = 0.1D - Chọn thùng có thể tích đủ lượng của 4 mẻ nấu, thể tích dịch đường của 4 mẻ nấu là: 4 x 10 x 1096,15 = 43846 (lít) = 43,846 (m3 ) - Vậy thể tích hữu ích là: (chọn hệ số đổ đầy là 85%) Vh = Vtrụ + Vcôn = Vd0,85 = 43,8640,85 = 51,583 (m 3 ) ⇒ V h = πD 2 h 2 4 + πD2 h 1 12 + πD3 1,5 4 + πD3 3 24 = 0.45πD 3 ⇒ D = 3.3(m) h 1 = 2.86(m) h 2 = 4.95(m) - Ngoài ra, phần trụ không chứa dịch có thể tích 15% thể tích hữu ích. Vậy V trống = 0.15 x V d = 0.15 x 43.846 = 6.5769 (m3 ) Thể tích thùng lên men thực tế là: V t = V h + V trống = 51.583 + 6.5769 = 58.1599 (m3 ) - Chiều cao phần không chứa dịch: h3 = 4xVtrống πD2 = 4x6,5769 πx3,32 = 0,77 (m) - Phần nắp thiết bị hình chỏm cầu có chiều cao: h 4 = 0.1D = 0.1 x 3.3 = 0.33(m) - Chiều cao của thùng lên men: H t = h 1 + h 2 +h 3 + h 4 = 2.86 + 4.95 + 0.77 +0.33=8.91(m) Chọn chiều dày thùng lên men là: 5(mm) Chọn lớp bảo ôn dày: 100(mm) ⇒ Vậy chiều cao toàn bộ của thiết bị là: H = H t + 1 = 8.91 + 1= 9.91(m) - Tính số thùng lên men: Số thùng lên men được tính theo chu kì lên men: + Số ngày lên men tính: Chọn 5 ngày. + Số ngày lên men phụ: Chọn 12 ngày 55 + Một ngày nghỉ để sửa chữa và vệ sinh. ⇒ Tổng thời gian lên men, lọc và vệ sinh thùng là: T = T c +T p +1 = 5 + 12 +1=18 (ngày) Số thùng lên men được tính theo công thức: M = VTV t +2 Trong đó: V: Số dịch trung bình lên men trong 1 ngày là: 43.846(m3 ) T: Số ngày cho một chu kì lên men: 18(ngày) V t : Thể tích thùng lên men: 58.1599(m3 ) 2: Là số thùng dự trữ. ⇒ M = 43.846x1858.1599 + 2 = 15.57(tank) Vậy số lượng tank lên men giống là 16(tank) V.2.2. Chọn thiết bị lên men giống: Việc tính toán thiết bị lên men giống cấp 1 và cấp 2 dựa trên nguyên tắc tính cho thiết bị lên men chính là tính toán ở trên. Nguyên tắc chọn: Thể tích hữu ích của thùng lên men giống cấp 2 bằng 1/10 thể tích lên men của thùng lên men chính. Thể tích hữu ích của thùng gây giống cấp 1 bằng 1/3 thể tích của thùng gây giống cấp 2. Chọn thùng hình trụ, đáy chóp, làm bằng thép không rỉ, có trang bị hệ thống sục khí, van, nhiệt kế, kính quan sát. * Thùng gây giống cấp 2: -Gọi V 2 là thể tích hữu ích của thùng lên men giống cấp 2: V 2 = 43.846 10 = 4.3846(m 3 ) + D : là đường kính của thiết bị (m) + h 1 : là chiều cao phần đáy nón (m). Chọn h 1 = D 3 2 + h 2 : là chiều cao phần trụ chứa dịch(m). Chọn h 2 = D + h 3 : là chiều cao phần trụ không chứa dịch (m). + h 4 : là chiều cao phần nắp (m), chọn h 4 = 0.1D + α: là góc đáy côn, thường chọn bằng 60o . + Chọn hệ số đổ đầy là 85%. 56 Ta có: V= V 2 0.85 = πD2 h 2 4 = πD2 h 1 12 = 0.25πD 3 +0.072πD3 =1.012D3 ⇒ V= 5.158 = 1.012D3 ⇒ D= 1.72(m) Quy chuẩn: Chọn D = 1.8(m) + h 1 = D 3 2 = 1.8x 3 2 = 1.56(m) + h 2 = D = 1.8(m) + h 4 = 0.1D = 0.1x1.8 = 0.18(m) Ngoài ra, phần trụ không chứa dịch có thể tích 15% thể tích hữu ích. Vậy V trống = 0.15V= 0.15 x 5.158 = 0.77 (m3 ) - Thể tích thùng nhân giống cấp 2 thực tế là: V t = V + V trống = 5.158 + 0.77 = 5.93(m3 ) - Chiều cao phần không chứa dịch: h 3 = 4V trống πD2 = 4x0.77 π1.82 = 0.51(m) - Chiều cao thùng nhân giống cấp 2 là: H t = h 1 + h 2 +h 3 + h 