Đồ án Thiết kế nhà my sản xuất bia

MỞ ĐẦU Bia là loại nước uống giải khát có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng và có mùi thơm đặc trưng của hoa houblon. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước. Để tăng hiệu quả kinh tế cũng như đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng, các nhà máy sản xuất bia còn dùng một số loại nguyên liệu thay thế như: đại mạch chưa nảy mầm, gạo, ngô đã tách phôi ...Có nhiều phương pháp và với nhiều loại nguyên liệu thay thế khác nhau tạo ra các sản phẩm bia có chất lượng khác nhau. Nước ta có khí hậu nhiệt đới nên nhu cầu sử dụng nước giải khát, đặc biệt về bia là khá nhiều. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thì nhu cầu về thực phẩm ngày càng tăng và không ngừng phát triển, đặc biệt là nước giải khát và quan trọng hơn là bia. Mức sống của con người ngày càng cao nên đòi hỏi của thị trường là phải sản xuất ra những loại bia có chất lượng cao. Với những yêu cầu trên, tôi đã lựa chọn đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 28 triệu lít/năm”. Đây là phương pháp lên men dài ngày trong thiết bị lên men chính và lên men phụ được đặt trong phòng lạnh có nhiệt độ xác định nên cho sản phẩm có chất lượng cao. Sản phẩm được sản xuất ra để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, góp phần vào sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. CHƯƠNG I : LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2.1. Sự cần thiết của việc đầu tư : Nghệ An là một tỉnh thuộc bắc Trung bộ, có nền kinh tế đang phát triển. Là một tỉnh đông dân với địa thế đất rộng người đông là thị trường hấp dẫn đối với nhiều loại sản phẩm. Tỉnh Nghệ An là một tỉnh có nền kinh tế phát triển nhưng hệ thống khu công nghiệp còn hạn chế, dân số của tỉnh đông nên có một lực lượng lao động dồi dào. Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh của tỉnh, nhu cầu về thực phẩm ngày càng tăng và không ngừng phát triển đặc biệt là nước giải khát, quan trọng hơn là bia. Do vậy việc xây dựng một nhà máy bia trên địa bàn của tỉnh là việc cần thiết. 2.2. Phương án sản xuất : Nhà máy bia được thiết kế làm việc theo phương pháp lên men cổ điển, thực hiện lên men dịch đường nồng độ 13,5Bx, có ưu điểm là sản phẩm có chất lượng cao. Để giảm giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh, đồng thời cũng nhằm đảm bảo được chất lượng, nhà máy sử dụng nguyên liệu là 55% malt đại mạch, 45% nguyên liệu thay thế là gạo. 2.3. Cơ sở kinh tế kỹ thuật: Qua tìm hiểu về các điều kiện tự nhiên về giao thông vận tải, vị trí địa lí và khả năng tiêu thụ sản phẩm, nguồn công nhân cho thấy rằng chọn địa điểm xây dựng nhà máy tại khu vực Rú Mượu, Nam Đàn, Nghệ An. 2.3.1. Đặc điểm tự nhiên : 1. Về vị trí địa lí : Địa điểm xây dựng nhà máy nằm trên mặt bằng của khu vực Rú Mượu, Nam Đàn, Nghệ An cách thành phố Vinh khoảng 8 km, cách cảng Cửa Lò khoảng 15 km và có đường từ cảng về nhà máy. Với địa hình như vậy rất thuận lợi cho việc vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ cũng như vận chuyển nguyên liệu bằng đường bộ cũng như đường thủy từ cảng về nhà máy. 2. Về khí hậu : Về khí hậu, Nghệ An là tỉnh có khí hậu tương đối phức tạp. Nhiệt độ nóng bức vào mùa hè làm tăng nhu cầu giải khát là nguồn tiêu thụ lớn cho nhà máy. Hướng gió chính là hướng Đông Nam. 2.3.2. Hệ thống giao thông vận tải: Nhà máy được xây dựng cách thành phố Vinh khoảng 8 km, cách cảng Cửa Lò khoảng 15 km và có đường từ cảng về nhà máy. Do đó, việc vận chuyển trang thiết bị, nguyên liệu và sản phẩm rất thuận lợi. 2.3.3. Nguồn nguyên liệu : Do khí hậu đất đai ở nước ta không trồng được đại mạch và cây hoa houblon nên hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài về. Malt đại mạch và hoa houblon được nhập về cảng Cửa Lò sau đó được ô tô vận chuyển về nhà máy. Hiện nay, sản lượng gạo ở nước ta rất lớn. Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo để sản xuất bia vừa tận dụng nguyên liệu sẵn có ở địa phương cũng như việc hạ giá thành sản phẩm. Nguồn cung cấp gạo là từ̀ các công ty lương thực hoặc có thể mua của nhân dân địa phương. 2.3.4. Nguồn cung cấp điện : Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp riêng. Ngoài ra, để đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục, nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng. 2.3.5. Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu : Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy. Nhiên liệu dùng cho lò hơi là than đá được mua ngoài thị trường, nhà máy có kho chứa để đảm bảo sản xuất . 2.3.6. Nguồn cung cấp nước : Nhà máy sử dụng nguồn nước máy do công ty cấp thoát nước tỉnh Nghệ An cung cấp. Nguồn nước này phải qua hệ thống xử lý nước của nhà máy để đảm bảo các chỉ tiêu về hoá học, sinh học trước khi đem vào sản xuất bia. 2.3.7. Hệ thống thoát nước : Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các tạp chất hữu cơ, là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, nếu thải trực tiếp ra ngoài sẽ gây ô nhiễm. Do đó, nhà máy có khu xử lý nước thải riêng. Nước thải sau khi được xử lý chảy ra đường cống thoát nước chung của khu công nghiệp, sau đó được phép thải ra môi trường. 2.3.8. Nguồn tiêu thụ sản phẩm : Bia thành phẩm của nhà máy tiêu thụ chủ yếu trong tỉnh, đồng thời tiêu thụ trong cả nước và xuất khẩu ra nước ngoài. 2.3.9. Nguồn nhân lực : Việc xây dựng nhà máy bia góp phần giải quyết việc làm cho người dân trong tỉnh. Do vậy nhân công của nhà máy chủ yếu tuyển người địa phương. Cán bộ quản lý và kỹ thuật của nhà máy có thể nhận về từ các trường Đại Học, Cao Đẳng trong cả nước. 2.3.10. Hợp tác hoá : Việc đặt nhà máy trong khu vực nhằm tạo sự hợp tác rất tốt giữa các nhà máy trong khu vực cũng như giữa nhà máy với các nguồn mua bán nguyên liệu thay thế và phụ phẩm từ nhà máy. Kết luận: Qua phân tích, việc đầu tư xây dựng một nhà máy sản xuất bia với năng suất 28 triệu lít/năm tại khu vực Rú Mượu, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An là hợp lý, phù hợp với tình hình hiện nay của địa phương. CHƯƠNG II : TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu về sản phẩm : Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim phong phú, kích thích tiêu hoá cho cơ thể con người. Sản phẩm của nhà máy ở dạng đóng chai vừa dễ sử dụng vừa đảm bảo cho việc bảo quản được chất lượng của bia. Chất lượng bia của nhà máy được đánh giá qua các chỉ tiêu sau: 2.1.1. Thành phần hóa học của bia : Thành phần hóa học của bia phụ thuộc vào thành phần của nguyên liệu, nồng độ dịch lên men ban đầu và mức độ lên men. 1. Các chất bay hơi: [8, trang 74]. Ngoài rượu Etylic và CO2 trong bia còn chứa một lượng không nhiều các chất bay hơi khác như rượu bậc cao, andehyt, các axit hữu cơ, este và một số chất khác. Hàm lượng rượu etylic quyết định đến chất lượng của bia. Hàm lượng rượu etylic từ 1,8–7,0% so với thể tích và hàm lượng CO2 khoảng 0,3 – 0,5% khí CO2 tính theo trọng lượng. Khí CO2 là thành phần quan trọng của bia, nó đảm bảo chất lượng cũng như vị tươi mát cho bia. Rượu bậc cao là các chất có mùi, vị và tham gia tạo este ảnh hưởng đến mùi vị của bia. Hàm lượng của nó khoảng 40 – 80 mg/lit. Axetaldehyt và andehyt chủ yếu có trong bia và nó chứa khoảng 5mg/lit. Trong bia còn có chứa diaxetyl và một số hợp chất chứa lưu huỳnh như SO2 khoảng 2-16 mg/lit, H2S khoảng 0,04 mg/lit, các mecaptan bay hơi khoảng 0,07 mg/lit. 2. Các chất không bay hơi : [8, trang 74]. Phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men ban đầu và mức độ lên men, bia thành phẩm chứa 2,5-5 % các chất không bay hơi. Trong đó saccarit chiếm 80-85%, các chất Nito 6-9%, Glyxerin 5-7%, các chất khoáng 3-4%, các chất đắng tanin và các chất màu 2-3%, các axit hữu cơ không bay hơi 0,7-1% và một lượng nhỏ vitamin. 2.1.2. Các chỉ số cảm quan : [8, trang 75]. Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bền của bọt bia. Bia phải có mùi tinh khiết của hoa houblon và malt, không được có mùi lạ và mùi chua. Độ axit trung bình của bia khoảng bằng 4, pH dao động 4,1- 4,8. Vị của bia do các thành phần khác nhau của bia tạo nên, bia phải có vị đặc trưng. CO2 cũng góp phần tạo vị cho bia, yêu cầu CO2 trong bia phải ở dạng liên kết và tách ra khỏi bia chậm. Bia phải có bọt mịn, đặc và bền. Bia phải bão hòa đầy đủ CO2 thì khi rót bia vào cốc các bọt khí CO2 tách khỏi bia chậm và tạo thành lớp bọt bền trên bề mặt bia. Bia phải có màu vàng nâu hoặc vàng sáng và óng ánh, bia phải thật trong. 2.2. Nguyên liệu : 2.2.1. Malt đại mạch : 1. Vai trò : Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng để sản xuất bia. Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và các tính chất công nghệ hơn hẳn so với ba được sản xuất từ malt của các hạt hòa thảo khác. 2. Thành phần hóa học : [8, trang 32]. Thành phần hóa học trung bình của malt bia tính theo phần trăm chất khô là : tinh bột 58 %, đường khử 4 %, saccaroza 5 %, pentozan hòa tan 1 %, pentozan không hòa tan và hexozan 9 %, xenluloza 6 %, chất chứa Nito 10 %, chất béo 2 %, chất khoáng 2,5 %. Ngoài ra còn một số chất như inozit, các chất màu, các tanin và chất đắng. Trong malt còn chứa các enzym thủy phân cần thiết cho sản xuất bia như: α-amylaza, β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza, amylofotfataza… 3. Yêu cầu đối với malt dùng trong sản xuất bia : [8, trang 32]. Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị ngọt , có màu vàng sáng đều. Không được có mùi vị lạ, không được mốc và không hôi khói. Yêu cầu kích thước của các hạt malt phải đều. Kích thước hạt malt đạt yêu cầu nếu như hạt malt trên sàn 2,8 mm và 2,5 mm chiếm 94 %, hạt dưới sàn 2,2 mm không quá 0,5%. Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520-600g/l. Độ ẩm của malt không quá 6%. Độ chiết của malt: 75-82%. Thời gian đường hoá: 20-35 phút, hoạt lực amylaza đạt 100-300 đơn vị, hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein phải nằm trong khoảng 9-12% Nếu cao hơn bia sẽ đục, rất khó bảo quản, còn nếu thấp hơn thì bia kém bọt, vị kém đậm đà. 4. Bảo quản và nguồn nguyên liệu : Nước ta không trồng được đại mạch do đó phải nhập malt từ nước ngoài bằng đường thuỷ và đường bộ. Nhà máy sử dụng malt nhập từ các nước ngoài chủ yếu là của Anh. Malt sau khi về nhà máy được kiểm tra chất lượng sau đó được bảo quản trong xilo chứa, thời gian dự trữ khoảng một tháng. Trong quá trình bảo quản thường xuyên theo dõi nhiệt độ, độ ẩm trong kho để xử lý kịp thời. 2.2.2. Hoa Houblon : 1. Vai trò : Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia. Nó làm cho bia có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Trong sản xuất bia người ta sử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì hoa đã thụ phấn sẽ tạo hạt làm giảm chất lượng của hoa. Có thể sử dụng hoa ở dạng cao hoa, hoa viên hoặc hoa nguyên cánh. Nhà máy sử dụng 100 % là hoa viên. 2. Thành phần hoá học : [8, trang 33]. Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau nhưng các chất có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa houblon, các tanin và tinh dầu. Ngoài ra trong hoa còn chứa một số chất khác như: protein, mỡ, sáp, các hợp chất phiprotein, xenluloza,… + Nhựa hoa houblon là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon, bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α-nhựa mềm và β-nhựa mềm, trong nhựa mềm gồm các dạng axít đắng là α, β, γ, δ-axít đắng. Vị đắng của bia chủ yếu là do α-axít đắng tạo nên, còn các dẫn xuất của β-axít đắng tạo nên vị đắng hài hoà, dễ chịu. + Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước, dễ bị oxy hoá nên nó bảo vệ nhựa houblon. Trong quá trình nấu bia, hầu hết tanin của hoa houblon liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếu là của malt và chỉ khoảng 10¸20% là polyphenol của hoa houblon. + Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydrat cacbon và nhiều hợp chất chứa oxy dạng tecpen. Tinh dầu houblon không hoà tan trong nước nhưng dễ bay theo hơi nước. Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu bị bay hơi chỉ còn khoảng 2% tồn tại trong bia tạo hương thơm cho bia. Trong quá trình bảo quản, tinh dầu sẽ mất dần do bay hơi và bị ôxy hoá. Do đó không dùng hoa cũ để sản xuất bia vì các sản phẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất lượng của bia. 3. Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng hoa : [8, trang 35]. Để giữ chất lượng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong các điều kiện sau: + Ngăn chăn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong thùng kín, môi trường chân không hoặc môi trường khí trơ. + Xông SO2 để hạn chế sự oxy hoá và phát triển của vi sinh vật. + Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0oC vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kìm hãm các quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật. + Cách ẩm tốt. Nếu bảo quản được trong các điều kiện trên thì hoa có thể bảo quản trong 2 năm mà chất lượng không thay đổi. Hiệu quả sử dụng các chất đắng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khi đun sôi hoa với dịch đường, quan trọng nhất là thời gian và cường độ đun sôi, lượng và chất của hoa sử dụng và pH của dịch đường. Nếu tiến hành houblon hoá trong điều kiện tối ưu thì lượng chất đắng sử dụng được trong giai đoạn này khoảng 80¸85%, còn 15¸20% ở lại trong bã hoa. Đối với nhà máy, hoa sau khi nhập về được bảo quản ở nhiệt độ 0oC. 2.2.3. Nước : 1. Vai trò : Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm trung bình khoảng 90%. Trong nhà máy bia, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị, vệ sinh xí nghiệp,…Do đó lượng nước dùng trong nhà máy rất lớn. Nước có ảnh hưởng lớn đến tiến trình công nghệ và chất lượng sản phẩm. Do đó, nước dùng để nấu bia không những đòi hỏi phải có đầy đủ tiêu chuẩn của nước uống mà còn có những yêu cầu riêng đáp ứng cho công nghệ sản xuất bia. 2. Thành phần hoá học : [8, trang 37]. Nước thực chất là một dung dịch loãng của các loại muối ở dạng ion. + Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+,Al3+. + Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43-. Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước. 3. Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia : [8, trang 36]. Nước dùng để nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, có mùi dễ chịu hoặc không mùi và không chứa các vi sinh vật gây bệnh. + Độ cứng trung bình của nước: 5¸6 miligam đương lượng/lit. + pH= 6,8¸7,3. + Độ oxi hoá không vượt quá 1¸2 mg/lit. + Hàm lượng căn khô không vượt quá 600mg/lit. Các chỉ tiêu sinh học: + Chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300ml. + Chỉ số coli không lớn hơn 3. Hàm lượng tối đa của các kim loại: + Sắt: 0,3 mg/lít. + Magiê: 125 mg/lít. + Đồng: 3 mg/lít. + Flo: 1 mg/lít. + Nitrat: 35 mg/lít. + Mangan: 0,05 mg/lít. + Chì: 0,1 mg/lít. + Kẽm: 5 mg/lít. + Selen: 0,05 mg/lít. + Sunphat: 60¸80 mg/lít, không quá 250 mg/lít. Không được có mặt xianua, thuỷ ngân, amoniac, sunphuahydro, bari, crôm, nitric. 2.2.4. Nguyên liệu thay thế (Gạo) : 1. Vai trò : Người ta sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm. Nguyên liệu thay thế có thể sử dụng là nguyên liệu giàu tinh bột hoặc giàu đường. Đối với nhà máy, nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo. Về khả năng thay thế malt đại mạch thì gạo là loại cốc được dùng nhiều hơn cả, mà chất lượng bia không thua kém so với sử dụng toàn bộ malt đại mạch. 2. Thành phần hoá học : [6, trang 25]. Trong thành phần chất khô của gạo thì tinh bột chiếm 75 %, protein 8%, chất béo 1 – 1,5%, xenluloza 0,5 – 0,8%, chất khoáng 1 – 1,2%. Trong quá trình nấu ta thu được nhiều chất hoà tan. Gạo có chứa rất nhiều tinh bột, protein vừa phải, chất béo và xenlulo ở giới hạn thấp. Do đó gạo là nguyên liệu thay thế khá lý tưởng. 3. Yêu cầu về chất lượng của gạo: Yêu cầu về gạo sử dụng trong sản xuất bia phải sạch, không tạp chất, không mối mọt và lượng amylopectin thấp. 4. Bảo quản và nguồn nguyên liệu : Nước ta là một nước nông nghiệp nên gạo có thể thu mua ở trong nước. Gạo được bảo quản trong các xilo chứa, thời gian bảo quản là một tháng. 2.3. Nấm men : Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hoá, điều kiện tiên quyết là phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết. Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại: + Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi). + Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm). Ta sử dụng nấm men Sacchoromyces carlsbergensis để sản xuất. Loại này thích nghi với điều kiện lên men ở nhiệt độ thấp và trong quá trình lên men kết lắng xuống đáy thùng. Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia: [6, trang 405] + Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết và một chủng nấm men phù hợp có chất lượng tốt có thể tái sử dụng đến đời thứ 7 thứ 8. + Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như: nhiệt độ, pH, thành phần môi trường. + Mật độ gieo cấy nấm men ban đầu càng nhiều thì hàm lượng diaxetyl càng thấp, chất lượng bia càng tốt, nhưng mật độ gieo cấy ban đầu vượt qua ngưỡng 70.106 tế bào/cm3 thì hiệu quả mang lại không được rõ nét. 2.4. Phụ gia, chất hỗ trợ kỹ thuật : 1. Chế phẩm Enzym : Trong nguyên liệu sử dụng của nhà máy có nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ cao, do vậy trong quá trình sản xuất cần phải bổ sung chế phẩm enzym. Nhà máy sử dụng chế phẩm Termamyl (α-amylaza) giúp cho việc dịch hoá trong khi nấu dịch đường được dễ dàng. Termamyl là chế phẩm lỏng, chịu được nhiệt độ cao và được sản xuất từ vi sinh vật Bacillus lichenifomis. Enzim này hoạt động tốt ở: nhiệt độ thích hợp là 900C, pH thích hợp là 6. 2. Các loại hóa chất : Nhà máy sử dụng các loại hóa chất như: - Dùng axit lactic để điều chỉnh pH cho quá trình nấu. - Dùng xút để rửa chai, vệ sinh thiết bị.... - Chất trợ lọc: Diatomit. 2.5. Một số quá trình sinh hóa trong sản xuất bia : Trong quá trình sản xuất bia có rất nhiều quá trình sinh hóa xảy ra, và các quá trình xảy ra chủ yếu trong công đoạn nấu, houblon hóa, lắng trong làm lạnh và công đoạn lên men. 1. Các quá trình xảy ra khi nấu: [7, trang 76] Quá trình xảy ra trong lúc nấu gồm quá trình enzym và phi enzym. * Quá trình emzim: Dưới tác dụng của các hệ enzym. + Hệ enzim amylaza làm tinh bột sẽ chuyển thành các loại đường và dextrin. + Hệ enzim proteaza làm protein thuỷ phân thành axit amin và polipeptit. + Dưới tác động của enzim phitaza, phitin bị thuỷ phân và giải phóng H3PO4. + Dưới tác động của hệ enzim xitaza thuỷ phân hemixenluloza và các chất khác để tạo thành glucoza, xiloza, arabinoza và các dextrin. * Quá trình phi emzim: - Sự kết lắng và biến tính protein: dưới tác động của nhiệt độ cao một phần protein bị biến tính và đông tụ. - Xảy ra phản ứng tạo thành melanoid. - Hòa tan các thành phần của malt vào dịch. - Phản ứng giữa muối của nước và photphat có trong khối cháo. 2. Các quá trình xảy ra khi houblon hóa: [7, trang 78]. - Sự hòa tan của các chất của hoa houblon vào dịch đường : Sự hòa tan các chất đắng làm cho dịch đường từ vị ngọt thành vị đắng của hoa houblon. Tinh dầu của hoa houblon phần lớn bị bay hơi, còn lại một ít góp phần làm cho bia thơm. - Sự keo tụ và kết tủa protein: Trong quá trình houblon hóa các protein đơn giản sẽ bị biến tính và đông tụ.. Ngoài ra quá trình đó còn tạo ra các liên kết protein-tanin. Quá trình keo tụ phụ thuộc pH, nồng độ dịch đường, thời gian và cường độ đun sôi, sự có mặt của các tanin. pH tối thích để keo tụ protein là 5,2. - Các phản ứng melanoidin và caramen hóa: Khi đun sôi dịch đường ở nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ xảy ra các phản ứng Mailard và Caramen. Lúc đó trong dịch đường tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau và góp phần ổn định thành phần của dịch đường, định hình sản phẩm sau này. - Sự tăng độ màu và nồng độ của dịch đường : Màu sắc của dịch đường chủ yếu là do nguyên liệu (malt) quyết định. Tuy nhiên trong quá trình nấu và houblon hóa đã làm tăng thêm độ màu của dịch đường do các sản phẩm của phản ứng melanodin, caramen và chất màu của hoa tạo nên. 3. Các quá trình xảy ra khi lên men : Các quá trình xảy ra trong quá trình lên men vô cùng quan trọng trong việc tạo ra các sản phẩm có ảnh hưởng rất lớn đến bia thành phẩm. a. Các quá trình xảy ra trong lên men chính : [7, trang 82]. + Quá trình sinh lý: Sự sinh sản và phát triển của tế bào nấm men. Nấm men sinh trưởng mạnh nhất trong thời kỳ đầu của quá trình lên men chính. + Quá trình sinh hóa: Quá trình sinh hoá cơ bản là sự chuyển các đường lên men thành rượu và CO2, phần không lên men được chủ yếu là dextrin, protein và các chất khoáng. Ngoài ra còn tạo các sản phẩm phụ: như glyxerin, axít hữu cơ, rượu bậc cao, este, aldehit... + Quá trình hóa lí: là những biến đổi hoá lý sau: - Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm. - Sự thay đổi thế oxy hoá khử: thế oxy hoá khử giảm dần. - Sự hoà tan CO2 và tạo bọt: lượng CO2 sinh ra 1 phần hoà tan vào bia, còn phần lớn là thải ra ngoài dưới dạng bong bóng khí, các bong bóng này nổi lên bề mặt, dính lại với nhau và tạo thành bọt khí. - Sự kết màng của các tế bào nấm men: xảy ra vào cuối thời kỳ lên men chính, khi nấm men kết tụ kéo theo các chất lơ lửng trong bia làm bia trong hơn. Do đó vào cuối thời kì lên men chính cần hạ nhiệt độ bia non xuống để nấm men kết lắng tốt hơn. b. Các quá trình xảy ra trong lên men phụ và tàng trữ : [8, trang 63]. + Sự hoà tan và liên kết của CO2 trong bia: trong bia non chứa khoảng 0,2% CO2 mà yêu cầu hàm lượng CO2 trong thành phẩm không nhỏ hơn 0,3% do đó phải bổ sung thêm CO2 cho bia, CO2 sinh ra khi lên men phần đường còn lại trong bia là nguồn bổ sung CO2 cho bia thành phẩm. CO2 có trong bia tồn tại sự cân bằng động như sau: CO2 liên kết Û CO2 hoà tan Û CO2 dạng khí. + Sự làm trong bia: Nhiệt độ lên men phụ thấp hơn nhiệt độ lên men chính nên xảy ra quá trình đông tụ các hợp chất cao phân tử trong bia non. + Quá trình ôxy hoá khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia: quá trình tàng trữ còn xảy ra các phản ứng giữa các chất có trong bia làm tăng thêm hàm lượng este, rượu bâc cao, và giảm đi hàm lượng diaxetyl có trong bia. Sau khi tàng trữ vị của bia trở nên mềm và dịu hơn. CHƯƠNG III : DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1. Dây chuyền công nghệ sản xuất bia : Malt Làm sạch Nghiền malt Đạm hoá Hơi Nước Gạo Làm sạch Nghiền gạo Hồ hoá Enzim Nước Hơi Malt lót Đường hoá Lọc dịch đường Bã Rửa bã Bã hèm Houblon hoá Lắng trong Cặn Làm lạnh nhanh Hoa houblon Hơi Lên men chính Lên men phụ và tàng trữ bia Lọc bia Không khí Men giống Sữa men Xử lí Hoạt hoá Nuôi cấy Nấm men giống Nước nóng 78o Dịch nước rử bã CO2 Ổn định bia Chiết chai Đóng nắp Thanh trùng Dán nhãn Thành phẩm Chai Nắp Nhãn Xử lý Cặn Nạp bình 3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ : 3.2.1. Làm sạch : 1. Mục đích : Malt và gạo trước khi đem vào sản xuất bia cần phải có quá trình làm sạch để loại bỏ tạp chất. Quá trình này đảm bảo nguyên liệu phải được sạch, kích thước hạt đồng đều, không ảnh hưởng đến chất lượng bia, thuận lợi cho quá trình nghiền. 