4 = 1.56 + 1.8 + 0.51+ 0.18 = 4.05(m) + Chọn chiều dày thùng là 5(mm) + Chọn lớp bảo ôn dày 100(mm) ⇒ Vậy đường kính ngoài của thùng là: D n = D +( 0.05x2)= 1.8 + (0.05x 2) = 1.9(m) + Khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà chọn bằng 1(m) - Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị là: H = H t +1= 4.05 + 1 = 5.05(m) * Thùng thiết bị nhân giống cấp 1: - Gọi V 1 là thể tích hữu ích của thùng lên men giống cấp 1: V 1 = V 2 3 = 4.3846 3 = 1.46(m 3 ) + D : là đường kính của thiết bị (m) + h 1 : là chiều cao phần đáy nón (m). Chọn h 1 = D 3 2 + h 2 : là chiều cao phần trụ chứa dịch (m). Chọn h 2 = D 57 + h 3 : là chiều cao phần trụ không chứa dịch (m). + h 4 : là chiều cao phần nắp (m), chọn h 4 = 0.1D + α: là góc đáy côn, thường chọn bằng 60o . + Chọn hệ số đổ đầy là 85%. Ta có: V= V 1 0.85 = πD2 h 2 4 = πD2 h 1 12 = 0.25πD 3 +0.072πD3 =1.012D3 ⇒ V= 1.46 = 1.012D3 ⇒ D= 1.13(m) Quy chuẩn: Chọn D = 1.2(m) + h 1 = D 3 2 = 1.2 3 2 = 1.04(m) + h 2 = D = 1.2(m) + h 4 = 0.1D = 0.1x1.2 = 0.12(m) Ngoài ra, phần trụ không chứa dịch có thể tích 15% thể tích hữu ích. Vậy V trống = 0.15V= 0.15 x 1.46 = 0.219 (m3 ) - Thể tích thùng nhân giống cấp 1 thực tế là: V t = V + V trống = 1.46 + 0.219 =1.68(m3 ) - Chiều cao phần không chứa dịch: h 3 = 4V trống πD2 = 4x0.219 π1.22 = 0.19(m) - Chiều cao thùng nhân giống cấp 1 là: H t = h 1 + h 2 +h 3 + h 4 = 1.04 + 1.2 + 0.19+ 0.12 = 2.55(m) + Chọn chiều dày thùng là 5(mm) + Chọn lớp bảo ôn dày 100(mm) ⇒ Vậy đường kính ngoài của thùng là: D n = D + (0.05x2)= 1.2 + (0.05x 2) = 1.3(m) Khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn chọn bằng 1(m) -Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị là: H = H t +1 = 2.55 + 1 = 3.55(m) V.2.3. Thiết bị rửa sửa men: -Thiết bị rửa sửa men là một thùng hình trụ có đường kính D có chiều cao H, đáy cầu có chiều cao h 1, được chế tạo bằng thép không rỉ. - Theo thực tế cứ 1000(lít) dịch thường thu được 20(lít) sửa men, độ ẩm 80%. Do vậy 58 1 ngày phân xưởng thu được tổng thể là: 43846x201000 = 876.92(lít) - Khi lên men cần 1% men sữa so với dịch đường, và khi đem rửa cần lấy dư ra so với lượng cần là 20%. Do đó lượng đem đi rửa là: 43846x1100x0.8 = 548(lít) - Nước rửa đem dùng phải có thể tích gấp 2 lần thể tích men sữa cần rửa. Vậy lượng nước cần rửa là: 548x2= 1096(lít) Đây chính là thể tích hữu ích của thùng rửa men sữa với hệ số sử dụng thiết bị là 0.8 thì thể tích thực của thiết bị là: 10960.8 = 1370(lít) = 1.37(m 3 ) - Chọn chiều cao H= 1.2D; h 1 = 0.5D - Chiều cao thiết bị tính theo công thức: V = V trụ + V đáy V = πHD 2 4 + πh 1[h 12 +3(D/2)2 ] 6 V = 1.003D2 = 1.37(m3 ) ⇒ D = 1.11(m) * Quy chuẩn: + Chọn D=1.2(m) + H = 1.2D = 1.44(m) + h 1 = 0.15D = 0.18(m) + Chiều cao của thùng là: H t = H + h 1 = 1.44 + 0.18= 1.62(m) - Khoảng cách từ đáy đến thiết bị đến sàn chọn 0.5(m) - Vậy chiều cao thiết bị: H = H t + 0.5 = 1.62 + 0.5= 2.12(m) - Số thùng thiết bị chọn là: 3 (thùng) V.2.4. Máy lọc bia: - Lượng bia tối đa một ngày cần lọc là 41653.6(lít) = 41.6536(m3 ) - Chọn máy lọc bằng thiết bị không bản. Mỗi