2. Tiến hành làm sạch : Ngyên liệu sau khi được định lượng thì qua máy làm sạch để loại bỏ bụi bẩn, các hạt bị gãy dập, chất lượng kém hoặc mầm rễ còn sót, các tạp chất lớn như lông chim, lá khô,…để đảm bảo không ảnh hưởng đến chất lượng của bia. Sau đó, nguyên liệu được đưa qua bộ phận tách từ để loại bỏ các tạp chất có từ tính nhằm tránh gây ảnh hưởng đến quá trình nghiền phía sau. 3.2.2. Nghiền nguyên liệu : 1. Mục đích : Nhằm để làm giảm kích thước hạt, phá vỡ cấu trúc tinh bột, làm cho nước xâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá, thuỷ phân tinh bột diễn ra nhanh và triệt để hơn. 2. Yêu cầu khi nghiền a. Malt: + Vỏ malt giữ được càng nguyên càng tốt. Nếu giữ nguyên được vỏ malt thì sẽ ngăn chặn được việc chuyển các chất không có lợi từ vỏ vào dịch đường và vào bia. Mặt khác, vỏ malt càng nguyên càng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc, nâng cao vận tốc và hiệu suất lọc. + Nội nhũ phải được nghiền nhỏ. Tuy nhiên, nếu tỷ lệ bột và tấm mịn, nhất là bột quá cao thì lọc dịch đường sẽ khó khăn và giảm hiệu suất thu hồi. Vì vậy, khi nghiền cần tạo tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn và bột phù hợp với từng loại thiết bị lọc. Nhà máy sử dụng thiết bị lọc khung bản nên có thể nghiền ở mức độ mịn hơn: 50 ÷ 60% bột. b. Gạo: Nghiền càng nhỏ càng tốt, khi đó khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và enzim càng cao, hiệu quả thuỷ phân tinh bột càng triệt để. 3. Phương pháp thực hiện : Có nhiều phương pháp nghiền: nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt. Nhà máy chọn phương pháp nghiền khô cho cả hai loại nguyên liệu. Malt được nghiền bằng thiết bị nghiền hai cặp trục và gạo được nghiền bằng thiết bị nghiền búa. 3.2.3. Nấu nguyên liệu : 1. Mục đích : Chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hoà tan sang trạng thái hoà tan nhờ tác động của các hệ enzym thuỷ phân. 1. Ống tháo hơi. 2. Cửa nạp liệu. 3. Cửa nạp hơi. 4. Áo hơi. 5. Cửa thoát nước ngưng. 6. Cửa tháo liệu. Hình 3.1. Nồi nấu nguyên liệu 7. Cánh khuấy. 8.Của quan sát. 2. Tiến hành nấu : Sau khi nghiền xong, nguyên liệu nên đem đi nấu ngay vì nếu để lâu bột sẽ bị chua, làm ảnh hưởng đến chất lượng của bán thành phẩm và thành phẩm sau này. Vì nhà máy sử dụng 45% nguyên liệu thay thế nên tiến hành nấu theo phương pháp kết hợp. Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và nước nấu là: Malt : nước = 1 kg : 4 lít. Gạo : nước = 1 kg : 4,5 lít. Tiến hành nấu trong nồi nấu là nồi 2 vỏ, có dạng hình cầu, được chế tạo bằng thép không gỉ, bên trong có cánh khuấy dạng mỏ neo nằm ở sát đáy thiết bị. + Nồi gạo: Gạo đã nghiền mịn với 10% bột malt lót (so với tổng lượng gạo) được đem vào phối trộn với nước ấm 32oC theo đúng tỷ lệ trên. Bổ sung chế phẩm enzym termamyl cần dùng. Bật cánh khuấy để khuấy trộn trong 10 phút. Sau khi khuấy trộn xong nhiệt độ của nồi nấu hạ xuống khoảng 30oC, bổ sung axit lactic để pH hạ xuống còn 5,6. Sau đó nâng nhiệt độ của khối nấu lên 66oC với thời gian khoảng 30 phút và giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút để hồ hoá tinh bột. Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu đến nhiệt độ sôi trong 30 phút và giữ sôi 30 phút. Trong suốt quá trình nấu gạo phải khuấy trộn liên tục để tránh cháy ở đáy nồi, vận tốc cánh khuấy khoảng 30÷40 vòng/ phút. + Nồi malt: Khi nồi gạo đang nâng nhiệt để đun sôi thì nồi malt cũng bắt đầu cho nước ấm 32oC vào. Sau đó xuống bột hoà malt trong 10 phút. Dùng axit lactic hạ pH môi trường xuống 5,6 rồi tiến hành nâng nhiệt lên 52oC, mất khoảng 30 phút, giữ ở nhiệt độ này 30 phút để thực hiện quá trình đạm hoá. + Hội cháo: Phải tính toán sao cho khi nồi gạo đun sôi xong thì quá trình đạm hoá ở nồi malt cũng vừa kết thúc. Bơm cháo gạo sang nồi malt để hội cháo, mất khoảng 10 phút. Khi hội cháo xong thì điều chỉnh nhiệt độ toàn khối nấu sao cho đạt 63oC, giữ ở 63oC trong 30 phút để tạo điều kiện cho enzim β-amylaza thuỷ phân tinh bột. Sau đó, tiếp tục nâng nhiệt độ khối nấu lên 73oC trong vòng 10 phút và giữ ở 73oC trong 30 phút để enzim α-amylaza tiếp tục thuỷ phân tinh bột. Cuối cùng nâng nhiệt độ toàn khối dịch lên 78oC trong vòng 5 phút rồi sau đó bơm dịch đi lọc. * Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu: cháo ngô cháo malt dịch cháo hỗn hợp 3.2.4. Lọc dịch đường : 1. Mục đích : Dịch đường hoá bao gồm các chất hoà tan và các chất không hoà tan nên cần phải lọc để tách các chất hoà tan ra khỏi các chất không hoà tan. 2. Tiến hành lọc dịch đường : Để lọc dịch đường ta sử dụng thiết bị lọc khung bản. Quá trình lọc dịch đường gồm 2 giai đoạn: + Giai đoạn lọc. Hình 3.2. Máy lọc khung bản + Giai đoạn rửa bã. Trước khi lọc cần thiết phải bơm nước nóng vào khoảng không gian giữa khung, bản để làm nóng thiết bị. Sau đó, tháo nước nóng và bơm dịch vào. Trong khoảng thời gian đầu dịch đường chảy ra còn đục nên cần bơm hồi lưu về nồi đường hoá để lọc lại. Khi dịch đường đã đạt được độ trong cần thiết thì cho chảy vào thiết bị houblon hoá. Sau khi đã lọc hết dịch thì tiến hành rửa bã để thu hồi các chất hoà tan còn sót trong bã. Để tăng cường quá trình khuyếch tán các chất hoà tan vào dung dịch rửa bã thì cần dùng nước nóng 75÷ 78oC để rửa. Nước rửa bã cũng được chảy vào nồi houblon hoá. Không nên dùng nước có nhiệt độ quá cao để rửa bã và cũng không nên rửa bã quá kĩ. Bởi vì, nếu rửa kĩ quá thì một số các chất đắng và tanin sẽ trích ly vào làm cho dịch có mùi và vị không bình thường, đôi lúc còn làm loãng dịch đường nên phải mất thời gian và tốn kém năng lượng cho việc cô đặc đến nồng độ cần thiết. Dịch đường sau khi lọc xong phải đảm bảo về độ trong. Khi đã rửa bã xong thì tiến hành tháo bã và vệ sinh sát trùng thiết bị. 3.2.5. Houblon hóa : 1. Mục đích : + Ổn định thành phần dịch đường. + Làm cho dịch đường có nồng độ theo yêu cầu. + Làm keo tụ các protit. + Truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon. + Vô hoạt enzim và thanh trùng dịch đường. 2. Tiến hành Houblon hóa : Kỹ thuật đun sôi: Dịch đường ban đầu và nước rửa bã được trộn lẫn vào nhau trong thiết bị houblon hoá. Yêu cầu phải giữ nhiệt độ của hỗn hợp này không nhỏ hơn 70oC. Để giữ được dịch đường ở nhiệt độ cần phải cung cấp nhiệt cho nó. Trong quá trình cung cấp nhiệt phải tính toán như thế nào để khi quá trình rửa bã vừa kết thúc thì dịch đường cũng vừa sôi. Không nên để dịch đường chưa sôi trong thời gian quá dài. Vì như vậy sẽ tạo điều kiện cho oxi không khí tiếp xúc với dịch đường và dẫn tới các phản ứng oxi hoá làm giảm chất lượng của dịch đường. Thời gian houblon hoá trung bình là 2h và không nên ít hơn 1,5h và không quá 2,5h. Thiết bị houblon hóa cũng giống như thiết bị nấu. Tiến hành: Dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển thẳng vào nồi houblon hóa. Khi dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độ dịch đường luôn giữ ở 75oC. Khi nước rửa bã chảy vào nồi gần kết thúc thì bắt đầu nâng nhiệt đến sôi và cho 1/3 lượng hoa vào nhằm lấy chất đắng. Giữ sôi 30 phút rồi tiếp tục cho 1/3 lượng hoa vào. Trước khi kết thúc quá trình houblon hóa khoảng 30 phút thì cho tiếp 1/3 lượng hoa còn lại nhằm tạo hương và kết lắng protein. Trong quá trình đun sôi thì chỉ số đầu tiên để kết thúc quá trình đun sôi là nồng độ dịch đường, những chỉ số khác là sự có mặt kết tủa của protein và độ trong của dịch đường, tổng thời gian đun sôi là 120 phút. 3.2.6. Lắng trong và làm lạnh : 1. Mục đích : - Lắng và tách cặn để làm trong dịch đường. - Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên men. - Bão hòa oxy cho dịch lên men. 2. Tiến hành : Tiến hành lắng trong trong thiết bị whirlpool và làm lạnh bằng thiết bị làm lạnh bản mỏng. Thiết bị làm lạnh whirlpool là một thùng được làm bằng thép không rỉ, có dung tích rất khác nhau và thích hợp đối với công suất từng nhà máy, đáy thùng có độ nghiêng 8-10% so với phương ngang. Ở độ cao 1/4 thân thùng kể từ dưới lên là đường ống để bơm dịch vào thùng, hướng đi của dịch là theo phương tiếp tuyến với thân thùng, vận tốc dịch đường vào thùng phải đạt 10-14 m/s, tạo một sức đẩy mạnh, lực này tạo ra một xung lực theo phương tiếp tuyến với cột chất lỏng bên trong thùng và làm cho cả cột chất lỏng đó xoay tròn. Nhờ có lực hướng tâm lớn, cặn lắng bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy. Thiết bị whirlpool có ưu điểm là đảm bảo vô trùng vì dịch đường khi đưa vào thiết bị cũng như ra khỏi thiết bị ở nhiệt độ rất cao (khoảng 900C) và thời gian lắng chỉ khoảng 20 phút. Để yên 20 phút rồi dịch đường trong được bơm sang thiết bị là lạnh nhanh, ở đây dịch được làm lạnh đến nhiệt độ lên men là 100C, thời gian làm lạnh không vượt quá 1 giờ. Sau khi làm lạnh xong dịch đường được chuyển vào thiết bị lên men, còn cặn ở đáy thùng được dội nước và cho xả ra ngoài. Hình 3.3.Thùng lắng whirlpool Hình 3.4. Máy làm lạnh 3.2.7. Lên men chính : Mục đích : Quá trình lên men chính là quá trình chuyển hoá các chất đường và dextrin thấp phân tử trong dịch lên men thành C2H5OH, CO2 và một số chất hữu cơ khác dưới tác dụng của nấm men: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q Đồng thời, còn tạo các sản phẩm phụ như: este, axit hữu cơ, rượu bậc cao, aldehit, glyxerin,…hoà tan vào dịch lên men tạo thành bia non. 1. Chuẩn bị giống : Phương pháp nuôi cấy men giống: + Nuôi cấy men giống thuần khiết: Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua hai giai đoạn: giai đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và giai đoạn nuôi cấy sản xuất. Để bảo quản men giống, người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường 10% và giữ ở nhiệt độ 2÷40C. Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấy chuyền một lần. Trước khi đưa vào sản xuất, men giống được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm cho đến 10 lít. Sau đó tiếp tục nhân giống trong các thiết bị chuyên dùng đặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men. Mỗi lần nhân, thể tích men giống tăng từ 5÷7 lần. Thiết bị nuôi cấy men giống gồm các thùng hình trụ bằng thép không gỉ. Trước khi tiến hành nuôi cấy yêu cầu thiết bị và môi trường phải vô trùng tuyệt đối. Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 250C. Trong phòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18÷200C. Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thì cho nó phát triển ở 12÷150C và tiếp tục giảm đến 8÷100C rồi đưa vào thiết bị lên men. Để nấm men giống sinh sản nhanh, dịch men chuyển từ giai đoạn trước sang giai đoạn sau phải đang ở thời kỳ lên men mạnh. + Xử lý sữa men: Sữa men được thu vào các chậu chuyên dùng, sau đó trộn với nước vô trùng có cùng thể tích và cho qua rây có đường kính 0,4÷0,6 mm rồi ngâm trong nước lạnh. Hàng ngày phải thay nước cho men và giữ nhiệt độ nước trong thiết bị bảo quản gần 00C. Trong nước lạnh, nấm men có thể bảo quản tốt từ 4÷6 ngày. Để lên men trở lại ta tiến hành như sau: men cái sau khi đã rửa và sát trùng thì cho trộn với dịch lên men theo tỷ lệ 2÷6 lít men/100 lít dịch đường, khuấy đều rồi để yên 1÷3 giờ. Cho lên men ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính. Khi nào nấm men nẩy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% coi như được. Men cái có thể tái sử dụng nhiều lần. Tuy nhiên số lần tái sinh còn phụ thuộc vào hoạt lực và sự nhiễm tạp của nó. 2. Tiến hành lên men : Nhà máy sử dụng phương pháp lên men cổ điển. Dịch đường sau khi làm lạnh được bổ sung không khí sạch (khoảng 8 mg O2/lít dịch đường) đã qua bình lọc bông gòn giữ bụi cơ học và thiết bị khử trùng bằng tia cực tím. Sau đó, cấy nấm men vào với lượng men khoảng 20×106 tế bào/1ml dịch lên men. Việc cấy nấm men vào thẳng ống dẫn dịch lên men có ưu điểm làm cho nấm men phân bố đều toàn khối dịch lên men ban đầu và tạo điều kiện cho chúng sinh trưởng nhanh hơn. Dịch lên men được bơm vào thùng lên men chính trong nhiều lần nhưng chỉ có lần đầu dịch lên men có hoà nấm men, còn những lần sau chỉ châm đầy nước, tạo thời gian cho nấm men hoạt động thích nghi với môi trường. Khi dịch lên men vào đầy thùng thì bắt đầu điều khiển quá trình lên men, theo dõi nhiệt độ, độ đường hằng ngày. Lên men chính được tiến hành trong thiết bị hình trụ bằng thép không gỉ, đáy và nắp hình chỏm cầu, hệ số chứa đầy là 0,8÷0,85. Nhiệt độ lên men chính là 10oC, áp suất dư trong thiết bị lên men chính là 0,2÷0,4 at. CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ hoà tan vào bia non một phần. Độ hoà tan của CO2 vào bia sẽ tăng khi nhiệt độ giảm, do đó để đảm bảo lượng CO2 hoà tan trong bia nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuối của quá trình lên men khoảng 5oC, hàm lượng CO2 trong bia non phải đạt 0,2 %. Lên men chính được xem là kết thúc khi chất chiết trong dịch lên men giảm đi từ 0,15-0,2%/ ngày đêm. Thời gian lên men chính là 9 ngày. 3.2.8. Lên men phụ : 1. Mục đích : + Tiếp tục lên men phần đường còn lại sau lên men chính, bão hoà CO2 cho bia và tăng cường mùi vị cho bia. + Thực hiện quá trình chín của bia (hoàn thiện chất lượng bia). 