ngày lọc 1 ca, mỗi ca lọc 1 giờ, hệ số sử dụng là 0.7. Vậy năng suất máy lọc tối thiểu là: 41.65361x6x0.7 = 9.92(m 3 /h) Vậy ta chọn máy có năng suất là 15(m3 /h) 59 Năng suất ( m 3/h) Kích thước khung bản (mm) Kích thước cơ bản ( mm) Số khung cơ bản Bề mặt lọc (m2) 15 800x500x800 800x800x10 80 50 Bảng 5.2.4 các thông số của máy lọc V.2.5. Thiết bị chứa bia và bão hòa CO 2 : - Thiết bị tàng trữ và bão hòa CO 2 là một thùng hình trụ có đường kính D, chiều cao H, có đáy và nắp hình chỏm cầu, có chiều cao là h 1 và h 2, làm bằng thép không rỉ, có thể chịu được áp suất từ 4-5at. Bên ngoài thiết bị có bố trí áp kế, chiều dày 4-5(mm) - Tính toán thiết bị dựa theo lượng bia cần chứa trong 1 ngày. Số thùng là 4. - Số lít bia cần bão hòa CO 2 trong 1 ngày là: 41653.6(lít) - Hệ số đổ đầy thiết bị là: V t = 10413.4 0.85 =12251.06(lít) = 12.251(m 3 ) Chọn H = 2D; h 1 = h 2 = 0.15D. Thể tích nồi được tính theo công thức: V = V trụ + V đáy + V đỉnh V = πHD 2 4 + πh 1[h 12 +3(D/2)2 ] 6 + πh 2[h 22 +3(D/2)2 6 V = 1.692D3 = 12.251 (m3 ) ⇒ D = 1935 (m) * Quy chuẩn D = 2 (m) H = 2D = 4 (m) h1 = h 2 =0.15D= 0.3 (m) -Chiều cao của thùng là: H t = H + h1 + h2 = 4 + 0.3 + 0.3 = 4.6 (m) - Khoảng cách từ đáy thùng thiết bị đến sàn nhà chọn 0.5(m). - Vậy chiều cao thiết bị: H = H t +0.5 = 4.6+0.5 = 5.1(m) Số thùng thiết bị chọn 4(thùng). V.3. Hệ thống CIP: V.3.1. Hệ thống CIP trong phân xưởng nấu: V.3.1.1 Tính toán CIP: - Hệ thống CIP gồm 4 thùng: 60 + Thùng 1: NaOH 2%(Dùng để rửa cát cặn bẩn hữu cơ) + Thùng 2: HNO 3 0.1% (Rửa các cặn vô cơ, trung hòa NaOH) + Thùng 3: Nước nóng + Thùng 4: Nước lạnh - Mỗi mẻ nấu, lượng rửa CIP thường bằng 6% thể tích thùng - Chọn thiết bị nấu hoa làm chuẩn vì nó có thể tích lớn nhất (15.7143 m3 ) - Mỗi lần ta phải vệ sinh cho 5 thiết bị mà thùng CIP có hệ số chứa đầy là 85%. Vậy thể tích thực của thùng CIP: V CIP = 15.7143x0.06x5 0.85 =5.546(m 3 ) Vậy thể tích 1 thùng là: 5.5464 = 1.3865(m 3 ) Chọn thùng CIP có thân trụ chiều cao H, có đường kính D, đáy là nắp có hình chỏm cầu có chiều cao là h 1 và h 2. Thùng làm bằng thép không rỉ. Chọn các thông số: H = 2D, h 1 = 0.2D, h 2 = 0.15D - Thể tích thiết bị được tính theo công thức: V = V trụ + V đáy + V đỉnh V = πHD 2 4 + πh 1[h 12 +3(D/2)2 ] 6 + πh 2[h 22 +3(D/2)2 6 V = 1.71D3 = 1.3865 (m3 ) ⇒ D = 0.93 (m) * Quy chuẩn D = 1 (m)= 1000 (mm) Chọn H = 2D = 2(m) h1 = 0,2 D= 0,2 (m) h2 = 0,15 D= 0,15 (m) -Chiều cao của toàn bộ thiết bị là: H t = H + h1 + h2 = 2 +0.2 + 0.15= 2.35 (m) - Chọn khoảng cách từ nền đáy thiết bị là 1(m) - Chiều cao tổng thể thiết bị là: 2.35 + 1 = 3.35(m) - Bề dày thép chế tạo là 5(mm), phần vỏ dày 50(mm). Vậy đường kính ngoài thiết bị là: D n =D + (50x2) = 1000+ (50x2) = 1100(mm)= 1.1(m) 61 V.3.1.2 Bơm CIP: Lượng CIP bơm vào nồi trong 1 mẻ là: 15.7143 x 0.06 = 0.94(m3 ).Thời gian sử dụng bơm là 5 phút. Hệ số sử dụng bơm là 80%. Vậy năng suất thực của bơm là: N = 0.94x605x0.8 = 14.1(m 3 /h) Chọn bơm có công suất là: 15 (m3 /h) Số lượng 2(chiếc): 1 bơm cấp CIP, 1 bơm hồi CIP. V.3.2 Hệ thống CIP trong phân xưởng lên men: V.3.2.