2. Tiến hành : Quá trình lên men phụ được tiến hành trong các thùng kín đặt trong phòng lạnh từ 1-20C. Nhiệt độ lên men phụ khoảng 10C áp suất dư 0,3-0,7at. Trong quá trình lên men phụ cần theo dõi áp suất trong thiết bị lên men, mức độ trong của bia, nhiệt độ trong phân xưởng. Bia non được chuyển vào từ đáy thiết bị nhằm giảm sự tạo bọt và giảm mất mát CO2. Đầu tiên có thể cho bia chảy nhanh nhưng về sau do có sự tạo bọt nên cho bia chảy gián đoạn. Khi bia non đã đầy thùng bắt đầu thải không khí trên bề mặt bia non. Để đảm bảo bia thành phẩm có chất lượng như nhau về màu sắc, mùi vị cũng như thành phần hóa học thì bia non từ một thùng lên men chính có thể chuyển vào nhiều thùng lên men phụ. Quá trình chuyển bia non vào thiết bị lên men phụ có thể tiến hành từ từ và kéo dài 1-2 ngày đêm. Tuy nhiên sau 2 ngày đêm thì thùng lên men phụ cần phải chứa đầy bia non nếu không thì dễ bị nhiễm vi sinh vật và sự bão hòa CO2 khó do sự bốc hơi của nó. Hệ số chứa đầy thùng lên men phụ vào khoảng 0,96-0,98. Khi bia chứa đầy thùng thì đóng van điều chỉnh áp suất, tiến hành thải không khí trên bề mặt bia và nâng áp suất đạt theo yêu cầu . Quá trình nâng cao áp suất kéo dài 1-3 ngày kể từ lúc chuyển xong bia non vào. Nếu nâng áp suất quá nhanh thì không khí trên bề mặt bia non sẽ hòa tan vào bia và oxy trong không khí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia thành phẩm . Thời gian lên men phụ là 30 ngày. Sau khi lên men phụ bia được chuyển vào thùng chứa và đem đi lọc. 3.2.9. Lọc trong bia : 1. Mục đích : Tách các hạt nhỏ bé như tế bào nấm men, protein, các chất huyền phù…làm cho bia đạt được độ trong sáng đúng yêu cầu chất lượng, ổn định và tăng độ bền sinh học, hoá lý cho bia. 2. Tiến hành : Bia được lọc bằng thiết bị lọc khung bản với chất trợ lọc là bột diatomit. Ðầu tiên, bột diatomit được trộn cùng với nước vô trùng theo một tỷ lệ nhất định và tạo thành một dung dịch huyền phù, sau đó dung dịch huyền phù được bơm vào máy lọc ép để tạo thành một lớp lọc diatomit trên vải lọc. Nếu bia đi ra còn đục thì phải bơm trở lại thùng phối liệu, bia trong được đưa vào thùng chứa. Áp suất lọc của thiết bị là 1,2÷1,3 at. Nếu vượt quá 3 at thì lớp vải lọc có thể bị rách. 3.2.10. Ổn định bia : Sau khi lọc thì hàm lượng CO2 bị giảm. Do đó để khôi phục lại sự bão hoà CO2 trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng chứa ở nhiệt độ 0,5÷1oC dưới áp suất của CO2 là 0,5 at và thời gian tối thiểu là 4 giờ. Hàm lượng CO2 trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng. Nếu chưa đạt được hàm lượng CO2 này phải bổ sung CO2 cho bia. 3.2.11. Chiết chai : Để thuận tiện cho việc tiêu thụ, vận chuyển, bảo quản ta chiết bia vào chai thuỷ tinh màu nâu, có dung tích 0,45 lít. Chai đưa vào rót phải có đủ tiêu chuẩn về độ kín, độ nguyên vẹn, về kích thước, độ sạch. Trước khi rót, chai được rửa và sát trùng kỹ bằng nước nóng 75oC và dung dịch NaOH 2% có bổ sung stabilon để làm chai bóng hơn, sau đó chai được làm nguội rồi rót bia vào. Bia rót trong điều kiện đẳng áp để tránh tổn thất CO2 và tránh trào bọt gây tổn thất sản phẩm. Hình 3.5. Máy chiết chai Dây chuyền chiết bia được cơ giới hoá hoàn toàn và bao gồm các công đoạn: rửa chai, chiết bia vào chai, đóng nắp chai, kiểm tra độ kín của chai thành phẩm, thanh trùng bia, hoàn thiện sản phẩm. 3.2.12. Thanh trùng bia : 1. Mục đích : Thanh trùng bia để tăng độ bền cho bia. Trong điều kiện thanh trùng, phần lớn vi sinh vật, nấm men bia sót lại bị tiêu diệt, các vi sinh vật chịu nhiệt bị yếu đi và mất khả năng sinh sản. 2. Tiến hành : Hình 3.6. Máy thanh trùng Nhà máy sử dụng máy thanh trùng kiểu tunel phun tuyến tính. Nhiệt độ của các vùng nước phun như sau: vùng 1 là 450C, vùng 2 là 650C, vùng 3 là 450C, vùng 4 là 350C và vùng 5 là 250C. Nước phun của vùng nào thì thì gom ngay vào bể chứa tương ứng ở phía dưới. Các bể chứa được trang bị các đường ống dẫn hơi để thường xuyên bổ sung nhiệt cho chúng. Tổng thời gian thanh trùng là 90 phút. 3.2.13. Dán nhãn : 1. Mục đích: Hoàn thiện nốt sản phẩm, đem lại cho bề ngoài sản phẩm có hình thức dễ nhìn, mẫu mã phong phú, nhãn được in ấn đúng theo quy định nhà nước về nhãn sản phẩm. 2. Tiến hành: Chai bia được thao tác qua các bộ phận của máy xì khô để thổi sạch nước bám trên thành và nút chai. Tiếp đó ta tiến hành dán nhãn và dán bịt giấy bạc ở đầu chai. Chai được xếp vào két bia rồi được chuyển vào kho hoặc đi tiêu thụ. CHƯƠNG IV : CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1. Chọn các số liệu ban đầu : - Độ bia của sản phẩm: 13,5% - Tỉ lệ nguyên liệu dùng: malt đại mạch/gạo = 55/45 - Năng suất nhà máy: 28 triệu lít bia /năm - Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu: + độ ẩm của malt: 3,5% + độ chiết của malt: 80% + độ chiết của gạo: 80,5% + độ ẩm của gạo: 11% - Lượng hoa sử dụng: 3g/lít dịch đường đem đun sôi - Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn: Bảng 4.1: Bảng tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn Công đoạn Làm sạch Nghiền Nấu, lọc Houblon hoá Lắng trong Làm lạnh Lên men chính Lên men phụ Lọc bia Chiết rót và thanh trùng Tiêu hao, (%) 1 0,5 3 1 1,5 0,5 1,5 0,5 1 3 Hao hụt ở các công đoạn làm sạch, nghiền, nấu, lọc, lắng trong và làm lạnh tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó. Còn hao hụt trong các quá trình lên men, lọc bia và chiết rót được tính theo phần trăm thể tích trước đó. 4.2. Kế hoạch sản xuất của nhà máy : - Theo quy trình nấu đã chọn ở mục (3.2.3), thời gian thực hiện một mẻ nấu là 215 phút, nhưng vì nồi malt và nồi ngô tiến hành song song nên thực tế nấu mỗi mẻ chỉ mất 160 phút. Do đó, chọn số mẻ nấu trong một ngày là 9 mẻ. - Phân xưởng nấu và chiết rót làm việc 3 ca trong một ngày. Riêng đối với phân xưởng lên men, do đặc thù của công nghệ nên làm việc liên tục. - Nhà máy làm việc 12 tháng trong một năm. Công nhân được nghỉ ngày chủ nhật và các dịp lễ tết. Bảng 4.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm Số ngày làm việc 25 20 27 24 25 26 27 26 25 26 26 27 304 Số ca làm việc 75 60 81 72 75 78 81 78 75 78 78 81 912 Số mẻ nấu 225 180 243 216 225 234 243 234 225 234 234 243 2736 4.3. Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu : 4.3.1. Lượng chất khô trong nguyên liệu: (M1) Malt: M1malt = (kg) Gạo: M1gạo = (kg) 4.3.2. Lượng nguyên liệu và chất khô còn lại sau khi làm sạch: + Chất khô: - Malt: M2malt = (kg). - Gạo: M2gạo = (kg). + Nguyên liệu: - Malt: m2malt = (kg). - Gạo: m2ngô = (kg). 4.3.3. Lượng nguyên liệu hạt còn lại sau khi nghiền : + Chất khô: - Malt: M3malt = (kg). - Gạo: M3gạo = (kg). + Nguyên liệu: - Malt: m3malt = (kg). - Gạo: m3gạo = (kg). 4.3.4. Lượng chất khô chuyển vào dịch đường sau nấu (M4): + Malt: M4malt = (kg) + Gạo: M4gạo = (kg). Tổng lượng chất khô chuyển vào dịch đường sau khi nấu: M4 = M4malt + M4gạo = (kg). 4.3.5. Lượng chất khô còn lại sau quá trình nấu và lọc (M5): M5 = (kg). 4.3.6. Thể tích của dịch đường khi đun sôi (V6): Nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là 13,5%. Trong quá trình houblon hoá có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịch đường tăng khoảng 1¸1,5% [6, trang 341], ta chọn 1,2 %. Còn quá trình lắng trong và làm lạnh, nồng độ của dịch đường tăng khoảng 0,4¸1,2% [8, trang 52], chọn 0,5%. Do đó cần phải khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá là: C% = 13,5% - 1,2% - 0,5% = 11,8 %. Khối lượng riêng của dịch đường 11,8% ở 20ºC là: r = 1.047,47 (kg/m³) [1, trang 58]. Tổng lượng chất khô của nguyên liệu chuyển vào thiết bị houblon hoá: 71,38 kg Khối lượng dịch đường từ 100 kg nguyên liệu ban đầu là: m6 = (kg). Thể tích của dịch đường trước khi đun sôi (quy về 20ºC): V’6 = = (lit). Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng nước trong dịch đường nên ta tính thể tích dịch đường theo thể tích nước. Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20oC là:1.000,7710-6 m³/kg và ở 100oC là:1.043,4310-6 m³/kg. [3, trang 12]. Vậy thể tích dịch đường khi đun sôi là: V6 = (lít). 4.3.7. Lượng chất khô còn lại sau khi houblon hóa (M7): M7 = (kg). 4.3.8. Thể tích dịch đường còn lại sau khi houblon hóa (M8): + Tính theo khối lượng: M8 = (kg). + Tính theo thể tích: Khối lượng riêng của dịch đường 13% ở 20oC là: r = 1.052,52 (kg/m³) [3, trang 58]. Thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 100oC: V8 = (lit). 4.3.9. Lượng chất khô còn lại sau quá trình lắng trong (M9): M9 = (kg). 4.3.10. Thể tích dịch đường sau quá trình lắng trong : Chọn nồng độ dịch đường sau quá trình lắng trong là 13,4 %. Khối lượng dịch đường sau làm lạnh : M’9 = (kg). Khối lượng riêng của dịch đường 13,4 % ở 200C là : r = 1.054,22 (kg/m3). [3, trang 58] Thể tích của dịch đường 13,4% ở 20oC là: V = (lít). Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng nước trong dịch đường nên ta tính thể tích dịch đường theo thể tích nước. Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20oC là:1.000,7710-6 m³/kg và ở 90oC là:1.035,9010-6 m³/kg. [3, trang 12] Thể tích dịch đường sau quá trình lắng trong ở 90oC là : (lit) 4.3.11. Lượng chất khô còn lại sau quá trình làm lạnh (M10): M10 = (kg). 4.3.12. Khối lượng dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu (M11): M11 = (kg). 4.3.13. Thể tích của dịch lên men (V12): Khối lượng riêng của dịch đường 13,5% ở 20oC là: r = 1.054,64 (kg/m3). [3, trang 58] Thể tích của dịch đường 13,5% ở 20oC là: V = (lít). Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men (10oC) thì có sự giảm thể tích của dịch lên men và ta coi sự giảm này cũng là sự giảm thể tích riêng của nước theo nhiệt độ. Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20oC là: 1.000,7710-6 (m³/kg), và ở 10oC là: 1.000,2710-6 (m³/kg). [3, trang 12] Như vậy, thể tích của dịch lên men là : V12 = (lít). 4.3.14. Lượng bia non sau khi lên men chính (V13): V13 = (lít). 4.3.15. Lượng bia còn lại sau khi lên men phụ (V14) : V14 = (lít). 4.3.16. Lượng bia còn lại sau khi lọc (V15): V15 = (lít). 4.3.17. Lượng bia sau chiết rót và thanh trùng (V16) : V16 = (lít). 4.3.18. Tính lượng hoa houblon cần dùng : Thể tích của dịch đường đã tính ở mục (4.3.6): 602,13 (lít). Vậy lượng hoa cần dùng: mhoa = 602,133 = 1.806,39 (g). Do 1 gam hoa viên có thể thay thế cho 3 gam hoa nguyên cánh. Vậy lượng hoa viên cần dùng là: mhoa viên = (g) ≈ 0,602 (kg). 4.3.19. Lượng chế phẩm enzyme cần dùng : Lượng chế phẩm enzym sử dụng bằng 0,1% so với lượng nguyên liệu đem đi nấu. Lượng nguyên liệu sau khi nghiền của gạo đã tính ở mục 4.3.3 là 44,33 kg. Lượng chế phẩm enzym cần dùng là : (kg). 4.3.20. Lượng bã nguyên liệu : Lượng nguyên liệu sau khi nghiền: mnl = m3malt + m3gạo = 54,19 + 44,33 = 98,52 (kg). Thông thường cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu, sau khi nấu và lọc thu được khoảng 130 kg bã ướt có độ ẩm 75%. [8, trang 76] Vậy lượng bã ướt thu hồi được: mbã ướt = (kg). 4.3.21. Lượng cặn lắng sau lắng trong và làm lạnh : Thường cứ 100 kg nguyên liệu người ta thu được khoảng 2,5 kg cặn lắng với độ ẩm 80%. [8, trang 76]. mcặn = (kg). mcặn ướt = (kg). 4.3.21. Lượng men giống đặc cần dùng: Cứ 100 lít dịch lên men thì cần 0,6 lít men giống đặc có độ ẩm 85¸88%. [8, trang 59]. Vậy lượng men giống cần dùng là: mmen =(lít). 4.3.22. Lượng CO2 thu được : Chọn độ lên men thực là 58% Vậy lượng chất khô hoà tan đã lên men là: (kg) Phần lớn các chất lên men được trong dịch lên men là disacarit. Nên quá trình lên men được biểu diễn bởi phương trình: C12H22O11 + H2O ® 2 C6H12O6 342 2C6H12O6 ® 4C2H5OH + 4CO2 + Q 176 Lượng CO2 sinh ra: (kg) Hàm lượng CO2 trong bia chiếm 0,4%, do đó hàm lượng CO2 trong bia là: (kg) Vậy lượng CO2 tự do thu hồi được: 20,67 – 1,83 = 18,84 (kg) 4.3.23. Lượng men thu hồi : Thường cứ 100 lít dịch lên men thì thu được 2 lít sữa men có độ ẩm 85%, trong đó chỉ có 0,8 lít dùng làm men giống, còn lại sử dụng mục đích khác. [8, trang 59]. Lượng sữa men thu hồi được: (lít). Lượng sữa men dùng làm giống: (lít). Lượng sữa men dùng làm việc khác: 9,72 – 3,89 = 5,83 (lít). 4.4. Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày : Theo mục (4.3.17), cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu sản xuất được 457,62 lít bia thành phẩm. Như vậy, với năng suất 28 triệu lít/năm thì lượng nguyên liệu dùng cho một năm là: (kg). Lượng nguyên liệu cần cho một ngày là: (kg). 4.4.1. Lượng nguyên liệu ban đầu : Malt: (kg). Gạo: (kg). 4.4.2. Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch : Malt: (kg). Gạo: (kg). 4.4.3. Lượng nguyên liệu sau khi nghiền : Malt: (kg). Gạo: (kg). 4.4.4. Lượng dịch đường đun sôi : (lít). 4.4.5. Lượng dịch đường sau khi houblon hoá ở 1000C : (lít). 4.4.6. Thể tích dịch đường sau lắng trong : (lit). 4.4.7. Lượng dịch lên men: (lít). 4.4.8. Lượng bia non sau khi lên men chính: (lít). 4.4.9. Lượng bia sau lên men phụ : (lít). 4.4.10. Lượng bia sau lọc : (lít). 4.4.11. Lượng bia thành phẩm : (lít). 4.4.12. Lượng hoa cần dùng : Lượng hoa viên: (kg). 4.4.13. Lượng chế phẩm enzym cần dùng : (kg). 4.4.14. Lượng bã nguyên liệu : (kg). 4.4.15. Lượng men giống : (lít). 4.4.16. Lượng men thu hồi : (lít). 4.4.17. Lượng CO2 thu hồi : (kg). 4.5. Chi phí bao bì : 4.5.1. Lượng vỏ chai : Nhà máy dùng chai có dung tích 450 ml để chứa bia. Lượng vỏ chai cần dùng trong một ngày là:=204.679 (chai) Trong quá trình chiết rót có nhiều nguyên nhân làm cho chai bị hư hỏng. Do đó thực tế phải tính thêm phần hao hụt. Chu kỳ quay vòng chai là 30 ngày và lượng chai hao hụt là 5%/chu kỳ. Lượng chai cần sử dụng trong một chu kỳ là: 204.679 30 = 6.140.370 (chai). Lượng chai cần bổ sung trong một năm là: (chai). Lượng chai cần cho một năm: 6.140.370 + 3.684.222 = 9.824.592 (chai). 4.5.2. Số lượng nhãn : Nhà máy sử dụng 1 nhãn/1 chai với lượng hao hụt nhãn là 2%/năm. Lượng nhãn cần sử dụng trong một năm: = 63.466.667 (nhãn). Vậy lượng nhãn là 63.466.667 (nhãn). 4.5.3. Lượng nắp đậy : Nhà máy sử dụng 1 nắp/1 chai với lượng hao hụt nắp là 2%/năm. Lượng nắp cần sử dụng cho một năm là: = 63.466.667 (nắp). Vậy lượng nắp là 63.466.667 (nắp). 4.5.4. Két đựng chai : Nhà máy sử dụng loại két 20 chai/két. Lượng két cần trong một chu kỳ là: = 307.019 (két). Lượng két hao hụt là 2 %, do đó lượng két cần bổ sung trong một năm là: 307.019 0,02 12 = 73.685 (két). Số két cần cung cấp cho một năm: 307.019 + 73.685 = 380.704 (két) Lượng két là 380.704 (két). Bảng 4.3: Bảng tổng kết tính câng bằng vật chất STT Tính nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm, phế liệu Tính cho 100 kg Tính cho 1 mẻ Tính cho 1 ngày Tính cho 1 năm 1 Nguyên liệu ban đầu (kg) Malt 55 1.229,94 11.069,86 3.365.237,44 Gạo 45 1.006,35 9.057,16 2.753.376,64 2 Nguyên liệu sau làm sạch (kg) Malt 54,46 1.217,91 10.961,18 3.332.198,72 Gạo 44,55 999,62 8.966,59 2.734.963,36 3 Nguyên liệu sau khi nghiền (kg) Malt 54,19 1.211,87 10.906,83 3.315.676,32 Gạo 44,33 991,37 8.922,31 2.712.382,24 4 Thể tích dịch đường đun sôi (lít) 602,13 13.465,65 121.190,83 36.842.012,32 5 Thể tích dịch đường sau houblon hoá ở 1000C (lít) 538,51 12.042,89 108.386,02 32.949.350,08 6 Thể tích dịch sau lắng trong (lít) 510,13 11.408,22 102.673,97 31.212.886,88 7 Thể tích dịch lên men (lít) 486,22 10.873,51 97.861,6 29.749.926,4 8 Thể tích bia sau lên men chính (lít) 478,93 10.710,48 96.394,34 29.303.879,36 9 Thể tích bia sau lên men phụ (lít) 476,54 10.657,03 95.913,3 29.157.643,2 10 Thể tích bia sau lọc (lít) 471,77 10.550,36 94.953,24 28.865.784,96 11 Thể tích bia thành phẩm (lít) 457, 26 10.233,92 92.105,27 28.000.002,08 12 Lượng bã nguyên liệu (kg) 128,08 2.864,3 25.778,69 7.836.721,76 13 Lượng hoa viên (kg) 0,602 13,46 121,16 36.832,64 14 Lượng chế phẩm enzym 0,04 2,68 8,05 2.447,2 15 Lượng CO2 thu hồi (kg) 18,84 421,33 3.791,93 115.498,72 16 Thể tích men giống (lít) 2,92 65,30 587,71 178.663,84 17 Thể tích men thu hồi (lít) 9,73 217,6 1.958,36 595.341,44 18 Lượng chai (cái) 6.140.370 9.824.592 19 Lượng nhãn (cái) 63.466.667 20 Lượng nắp (cái) 63.466.667 21 Lượng két (cái) 380.704 CHƯƠNG V : THIẾT BỊ 5.1. Phân xưởng nấu : 5.1.1. Tính xilô chứa nguyên liệu : Xilô có dạng hình trụ, đáy hình nón cụt và có góc nghiêng α = 60o, được làm bằng thép, chọn hệ số chứa đầy φ = 0,85. Thể tích xilô: V = VT + VN = Trong đó: V : Thể tích xilô VT : Thể tích phần hình trụ: . VN : Thể tích phần hình nón: D h h2 h1 a H d Hình 5.1.Xilô chứa nguyên liệu m : khối lượng nguyên liệu cần bảo quản, (kg) ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, (kg/m3) Với: d là đường kính ống tháo liệu Mà: Chọn: h2 = 3D và Suy ra: (1) 1.Tính xilô chứa malt : Dự tính malt nhập mỗi tháng một lần đủ để sản xuất trong 1 tháng và được bảo quản trong 4 xilô. Theo bảng 4.3, lượng malt cần dùng trong 1 ngày là: 11.069,86 (kg). Vậy lượng malt bảo quản của 1 xilô trong 1 tháng: (kg). Khối lượng riêng của malt:ρ = 550 (kg/m3). [8, trang 32] Thể tích thực của xilô: (m3). Từ (1) ta có:= 153,91 (m3). Suy ra: - Đường kính phần hình trụ : D = 3,9 (m). - Đường kính ống tháo liệu : d = 0,39 (m). - Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m). - Chiều cao phần hình trụ : h2 = 11,7 (m). - Chiều cao chóp : h1 = 3,04 (m). Vậy chiều cao của xilô chứa: H = h1 + h2 + h = 3,04 + 11,7 + 0,3= 15,22(m). Số lượng: 4 xilô. 2. Tính xilô chứa gạo : Theo bảng 4.3, lượng gạo cần dùng trong 1 ngày là: 9.057,16 (kg). Dự tính gạo nhập mỗi tháng một lần vào nhà máy đủ sản xuất cho một tháng và được bảo quản trong xilô khoảng 1 tháng trong 2 xilô. Lượng gạo cần bảo quản trong 1 xilô là : (kg). Khối lượng riêng của gạo: ρ = 1.100 (kg/m3). [9, trang 139] Thể tích thực của xilô: (m3). Từ (1) ta có: =125,93 (m3). Suy ra:- Đường kính phần hình trụ : D = 3,65 (m). - Đường kính ống tháo liệu : d = 0,37 (m). - Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m). - Chiều cao phần hình trụ : h2 = 10,95 (m). - Chiều cao chóp : h1 = 2,84 (m). Vậy chiều cao của xilô chứa: H = h1 + h2 + h = 2,84 + 10,95 + 0,3 = 14,27 (m). Số lượng: 2 xilô. 5.1.2. Máy làm sạch nguyên liệu : Sử dụng 1 máy làm sạch dùng chung cho 2 loại nguyên liệu. Theo bảng 4.3, tổng lượng nguyên liệu phải làm sạch trong 1 mẻ là: 1.229,94 + 1.006,35 = 2.236,29 (kg) = 2,24 (tấn). Theo công nghệ, thời gian nấu một mẻ là 160 phút. Nên chọn thời gian làm sạch tối đa là 90 phút Vậy năng suất tối thiểu của máy làm sạch: Ntb = = 1,49 (tấn/h) Chọn máy làm sạch STC - 40 với các thông số kỹ thuật sau: [11, trang 30] - Năng suất: N = 6 - 7 (tấn/h). - Kích thước : 15001.1003760 (mm). - Công suất điện : 4,6 (kW). Chọn thời gian làm sạch một mẻ là 90 phút. Số thiết bị: . Vậy chọn 1 thiết bị. 5.1.3. Máy nghiền nguyên liệu : 1. Máy nghiền malt : Theo bảng 4.3, lượng malt cần nghiền trong một mẻ là: 1.217,91 (kg). Theo công nghệ, thời gian nấu 1 mẻ là:160 phút. Do đó, chọn thời gian nghiền tối đa là 2 giờ. Vậy năng suất tối thiểu của máy nghiền malt là: (kg/h). Chọn máy nghiền búa ф-1M với các thông số kỹ thuật sau: [11, trang 87] - Năng suất (N) : 2000 (kg/h). - Công suất động cơ : 23 (kW). - Kích thước : (1.7002.2002.620) mm. Số lượng thiết bị: . Vậy chọn 1 thiết bị. 2. Máy nghiền gạo : Theo bảng 4.3, lượng gạo cần nghiền trong một mẻ là: 999,62 kg. Tương tự như nghiền malt, chọn thời gian nghiền tối đa là 2 giờ. Vậy năng suất tối thiểu của máy nghiền gạo là: (kg/h) = 0,50 (tấn/h). Chọn máy nghiền búa mã hiệu TN – 1 (DKY-M) với các thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 0,6¸1 tấn/h [11, trang 87] - Công suất động cơ : 14 (10) kW. - Kích thước của máy : (2.4002.1502.770) mm Số lượng thiết bị: . Vậy chọn 1 thiết bị. 5.1.4. Tính bunke : Bunke có thể tích đủ để chứa lượng nguyên liệu sản xuất 1 mẻ, dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng = 60o, được chế tạo bằng thép, hệ số chứa đầy . D h h2 h1 a H d Hình 5.2.Bunke chứa nguyên liệu Thể tích bunke chứa là: V = VT + VN = Trong đó: V : là thể tích bunke, m3 VT : là thể tích phần hình trụ VN : là thể tích phần hình nón m : là khối lượng nguyên liệu cần xử lý : là khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3 - Thể tích phần hình nón cụt: Với: d là đường kính ống tháo liệu D là đường kính bunke h1 là chiều cao phần hình nón cụt. - Thể tích phần hình trụ: Với: h2 là chiều cao phần hình trụ, h là chiều cao ống tháo liệu. Mà: Chọn: , m và m. Suy ra: 5.1.4.1. Bunke chứa malt : Theo bảng 4.3, lượng malt cần chứa 1 mẻ là: 1.217,91 (kg). Khối lượng riêng của malt: 550 (kg/m3). [8, trang 32] Vậy thể tích của bunke chứa malt là: Do đó: = 2,61 (m3) Suy ra: - Đường kính bunke chứa malt : D = 2,09(m) - Ðường kính ống tháo liệu : d = 0,2 (m) - Chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m) - Chiều cao thân bunke : h2 = 2,72 (m) - Chiều cao phần đáy chóp : h1 = 0,94 (m). Chiều cao toàn bộ bunke: H = h2 + h1 + h = 2,72 + 0,94 + 0,3 = 3,96 (m). Số lượng bunke: 2 cái : + 1 bunke để chứa malt trước khi nghiền + 1 bunke để chứa malt sau khi nghiền. 5.1.4.2. Bunke chứa gạo : Theo bảng 4.3, lượng gạo cần chứa cho 1 mẻ là: 999,62 (kg). Khối lượng riêng của gạo: kg/m3. [9, tr 139] Vậy thể tích của bunke chứa gạo là: (m3). Do đó: = 1,07 (m3). Suy ra: - Ðường kính bunke chứa gạo là : D = 0,95 (m) - Ðường kính ống tháo liệu : d = 0,2 (m) - Chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m) - Chiều cao thân bunke : h2 = 1,24 (m) - Chiều cao chóp : h1 = 0,56 (m). Chiều cao toàn bộ bunke: H = h2 + h1 + h = 1,24 + 0,56 + 0,3 = 2,1 (m). Số lượng bunke 2 cái : + 1 bunke để chứa gạo trước khi nghiền + 1 bunke để chứa gạo sau khi nghiền. 5.1.5. Cân nguyên liệu : Chọn cân điện tử Hopper Scale. Khối lượng mỗi lần cân tối đa là 100 kg. [ 15, 20/05/2010] Số lượng 2 cân : + 1 cân dùng để cân malt. + 1 cân dùng để cân gạo. 5.1.6. Tính cơ cấu vận chuyển: Quá trình vận chuyển từ vị trí nhập liệu đến thiết bị nấu trong nhà máy đi theo sơ đồ sau : Nguyên liệu → gàu tải → vít tải → xilo → vít tải → gàu tải → máy làm sạch → gàu tải → bunke → tự chảy →máy nghiền → gàu tải → bunke → tự chảy → thiết bị nấu. 5.1.6.1. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu: Gàu tải để vận chuyển bao gồm gàu tải vận chuyển hạt lên xilo và vận chuyển nguyên liệu sau khi nghiền và làm sạch lên bunke. 1. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên bunke : Theo bảng 4.3, lượng nguyên liệu lớn nhất vận chuyển của 1 mẻ là: 1.217,91 (kg). Để tiện lợi cho việc gia công thì chọn một loại gàu tải để vận chuyển các loại nguyên liệu. Thời gian tải nguyên liệu sau làm sạch của một mẻ là 90 phút và thời gian tải bột của một mẻ là 120 phút. Do đó chọn thời gian tải nguyên liệu lớn nhất của gàu trong 1 mẻ là: 90 phút. Vậy năng suất cần thiết của gàu tải là: (kg/h) = 0,81 (tấn/h). Chọn gàu tải vận chuyển hạt loại I theo các thông số kĩ thuật sau: - Năng suất : Q = 3,5 tấn/h [2, trang 110] - Chiều rộng tấm băng : 125mm - Chiều rộng gàu : 110 mm - Chiều cao gàu : 132 mm - Tấm với gàu : 110 mm - Chiều cao nâng của gàu : 15 m - Gàu làm bằng thép lá có chiều dày : 0,7 mm - Chiều cao nâng của gàu : 15 m. Vậy chọn: 3 gàu tải: + 1 gàu tải vận chuyển malt và gạo lên bunke chứa + 2 gàu tải vận chuyển bột malt và bột gạo lên bunke chứa. 2. Gàu tải vận chuyển hạt lên xilo : Gàu tải lên xilô vận chuyển lượng nguyên liệu trong 1 tháng là 523.302,52 kg. Thời gian vận chuyển lớn nhất là 6 giờ = 3600 phút Vậy năng suất cần thiết của gàu tải vận chuyển hạt : (kg/h) = 87,22 (tấn/h). Chọn gàu tải loại I như trên với: - Năng suất : Q = 100 tấn/h [16, 21/05/2010] - Chiều rộng tấm băng : 400mm - Chiều rộng gàu : 350 mm - Chiều cao gàu : 400 mm - Tấm với gàu : 350 mm - Chiều cao nâng của gàu : 17 m - Gàu làm bằng thép lá có chiều dày : 0,7 mm Số lượng gàu tải: . Vậy chọn: 1 gàu tải. 5.1.6.2. Vít tải vận chuyển: 1. Vít tải vận chuyển nguyên liệu từ xilo đến máy làm sạch : Chiều dài vận chuyển của vít tải: 18 m. Lượng nguyên liệu cần tải: 1.229,94 + 1.006,35 = 2.236,29 (kg/mẻ). Chọn thời gian vận chuyển là 90 phút = 1,5h. Nên năng suất của vít tải là: Q = (kg/h). Chọn đường kính của vít: D = 300 mm. Số vòng quay của trục trong 1 phút: n = (vòng/phút) [2, tr 119] Trong đó: D là đường kính ngoài của cánh vít, D = 300 mm ρ là khối lượng thể tích của vật liệu, ρ = 1 tấn/m3 S là bước vít, S = 0,9 × 300 = 0,27 m là hệ số đầy, đối với dạng hạt là 0,4. Nên: ( vòng/phút). Công suất cần thiết trên trục vít: N = , kW. Trong đó: Q là năng suất vít tải, kg/s L là chiều dài của vít tải, (m) k là hệ số xét đến sự mất mát trong ổ trục, k = 0,7÷0,8, chọn k = 0,75 là hệ số trở lực, đối với dạng hạt là 1,5 1,1 là hệ số trở lực xuất hiện khi vật liệu đi qua các gối trục trung gian = 0,16 (kW). Công suất động cơ điện được xác định theo công thức sau: Nđc = , (kW). Với η là hiệu suất bộ phận dẫn động, chọn η= 0,8. Do đó: Nđc = (kW). Số lượng: 1 thiết bị. 2. Vít tải vận chuyển nguyên liệu từ gàu tải nhập liệu đến các xilo : Chiều dài vận chuyển của vít tải: 11 m. Vít tải vận chuyển lượng nguyên liệu là 523.302,52 kg. Thời gian vận chuyển lớn nhất là 6 giờ. Nên năng suất của vít tải là: Q = (kg/h). Chọn đường kính của vít: D = 300 mm. Số vòng quay của trục trong 1 phút: n = (vòng/phút) [2, tr 119] Trong đó: D là đường kính ngoài của cánh vít, D = 300 mm ρ là khối lượng thể tích của vật liệu, ρ = 1 tấn/m3 S là bước vít, S = 0,9 × 300 = 0,27 m là hệ số đầy, đối với dạng hạt là 0,4. Nên: ( vòng/phút). Công suất cần thiết trên trục vít: N = , kW. Trong đó: Q là năng suất vít tải, kg/s L là chiều dài của vít tải, (m) k là hệ số xét đến sự mất mát trong ổ trục, k = 0,7÷0,8, chọn k = 0,75 là hệ số trở lực, đối với dạng hạt là 1,5 1,1 là hệ số trở lực xuất hiện khi vật liệu đi qua các gối trục trung gian = 8,56(kW). Công suất động cơ điện được xác định theo công thức sau: Nđc = , (kW). Với η là hiệu suất bộ phận dẫn động, chọn η= 0,8. Do đó: Nđc = (kW). Số lượng: 2 thiết bị. 5.1.7 Nồi nấu nguyên liệu: Nồi nấu nguyên liệu là nồi 2 vỏ, có dạng hình cầu, được chế tạo bằng thép không gỉ, bên trong có cánh khuấy dạng mỏ neo nằm ở sát đáy thiết bị. 1: ống thoát hơi 2: cửa nạp liệu 3: ống nạp hơi 4: áo hơi 5: ống tháo nước ngưng 6: cửa tháo cháo 7: cánh khuấy 8: thành nồi 9: quan sát Hình 5.3. Nồi nấu Chọn Thể tích phần nắp nồi: Vnắp Thể tích hình cầu: Vcầu= Thể tích nồi nấu: Vnồi= Vcầu-Vnắp= (1) 1. Nồi nấu gạo: Theo bảng (4.3), lượng gạo cần nấu một mẻ: 991,37 Kg. Lượng malt lót bằng 10% so với lượng gạo của một mẻ nấu mmalt lót nồi= 991,37 10%= 99,14 (Kg) Thể tích malt lót chiếm: VM = (m3) Thể tích gạo chiếm: VG = (m3) Theo công nghệ ở mục (3.2.3.3) tỷ lệ malt : nước = 1kg : 4 lít. tỷ lệ gạo : nước = 1kg : 4,5 lít. Thể tích của nưóc nấu: Vnước = 991,37 4,5 + 99,14 4 = 4.857,73 (lít) ≈ 4,86 (m3) Tổng thể tích nguyên liệu cần nấu một mẻ: VNG = VM + VG + Vnước = 0,18 + 0,90 +4,86 = 5,94 (m3 ) Vì nồi gạo trải qua quá trình đun sôi nên dịch cháo dễ phụt lên ống thoát hơi. Do đó, ta chọn hệ số chứa đầy Vậy thể tích thực của nồi: VT = Theo (1) ta có : Vnồi = Chiều cao nắp : h = (m ) Cánh khuấy làm bằng thép không gỉ. Chọn cánh khuấy mỏ neo có đường kính : Số vòng quay của cánh khuấy : 0,6 v/s [3, trang 625] Công suất động cơ điện : 10 Kw Ống thoát hơi : chọn tiết diện ống thoát hơi bằng 1/40 diện tích bề mặt bốc hơi lớn nhất. Đường kính ống thoát hơi : Dth = (mm) 2. Nồi nấu malt: Nồi có thể tích đủ chứa lượng cháo malt và lượng dịch từ nồi gạo chuyển sang. Theo bảng (4.3), lượng malt nấu một mẻ là: 1.211,87 Kg Lượng malt chuyển vào nồi malt là: 1.211,87 – 99,14 = 1.112,73 (Kg) Thể tích malt chiếm: Thể tích của nước nấu phần malt: Vnước = 1.112,73 4 = 4.450,92 (lít) ≈ 4,45 (m3) Thể tích hỗn hợp trong nồi gạo chiếm: VNG = 5,94(m3) Tổng thể tích nguyên liệu chứa trong một mẻ: VNM = VM + Vnước + VG = 2,02 + 4,45 + 5,94 = 12,41 (m3) Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị: =0,75 Vậy thể tích thực của nồi: VT Theo (1) ta có: Vnồi Chiều cao nắp: Chọn cánh khuấy mỏ neo có đường kính: D’ + Số vòng quay của cánh khuấy: 0,5 (v/s) [3, trang 625] + Công suất động cơ điện: 12 Kw Ống thoát hơi: chọn tiết diện ống thoát hơi bằng 1/40 diện tích bề mặt bốc hơi lớn nhất. Đường kính ống thoát hơi: =510 (mm) 5.1.8. Nồi houblon hoá: Cấu tạo nồi houblon hóa giống như nồi nấu nguyên liệu. Theo bảng (4.3) thể tích dịch đường đun sôi một mẻ là: 13.465,65 (lít) ≈ 13,47(m3) Chọn hệ số chứa đầy Thể tích thực của nồi là: Theo (1) ta có: Vnồi = Chiều cao nắp: Chọn cánh khuấy mái chèo có đường kính: + Số vòng quay cánh khuấy: 0,5 (v/s) [3, trang 623] + Công suất động cơ điện:15 Kw Cánh khuấy làm bằng thép không gỉ. Ống thoát hơi: chọn tiết diện ống thoát hơi bằng 1/40 diện tích bề mặt bốc hơi lớn nhất. Đường kính ống thoát hơi: = 528 (mm) 5.1.9. Nồi nấu nước nóng: Nồi nấu nước nóng có cấu tạo tương tự nồi nấu nguyên liệu, chỉ khác là không có cánh khuấy. Nồi có thể tích đủ chứa lượng nước cần dùng để nấu và rửa bã cho một mẻ. Theo (5.1.8) thì thể tích nước nấu một mẻ: Vnước nấu = 4,86 + 4,45 = 9,31 (m3) Thể tích nước rửa bã chọn bằng 1/3 thể tích nước nấu. Vrửa bã = Vnước nấu Vậy lượng nước cần dùng cho một mẻ nấu kể cả nước rửa bã là: V = 9,31 + 3,10 = 12,41 (m3) Chọn hệ số chứa đầy Thể tích thực của nồi: Theo (1) ta có: Vnồi đường kính thiết bị: D = 3,17 m chiều cao nắp: Ống thoát hơi: chọn tiết diện ống thoát hơi bằng 1/40 diện tích bề mặt bốc hơi lớn nhất. Đường kính ống thoát hơi: = 500 (mm) ¯ Các thông số khác của các loại nồi: - Nắp nồi làm bằng thép không gỉ dày: 4mm - Đáy hai vỏ: + vỏ trong dày: 4mm + vỏ ngoài dày: 5mm + khe hở giữa hai lớp vỏ: 50mm - Chiều dày lớp bảo ôn: 50mm - Cửa tiếp liệu có kích thước: (500x400) mm - Ống dẫn nước vào: + đường kính: 50mm + chiều dày: 2mm - Ống dẫn hơi đốt vào và nước ngưng ra: + đường kính: 40mm + chiều dày: 4mm + ống dẫn hơi đốt vào có lắp bảo ôn dày: 30mm - Chiều dày ống thoát hơi: 2mm 5.1.10. Thiết bị lọc khung bản : Thể tích dịch đường cần đi lọc trong 1 ngày bằng thể tích khối cháo trong nồi malt: 12,41 m3 (mục 5.1.7). Chọn thiết bị lọc: với các thông số kĩ thuật sau: - Năng suất : 9 m3/h [12, trang 109] - Diện tích bề mặt lọc : 19,5 m2 - Số lượng bản lọc : 60 cái - Kích thước bản : 565575 mm - Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm2 - Công suất động cơ điện : 4,5 kW - Kích thước thiết bị : (2.5001.0801.470) mm - Khối lượng : 1.470 kg. Yêu cầu thời gian lọc và rửa bã không vượt quá thời gian nấu. Mà thời gian nấu trung bình là 160 phút nên chọn thời gian lọc và rửa bã là 120 phút. Số lượng thiết bị: . Vậy chọn 1 thiết bị. 5.1.11. Thùng chứa bã nguyên liệu : Chọn thùng chứa bã nguyên liệu có dạng hình trụ, đáy chóp nón. Theo bảng 4.3, lượng bã thải ra sau khi lọc 1 mẻ là: 2.864,3 kg. D h1 h2 d h3 α H Hình 5.4.Thùng chứa bã nguyên liệu Chọn khối lượng riêng của bã ướt là: r =1.000 kg/m3. Thể tích bã nguyên liệu: Vb = (m3). Chọn hệ số chứa đầy của thùng là: j = 0,75. Vậy thể tích thực của thùng là: Vt = (m3). Chọn đường kính thùng: D = 2 m. Chọn góc đáy nón: a = 45o. Chọn đường kính ống tháo dịch: d = 0,30 m Chọn chiều cao ống tháo dịch: h3 = 0,20 m. Chiều cao đáy nón: h2 = (m). Thể tích đáy: (m3). Thể tích phần trụ: VT = Vt – VD = 3,81 – 1,06 = 2,75 (m3). Chiều cao phần hình trụ của thùng: h1 = (m). Vậy chiều cao toàn bộ của thùng: H = h1 + h2 + h3 = 0,88 + 0,85 + 0,20 = 1,93 (m). Số lượng: 1 thiết bị. 5.1.12. Thiết bị lắng Whirlpool : Thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng trong bằng thể tích dịch đường sau khi houblon hoá của một mẻ. Theo bảng 4.3, thể tích dịch đường đưa vào thiết bị lắng trong là: 12.042,89 lít = 12,04 m3. Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị: j = 0,80. 5 3 4 2 1 D h2 h1 8 7 6 α H ho 1- Ống thoát hơi 2- Cửa quan sát 3- Ống dẫn dịch đường vào 4- Ống báo mức dịch đường 5- Cửa vệ sinh 6- Van xả cặn 7- Ống tháo dịch đường 8- Ống nước vệ sinh Thể tích thiết bị là: VT = m3. Chọn: h2 = 1,3D. Hình 5.5. Thiết bị lắng Whirlpool hiết bị lắng Wh lpoo l Ta có: VT = Suy ra: - Đường kính thiết bị: (m). - Chiều cao thân thiết bị: h2 = 1,3D = 1,32,45= 3,19 (m). - Đường kính ống thoát hơi: (m). - Chiều cao nắp: Chọn góc nghiêng nắp thùng là: α = 15o. h1 = = (m) Vậy tổng chiều cao thùng lắng: HT = h1 + h2 = 0,28 + 3,19 = 3,47 (m). - Chọn chiều cao vị trí đặt ống dẫn dịch đường vào (kể từ đáy thiết bị): ho = (m). - Chọn ống dẫn dịch đường vào có đường kính: do= 35 mm, bề dày ống 3 mm. Tacó: (m). [3, trang 369] Trong đó: w: là tốc độ trung bình của chất lỏng trong ống từ 10 ¸14 m/s. Chọn: w = 12 m/s. V: là lưu lượng thể tích, m3/s. Suy ra: V = (m3) = 36 (m3/h). Thời gian dịch vào: T = (h) = 20,07 (phút). Số lượng thiết bị: 1 thiết bị. 5.1.13. Thiết bị làm lạnh : Lượng dịch đường đem đi làm lạnh của 1 mẻ bằng lượng dịch đường sau khi lắng trong trong 1 mẻ, theo bảng 4.3: Vd = 11.408,22 lít » 11,41 m3. Theo yêu cầu công nghệ ở mục (3.2.6), thời gian làm lạnh không quá 1 giờ. Chọn: 50 phút. Vậy năng suất cần làm việc của thiết bị là: (m3/h). Chọn thiết bị làm lạnh bản mỏng nhãn hiệu BO1-Y5 với các thông số kĩ thuật sau: [12, trang 158] - Năng suất : 5.000 lít/h = 5 m3/h - Nhiệt độ ban đầu của glycol : -150C - Nhiệt độ làm lạnh sản phẩm : 8oC - Số lượng bản : 85 bản - Kích thước bản : (8002251,2) mm - Bề mặt làm việc của các bản : 12,1 m2 - Vận tốc của sản phẩm : 0,4 m/s - Vận tốc của chất tải lạnh : 0,4 m/s - Kích thước thiết bị : (1.8707001.400) mm - Khối lượng : 430 kg. Số lượng thiết bị: . Vậy chọn: 3 thiết bị. Thời gian làm lạnh: (phút). 5.1.14. Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu 1. Bơm dịch cháo từ nồi nấu gạo sang nồi nấu malt : Theo phần công nghệ ở mục (3.2.3), thời gian bơm bằng thời gian hội cháo là 10 phút. Thể tích dịch cháo trong nồi gạo (mục 5.1.7): V = 5,939 (m3). Năng suất cần làm việc của bơm: Ntb = (m3/h). Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-40 với các thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 40 m3/h [12, trang 372] - Áp suất làm việc : 0,2 MPa - Tốc độ quay : 2.910 vòng/phút - Công suất động cơ : 5,5 kW - Chiều cao bơm lên : 8 m - Kích thước : (1.385510907) mm - Khối lượng : 210 kg. Số lượng thiết bị: . Vậy chọn: 1 bơm. 2. Bơm dịch đường hoá đi lọc : Thể tích dịch đường cần bơm đi lọc bằng thể tích dịch đường trong nồi malt, theo mục (5.1.7), ta có: V = 12,41 m3. Chọn thời gian bơm 1 mẻ dịch đi lọc là: 20 phút. Năng suất cần làm việc của bơm: Ntb = (m3/h). Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-40 với các thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 40 m3/h [12, trang 372] - Áp suất làm việc : 0,2 MPa - Tốc độ quay : 2.910 vòng/phút - Công suất động cơ : 5,5 kW - Chiều cao bơm lên : 8 m - Kích thước : (1.385510907) mm - Khối lượng : 210 kg. Số lượng thiết bị: . Vậy chọn: 1 bơm. 3. Bơm dịch đường đi lắng trong : Thể tích dịch đường bơm đi lắng trong bằng thể tích dịch đường sau houblon hoá: V = 12,042,89 lít = 12,04 m3 (bảng 4.3). Thời gian bơm lên thiết bị Whirlpool là: 20,07 phút (mục 5.1.12). Năng suất cần làm việc của bơm: Ntb = m3/h. Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-40 với các thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 40 m3/h [12, trang 372] - Áp suất làm việc : 0,2 MPa - Tốc độ quay : 2.910 vòng/phút - Công suất động cơ : 5,5 kW - Chiều cao bơm lên : 8 m - Kích thước : (1.385510907) mm - Khối lượng : 210 kg. Số lượng thiết bị: . Vậy chọn: 1 bơm. 4. Bơm dịch đường đi làm lạnh : Lượng dịch đường bơm đi làm lạnh coi như bằng lượng dịch đường lắng trong: V = 11408,22 lit = 11,41 m3. Thời gian làm lạnh: 45,64 phút (mục 5.1.13). Vì có 3 thiết bị làm lạnh nên chọn 3 bơm. Năng suất cần làm việc của bơm: Ntb = m3/h. Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-5 với các thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 5 m3/h [12, trang 372] - Áp suất làm việc : 0,08 MPa - Tốc độ quay : 1.420 vòng/phút - Công suất động cơ : 1,7 kW - Kích thước : (432290285) mm - Khối lượng : 29,3 kg. Tính tương tự ta chọn 3 bơm ly tâm nhãn hiệu BЦH-5 để bơm dịch lên men sang phân xưởng lên men. 5.2. Phân xưởng lên men : 5.2.1 Thiết bị lên men chính: 1- Cửa vệ sinh 2- Áp kế 3- Cuống van an toàn 4- Van nạp và xả bia 5- Thân thiết bị Thiết bị lên men chính được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy và nắp hình chỏm cầu. Hình 5.6. Thiết bị lên men chính Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc . Thể tích phần hình trụ: Vtr = (m3). Thể tích phần chỏm cầu:Vcc = = (m3). Chọn tỉ lệ: Và: . Suy ra: Và: Từ đó: (2) Thể tích thiết bị lên men gồm thể tích dịch cần lên men và thể tích men giống. Chọn thiết bị lên men chứa dịch lên men của 2 mẻ. Theo bảng 4.3: + Lượng dịch lên men trong 1 mẻ là : 10.873,51 lít » 10,87 m3 + Lượng men giống dùng cho một mẻ là : 65,30 lít » 0,07 m3. Tổng lượng dịch lên men trong 1 mẻ là: 10,87 + 0,07 = 10,94 (m3). Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là: j = 0,85. Thể tích của thiết bị: (m3) Từ (2) ta có: Suy ra: - Đường kính thiết bị: (m). - Chiều cao thân hình trụ: (m). Và: (m). Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h2 = 4,05 + 20,45 = 4,95 (m). Số lượng thiết bị lên men: Theo công nghệ ở mục (3.2.7), thời gian lên men chính là 9 ngày. Phân xưởng lên men làm việc cả năm (365 ngày) còn phân xưởng nấu chỉ làm việc 304 ngày trong năm và một ngày nấu 9 mẻ. Do đó số thiết bị lên men là: » 34 (thùng). Với: T : thời gian lên men, ngày m : số mẻ nấu trong 1 ngày x : số mẻ cho vào thiết bị lên men. Chọn 2 thùng dự trữ. Vậy có 36 thùng lên men chính. 5.2.2. Thiết bị lên men phụ : Chọn thiết bị lên men phụ có thể tích đủ chứa lượng bia non của 2 mẻ nấu. Theo bảng 4.3, thể tích bia non đi lên men phụ trong 1 mẻ là: Vd = 10.710,48 lít » 10,71 (m3). Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là: j = 0,96. Vậy thể tích thiết bị lên men phụ: (m3). D : đường kính thiết bị l1 : chiều dài thân thiết bị Hình 5.7. Thiết bị lên men phụ l2 : chiều dài chỏm cầu. Chọn tỉ lệ: Và: . Suy ra (m3). Suy ra: - Đường kính thiết bị: (m). - Chiều dài thân thiết bị: (m). - Chiều dài phần chỏm cầu: (m). Vậy chiều dài toàn bộ thiết bị: L = l1 + 2l2 = 3,67 + 20,44 = 4,55 (m). Số lượng thiết bị lên men: Theo công nghệ ở mục (3.2.8.2), thời gian lên men phụ là 30 ngày. Tương tự như cách tính thiết bị lên men chính, ta có: » 113 (thùng). Chọn 2 thùng dự trữ. Vậy có 115 thùng lên men phụ. 5.2.3. Thiết bị nuôi cấy nấm men : D h2 h1 h3 d 60o H Là thùng dạng hình trụ đứng, có nắp chỏm cầu, đáy hình chóp, được làm bằng thép không gỉ, bên trong có bộ phận lọc khí. Trên thiết bị có ống dẫn dịch đường vào và dịch men ra. D : đường kính phần thân trụ, m h1 : chiều cao phần thân hình trụ, m h2 : chiều cao phần nắp hình chỏm cầu, m h3 : chiều cao phần đáy hình nón, m d : đường kính cửa tháo liệu, m. Chọn: h1 = 4/3D, h2 = 0,3D, d = 0,1 m, α = 60o Hình 5.8.Thiết bị nuôi cấy nấm men Ta có: h3 = Thể tích phần thân trụ: (m3). Thể tích phần đáy: Vđ (m3). Thể tích phần nắp: Vn = (m3). Vậy thể tích của thiết bị: Vtb = Vtr + Vđ + Vn = ++ Vtb = (m3). Suy ra đường kính của thiết bị: (m). (3) Theo bảng 4.3, lượng men giống đặc dùng trong 1 ngày là: 587,71 lít = 0,59 m3. Quá trình nuôi cấy nấm men trải qua 2 giai đoạn: nuôi cấy trong phòng thí nghiệm đến 10 lít và nuôi cấy trong sản xuất. Quá trình nuôi cấy trong sản xuất được chia thành 3 cấp: + Cấp 1: từ 10 lít đến 40 lít. + Cấp 2: từ 40 lít đến 200 lít + Cấp 3: từ 200 lít đến 587,71 lít. 1. Thiết bị nuôi cấy cấp 1 : Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 40 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thùng là: j = 0,50. Thể tích thiết bị là: Vtb = lít = 0,08 (m3). Từ (2) suy ra: (m). (m). (m). (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 0,51 + 0,11 + 0,24 = 0,86 (m). Số lượng thiết bị: 2 thùng. 2. Thiết bị nuôi cấy cấp 2 : Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 200 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thùng là: j = 0,50. Thể tích thiết bị là: V = (lít) = 0,40 (m3). Từ (2) suy ra: (m). (m). (m). (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 0,88 + 0,20 + 0,48 = 1,56 (m). Số lượng thiết bị: 2 thùng. 3. Thiết bị nuôi cấy cấp 3 : Chọn thiết bị nuôi cấy có thể chứa được 587,71 lít. Chọn hệ số chứa đầy của thùng là: j = 0,50. Thể tích thiết bị là: V = (lít) = 1,18 (m3). Từ (2) suy ra: (m). (m). (m). (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: Htb = h1 + h2 + h3 = 1,25 + 0,28 + 0,73 = 2,26 (m). Số lượng thiết bị: 2 thùng. 5.2.4. Thiết bị lọc bia : Theo bảng 4.3, lượng bia cần lọc trong một ngày là: 95.913,3 lít ≈ 95,91 (m3). Chọn thiết bị lọc: với các thông số kĩ thuật sau: - Năng suất : 9 m3/h [12, trang 109] - Diện tích bề mặt lọc : 19,5 m2 - Số lượng bản lọc : 60 cái - Kích thước bản : (565575) mm - Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm2 - Công suất động cơ điện : 4,5 kW - Kích thước thiết bị : (2.5001.0801.470) mm - Khối lượng : 1.470 kg. Số lượng thiết bị: chọn 1 thiết bị Thời gian lọc 1 ngày là: (h). Số lượng: 1 thiết bị. 5.3.5. Tính lượng diatomit và thùng phối trộn chất trợ lọc : Chi phí bột diatomit để tạo lớp lọc ban đầu khoảng 500 g/m2 bề mặt lọc và bổ sung trong quá trình lọc là 50 g/m2. Theo thông số kỹ thuật của thiết bị lọc bia ở mục (5.1.10), diện tích bề mặt lọc là 19,5 m2. Như vậy lượng diatomit dùng trong một ngày là: Thùng phối trộn hình trụ, có dung tích chứa 200 lít. Chọn hệ số chứa đầy Thể tích thùng: (lít) Chọn đường kính thùng: D = 0,6 (m) Chiều cao thùng: Số lượng: 1 thùng. 5.3.6. Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc trong : Thùng ổn định bia có cấu tạo và hình dạng giống thiết bị lên men phụ nhưng không có áo lạnh mà có bộ phận sục khí CO2. Theo bảng (4.3), lượng bia sau khi lọc cần chứa trong một ngày: 94.953,24 (lít) Chọn 4 thùng chứa có hệ số chứa đầy Thể tích mỗi thùng: Theo mục (5.2.2) ta có : Đường kính thiết bị: D = 2,72 (m) - Chiều dài thân thiết bị: (m). - Chiều dài phần chỏm cầu: (m). Vậy chiều dài toàn bộ thiết bị: L = l1 + 2l2 = 3,81 + 20,45 = 4,71 (m). Số lượng thiết bị : 4 thùng. 5.3.7. Bơm trong phân xưởng lên men : 1. Bơm bia đi lọc : Theo bảng 4.3, lượng bia cần lọc trong 1 ngày là: 95.913,3 lít ≈ 95,91 (m3). Thời gian lọc trong 1 ngày là: 10,66 h. Năng suất cần làm việc của bơm: (m3/h). Chọn bơm li tâm nhãn hiệu BЦH-10 với các thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 10 m3/h [12, trang 372] - Áp suất làm việc : 0,2 MPa - Tốc độ quay : 2.860 vòng/phút - Công suất động cơ : 2,2 kW - Chiều cao bơm lên : 2,3 m - Kích thước : (1.307380740) mm - Khối lượng : 103 kg. Số lượng thiết bị: . Vậy chọn: 1 bơm. 2. Bơm dịch nấm men: Chọn bơm li tâm nhãn hiệu BЦH-10 với thông số kỹ thuật như trên. Số lượng : 1 cái. 3. Bơm bia sang phân xưởng chiết : Chọn bơm li tâm nhãn hiệu BЦH-10 với thông số kỹ thuật như trên. Số lượng : 1 cái. 4. Bơm nước vệ sinh : Chọn bơm li tâm nhãn hiệu BЦH-10 với thông số kỹ thuật như trên. Số lượng : 2 cái. 5.3. Phân xưởng chiết rót : Theo bảng 4.3, lượng bia đi chiết rót trong một ngày là: 94.953,24 lít. Dung tích mỗi chai là: 0,45 lít, do đó lượng chai cần để chiết trong 1 ngày là: ≈ 211.008(chai). Theo biểu đồ sản xuất, phân xưởng chiết rót làm việc 3 ca/ngày, mỗi ca làm việc 8 giờ, thời gian nghỉ đổi ca là 30 phút. Thời gian làm việc của 1 ngày trong phân xưởng chiết rót là: 8 × 3 – 1,5 = 22,50 (h). Vậy năng suất cần phải có của dây chuyền chiết rót là: N = (chai/h). Chọn dây chuyền chiết rót với năng suất 12.000 chai/h. 5.3.1. Máy chiết rót : Chọn máy chiết rót nhãn hiệu BAP-12 với các thông số kỹ thuật sau: - Năng suất :12.000 chai/h [12 – trang 189] - Số lượng vòi rót : 24 vòi - Công suất động cơ : 0,6 kw - Kích thước thiết bị : (975×800 ×1.850) mm - Khối lượng : 830 kg - Số lượng : 1 thiết bị. 5.3.2. Máy rửa chai : Chọn máy rửa chai có nhãn hiệu AMM-12, với các thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 12.000 chai/h [12 – trang 178] + Chu kỳ : 7,2 s + Khoảng cách giữa các catset : 85 mm + Số đầu mang chai : 138 + Công suất động cơ : 30 kW + Kích thước thiết bị : (7.4603.8402.650) mm + Khối lượng : 13.500 kg + Số lượng : 1 thiết bị. 5.3.3. Máy rửa két : Theo bảng mục 5.3, lượng chai trong một giờ là 9.379 (két). Số chai trong 1 két là 20 chai. Vậy lượng két cần dùng trong một giờ là: 469 (két/h). Chọn máy rửa két nhãn hiệu B2AAR [12, trang 256] + Năng suất :1.700 két/h + Công suất động cơ : 3,5 kw + Kích thước thiết bị : (4400 ×1083×1175) mm + Khối lượng : 645kg + Số lượng : 1 máy. 5.3.4. Máy đóng nắp : Chọn máy đóng nắp nhãn hiệu ШA* với các thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 12.000 chai/h [12 - trang 204] + Số mâm đóng : 10 + Công suất động cơ : 1,1 kW + Kích thước thiết bị : (1.0208602.454) mm + Khối lượng : 850 kg + Số lượng : 1 thiết bị. 5.3.5. Máy dán nhãn : Chọn máy dán nhãn có nhãn hiệu B'B với các thông số kỹ thuật sau: + Năng suất :12.000 chai/h [12 - trang 234] + Công suất động cơ : 1,7 kW + Kích thước thiết bị : (3.2801.1001.268) mm + Khối lượng : 1.065 kg + Số lượng : 2 thiết bị. 5.3.6. Máy thanh trùng : Chọn máy thanh trùng nhãn hiệu Atlantico với các thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 12.000 chai/ h [12 - trang 226] + Công suất động cơ : 22 kW + Kích thước : (8.6202.7002.600) mm + Khối lượng : 9.400 kg + Số lượng, máy : 1 thiết bị. 5.3.7. Băng tải chai, két : Chọn hệ thống băng tải chai, két nhãn hiệu ЦП-2 với các thông số kỹ thuật sau: [12 – trang 187] : + Công suất động cơ : 2,2 kW + Số lượng : 2 thiết bị. - 1 băng tải két. - 1 băng tải chai. 5.3.8. Máy tháo chai khỏi két: Chọn máy nhãn hiệu BиA-II [12 - trang 254] Với các thông số kỹ thuật sau: -Năng suất :12.000 chai/h -Thể tích chai : 0,45 lit -Kích thước : (5.250x1.400x2.080) mm -Khối lượng : 1010 kg -Công suất động cơ điện : 1KW - Số lượng thiết bị. : 1 thiết bị 5.3.9. Máy cho chai vào két: Chọn máy nhãn hiệu BYЛ-II [12 – trang 254]. Thông số kỹ thuật sau: -Năng suất :12.000 chai/h -Thể tích chai : 0,45 lit -Kích thước : ()mm -Khối lượng : 982 kg -Công suất động cơ điện : 1 KW - Số lượng. :1 thiết bị Bảng 5.1. Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị TT Tên thiết bị Kích thước (m m) CSĐC (kW) Số Lượng 1 Xilô chứa malt D = 3.900 ; H = 15.220 4 2 Xilô chứa gạo D = 3.650 ; H = 14.270 2 3 Máy làm sạch 1.5001.1003.760 4,6 1 4 Bunke chứa malt D = 2.090 ; H = 3.960 2 5 Bunke chứa gạo D = 950; H = 2.100 2 6 Máy nghiền malt 1.7002.2002.620 10 1 7 Máy nghiền gạo 2.4002.1502.770 7 1 8 Cân nguyên liệu 3 9 Vít tải 2 10 Gàu tải 6 11 Nồi nấu malt D = 3.240 12 1 12 Nồi nấu gạo D = 2.900 10 1 13 Nồi houblon hoá D = 3.340 15 1 14 Nồi nấu nước nóng D = 2.170 1 15 Thiết bị lọc khung bản 2.5001.0801.470 4,5 1 16 Thùng chứa bã nguyên liệu D = 2.000; H = 1.930 1 17 Thiết bị Whirlpool D = 2.450; H = 3.470 1 18 Thiết bị làm lạnh nhanh 1.8707001.400 3 19 Bơm dịch cháo từ nồi gạo sang nồi malt 1.385510907 4 1 20 Bơm dịch đường sau khi đường hoá đi lọc 1.385 × 510 × 907 5,5 1 21 Bơm dịch đường hoá đi lắng trong 1.385 × 510 × 907 5,5 1 22 Bơm dịch đường đi làm lạnh 432290285 1,7 3 23 Bơm dịch đi lên men 432 × 290 × 285 1,7 3 24 Bơm dịch nấm men 1.307 × 380 × 740 2,2 1 25 Bơm dịch bia đi chiết 1.307 × 380 × 740 2,2 1 26 Bơm vệ sinh thiết bị lên men 1.307 × 380 × 740 2,2 4 27 Bơm bia đi lọc 1.307 × 380 × 740 2,2 1 28 Thùng lên men chính D = 2.700; H = 4.950 36 29 Thùng lên men phụ D = 2.620; L = 4.550 115 30 Thiết bị nuôi cấy nấm men: Nuôi cấy cấp 1 Nuôi cấy cấp 2 Nuôi cấy cấp 3 D = 380; H = 860 D = 660; H = 1.560 D = 940; H =2.260 2 2 2 31 Thiết bị lọc bia 2.5001.0801.470 4,5 1 32 Thùng phối trộn chất trợ lọc D = 600; H = 880 1 33 Thùng tàng trữ bia sau lọc D = 2.720; L = 4.710 4 35 Máy chiết rót 975 × 800 × 1.850 0,6 1 36 Máy rửa chai 6.195 × 3.015 × 2.672 18,8 1 37 Máy rửa két 4.400 × 1.083 × 1.175 3,5 1 38 Máy đóng nắp 850 × 710 × 1.464 0,6 1 39 Máy dán nhãn 3.280 × 1.100 × 1.268 1,7 1 40 Máy thanh trùng 8.620 × 2.700 × 2.600 22 1 41 Băng tải chai, két 2,2 2 42 Máy tháo chai ra khỏi két 5.250 × 1.400 × 2.080 1 1 43 Máy cho chai vào két 1 1 . CHƯƠNG VI : TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 6.1. Tính tổ chức : 6.1.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy : GIÁM ĐỐC PGĐ KỸ THUẬT PGĐ KINH DOANH Phòng kỹ thuật Phòng KCS Phòng kế toán, tài vụ Phòng kế hoạch Phòng maketing Phòng tổ chức hành chính Phòng lao động tiền lương Phòng đời sồng Phòng y tế Phân xưởng sản xuất Phân xưởng hoàn thiện Phân xưởng cơ điện Phân xưởng phụ trợ Phân xưởng lên men Phân xưởng chiết rót Kho bao bì Kho thành phẩm Phân xưởng lò hơi Phân xưởng lạnh khí nén Phân xưởng cơ khí Cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu Xử lý nước Phân xưởng nấu 6.1.2. Tính tổ chức lao động của nhà máy : 1. Chế độ làm việc : Mỗi ngày nhà máy làm việc 3 ca : + Ca 1 : từ 6h đến 14h + Ca 2 : từ 14h đến 22h + Ca 3: từ 22h đến 6h sáng hôm sau. Khoảng thời gian giao ca là 30 phút. Nhà máy làm việc 304 ngày/năm. Riêng phân xưởng lên men làm việc liên tục. Khối hành chính làm việc 8h/ngày. + Sáng : từ 7h đến 11h30 + Chiều : từ 13h30 đến 17h. 2. Tính tổ chức : a. Lao động gián tiếp : - Giám đốc : 1 - Phó giám đốc : 2 - Phòng tổ chức hành chính : 4 - Phòng y tế, bảo vệ : 4 - Phòng kế toán, tài vụ : 3 - Phòng marketing : 5 - Phòng đời sống : 2 - Phòng kế hoạch : 3 - Phòng hoá nghiệm KCS : 5 - Phòng kỹ thuật : 5 - Nhà ăn, căn tin : 6 - Nhà vệ sinh : 2 Tổng cộng : 42 người. b. Lao động trực tiếp : Tổng cộng nhân lực của nhà máy : 42+ 118 = 160 người Số người của một ca đông nhất sẽ bằng tổng số người lao động gián tiếp và số người lao động trực tiếp của một ca : 42 + 44 = 86 người. Bảng 6.1. Bảng phân phối lao động trực tiếp STT Chức năng Số người/ca Số ca Tổng số người 1 Quản đốc phân xưởng 1 3 3 2 Xử lý nguyên liệu 2 3 6 3 Nấu-lọc dịch đương 2 3 6 4 Lắng trong và làm lạnh 1 3 3 5 Phân xưởng cơ điện-lạnh 3 3 9 6 Phòng thu hồi CO2 1 3 3 7 Lò hơi 2 3 6 8 xử lý nước, nước thải 2 3 6 9 lên men chính 2 3 6 10 lên men phụ 2 3 6 11 Lọc trong bia 1 3 3 12 Rửa chai 1 3 3 13 Kiểm tra chai sau khi rửa 1 3 3 14 Chiết rót và đóng nắp 1 3 3 15 Thanh trùng 1 3 3 16 Dán nhãn 1 3 3 17 Cho bia vào két 4 3 12 18 Bốc két xếp vào mâm 2 3 6 19 Bốc vỏ chai đi rửa 2 3 6 20 Kho nguyên liệu 1 3 3 22 Kho bao bì 1 3 3 22 Kho thành phẩm 1 3 3 23 Lái xe trong nhà máy 2 3 6 24 Lái xe ngoài nhà máy 5 5 25 Lái xe chở lãnh đạo 2 2 Tổng cộng 44 118 6.2. Tính xây dựng : 6.2.1. Kích thước các công trình : 1. Phân xưởng nấu : Phân xưởng này do dùng nhiều nhiệt và là nơi đặt máy nghiền nên thải nhiều nhiệt và bụi. Do đó cần xây dựng nhà nhiều tầng để tận dụng sự chiếu sáng và thông gió. Mặt khác, nhà nhiều tầng sẽ giảm bớt được sự tiêu hao năng lượng và thiết bị vận chuyển nguyên liệu nhờ quá trình tự chảy của nguyên liệu. Phân xưởng nấu 3 tầng : +Tầng 1 : Bước cột 6m, kích thước (18x12 x 5) m. +Tầng 2 : Bước cột 6m, kích thước (12x 12 x 5) m. +Tầng 2 : Bước cột 6m, kích thước (12 x 12 x 5)m. 2. Phân xưởng lên men : Phân xưởng lên men xây dựng gần phân xưởng nấu để tiết kiệm đường ống và giảm hao hụt dịch lên men. Phân xưởng lên men là 1 phòng lạnh lớn, có hệ thống cách nhiệt bên ngoài. Do nhiệt độ lên men chính và phụ khác nhau do đó khu lên men được ngăn làm 2 tầng. Kích thước : + Tầng 1 : Bước cột 6m, kích thước (54 x 36 x 7) (m) + Tầng 2 : Bước cột 6m, kích thước (54 x 24 x 6) (m) 3. Phân xưởng chiết rót : Được xây dựng gần phân xưởng lên men, kho thành phẩm, kho chứa két và chai không. Phân xưởng chiết rót xây dựng 1 tầng. Kích thước : ( 30 x12 x 6 ) m. 4.Phân xưởng cơ điện lạnh : Phân xưởng này là nơi đặt các thiết bị của hệ thống làm lạnh như: bình giảm áp, bể chứa chất tải lạnh và các thiết bị sửa chữa cơ khí như: tiện, cắt, mài và các phụ tùng khác. Xây dựng nhà một tầng, kích thước (18 x 12 x 6) m. 5.Kho thành phẩm : Kho được xây dựng với kích thước đủ để chứa lượng bia chai. Kho có diện tích đủ chứa lượng bia chai sản xuất ra trong 07 ngày, phân xưởng chiết rót trong một ngày 204.679 chai. Chai được chứa trong két nhựa, mỗi két 20 chai. Kích thước két : ( 40 x 30 x 25 ) cm. Diện tích chiếm chỗ của mỗi két : f = 0,4.0,3 = 0,12 (m2). Các két được xếp chồng lên nhau, mỗi chồng 10 két, chiều cao của 1 chồng két bia : 0,25 x 10 = 2,5 (m). Diện tích phần kho chứa két bia : F1 =, m2 Trong đó : n : số ngày dự trữ n = 7 N : Số chai sản xuất trong ngày N = 204.679 f : Diện tích mỗi chồng két f = 0,12 nc : Số chai trong một két nC = 20 nK : Số két trong 1 chồng nK = 10 a : Hệ số khoảng cách giữa các chồng két a = 1,1 F1 = Diện tích phần đường đi lại trong kho bằng 20% diện tích chứa két. F2 = 0,2 x 945,62 = 189,12 (m2 ) Diện tích kho chứa : F = F1 + F 2 = 945,62 + 189,12= 1134,74 ( m2) Kho có kích thước : (36x36x5) m. 6. Kho chứa két và chai không : Lượng chai trong kho đủ chứa bia sản xuất ra trong 7 ngày. Tính tương tự kho thành phẩm ta được kích thước kho ( 36 x 36 x 4 ) m. 7. Phân xưởng lò hơi : Phân xưởng lò hơi do dễ cháy nổ nên đặt cuối hướng gió. Phân xưởng chứa các thiết bị lò hơi và bộ phận khác của hệ thống phân xưởng có kích thước : ( 12 x 12 x 6) m. 8. Nhà hành chính : * Bao gồm các phòng sau : - Phòng giám đốc: 6 x 4 = 24 (m2) - Phòng KCS: 6 x 4 = 24 (m2) - Phòng thị trường: 4 x 4 = 16 (m2) - Hội trường: 25 x 6 = 150 ( m2) - Phòng tài vụ: 4 x 4 = 16 ( m2) - Phòng kỹ thuật: 6x4 = 24 (m2) - Phòng tổ chức hành chính: 4x4 =16 (m2) - Nhà vệ sinh : 9x4 = 36 - Phòng phó giám đốc: 2x(3 x 2)=12 (m2) Tổng diện tích: 318 ( m2) Xây dựng nhà hai tầng, kích thước : Tầng 1 : ( 30 x 6 x 4 ) m. Tầng 2 : ( 30 x 6 x 4 ) m. 9. Nhà xử lý nước : Nhà này được dùng để đặt các thiết bị xử lý nước cung cấp cho phân xưởng nấu, lên men, lò hơi,... Xây dựng nhà kích thước : (12 x 6 x 6) m. 10. Đài nước : Đài nước là nơi chứa nước đã xử lý để cung cấp cho các phân xưởng sản xuất. Kích thước : + Chiều cao đặt đài nước : 16 m + Đường kính đài nước : 2,5 m + Chiều dài đài nước : 3 m 11. Trạm biến áp : Trạm biến áp để hạ thế điện cao áp xuống lưới điện nhà máy sử dụng. Trạm biến áp đặt ở góc nhà máy, nơi ít người qua lại. Kích thước: (4 x 4 x 4) m 12. Nhà đặt máy phát điện dự phòng : Nhà máy có trang bị máy phát dự phòng để đảm bảo sản xuất được liên tục khi hệ thống lưới điện bị mất đột ngột. Kích thước : ( 6 x 6 x 4 ) m 13. Nhà ăn - căn tin : Tính cho 60% nhân viên ở ca đông nhất. Bằng 86 x 60% = 52( người ) Diện tích cho mỗi người : 1,5 m2 Diện tích nhà ăn : 521,5 = 78 m2 Kích thước : ( 18 x 6 x 4 ) m 14. Gara ôtô : Đây là nơi để xe của nhà máy và cũng là trạm bảo quản và sửa chữa xe. Số xe của nhà máy bao gồm : 1 xe lãnh đạo nhà máy, 2 xe đưa đón công nhân, 6 xe chở hàng. Kích thước gara : ( 24 x 6 x 4 ) m 15. Nhà để xe đạp, xe máy : Kích thước : ( 18 x 2 x 3 ) m 16. Phòng thường trực và bảo vệ : Phòng này được xây gần cổng chính của nhà máy. Kích thước : ( 3 x 3 x 4 )m 17. Kho nhiên liệu: Dùng chứa xăng, nhớt cho xe và các thiết bị máy móc. Kích thước : ( 12 x 6 x 5 ) m 18. Khu xử lý nước thải : Kích thước: (18×6×5) m. 6.1. Bảng tổng kết xây dựng STT Tên công trình Kích thước (m) Diện tích (m2) 1 Phân xưởng nấu 18 × 12 × 15 216 2 Phân xưởng lên men 54 × 36 × 13 1944 3 Phân xưởng chiết rót 30 x12 x 6 360 4 Kho thành phẩm 36 × 36 × 5 1296 5 Kho chứa két và chai 36 × 36 × 5 1296 6 Phân xưởng lò hơi 12 × 12 × 6 144 7 Phân xưởng cơ điện 18 × 12 × 6 216 8 Nhà hành chính 30 × 6 × 8 180 9 Khu xử lý nước 12 × 6 × 6 72 10 Đài nước D=2,5m, L = 3m 4,9 11 Trạm biến áp 4 × 4 × 4 16 12 Nhà đặt máy phát điện dự phòng 6 × 6 × 4 36 13 Nhà ăn-căn tin 18 × 6 × 4 108 14 Gara ôtô 24 x 6 x 4 144 15 Nhà để xe 2 bánh 18 x 2 x 3 36 16 Phòng thường trực, bảo vệ 3× 3 × 4 9 17 Kho nhiên liệu 12 × 6 × 5 72 18 Khu xử lý nước thải 18 × 6 × 5 108 Tổng cộng 6.257,9 6.2.2. Tính khu đất xây dựng nhà máy : 1. Diện tích khu đất : , m2 [10, trang 45] Trong đó : F : Diện tích khu đất nhà máy. FXD: Tổng diện tích xây dựng các công trình. KXD: Hệ số xây dựng. Đối với nhà máy thực phẩm thường KXD=35¸50%. Chọn: KXD = 35 % F = = 17.879,71 (m2). 2. Tính hệ số sử dụng : [10, trang 45] Trong đó: Ksd: Hệ số sử dụng, nó đánh giá chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật tổng mặt bằng nhà máy. Fsd: Diện tích sử dụng khu đất. Fsd = FCX + Fgt + FXd , m2 Với: FCX: Diện tích trồng cây xanh (bằng 25% tổng diện tích các công trình), FCX = 0,25 × 6.257,9= 1.564,48 (m2). Fgt : Diện tích đường giao thông (bằng 50% tổng diện tích các công trình), Fgt = 0,5 × 6.257,9 = 3.128,95 (m2). Vậy: Fsd = 1.564,48 + 3.128,95 + 6.257,9 = 10.951,33 (m2) Nên: Ksd = . CHƯƠNG VII : TÍNH HƠI VÀ NƯỚC 7.1. Các công tức sử dụng để tính toán : 7.1.1. Tính lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt cho khối nấu : Q1= G1 x C1 (tc – tđ) (kCal). tđ là nhiệt độ ban đầu của khối nấu (0C) tc là nhiệt độ cuối của khối nấu (0C) C1 – Nhiệt dung riêng của khối nấu (kCal/kg độ) C1 = 1 x (1-X) X là nồng độ của khối nấu (%) G1 là khối lượng của khối nấu (kg) Q1 là lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ của khối nấu từ tđ đến tc (kCal). 7.1.2. Tính lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho khối nấu : Q2= F. Tg .a . (tbm - tkk) (kCal) tkk là nhiệt độ không khí ở môi trường xung quanh (0C). tbm là nhiệt độ bề mặt của thiết bị (0C). tbm = (tg + tkk ) tg là nhiệt độ cần giữ cho khối nấu (0C) a là hệ số cấp nhiệt từ thiết bị ra môi trường xung quanh a = 9,3+0,058 . tbm (W/m2.độ) Tg là thời gian giữ nhiệt (s) F là bề mặt trao đổi nhiệt (m2) Q2 là lượng nhiệt cần để giữ khối nấu ở tg 0C trong thời gian Tg giây. 7.1.3. Tính lượng nhiệt đun nóng vỏ thiết bị : Q3 = GT .CT . ( th - t kk) th là nhiệt độ của hơi đốt ở áp suất làm việc (0C), nếu p=3at thì th = 133 0C CT là nhiệt dung riêng của vật liệu chế tạo thiết bị ở 133 0C GT là khối lượng của vỏ nồi (kg) GT = FT . dT . ρT FT là diện tích bề mặt nồi (m2) dT là bề dày vỏ thiết bị (m) ρT là khối lượng riêng của vật chế tạo thiết bị (kg/m3) 7.1.4. Tính lượng nhiệt tổn thất : Q4 = FT. Tn. a (tbm - tkk) (kCal) tbm là nhiệt độ bề mặt thiết bị (0C) tbm = (th + tkk ) a là hệ số cấp nhiệt a = 9,3+0,058 . tbm (W/m2.độ) Tn là thời gian thực hiện quá trình nấu (s) FT là diện tích bề mặt nồi (m2) 7.1.5. Tính lượng cần để bốc hơi nước : Q5 = W . r (kCal) r là ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở nhiệt độ tr tr = tsôi + tkk W là lượng nước bốc hơi (kg) : W = K . FB . (P – P’ . φ) . Ts K là hệ số bốc hơi, K = 0,036 FB là diện tích bốc hơi (m2) : FB = п. ()2 (m2) Dth là đương kính thoát hơi của thiết bị (m) P là áp suất hơi bão hòa ở tr (mmHg) P’ là áp suất hơi bão hòa ở tkk (mmHg) φ là độ ẩm tương đối của không khí (%) Ts là thời gian đun sôi (s) 7.2. Tính nhiệt cho các nồi nấu trong phân xưởng nấu : 7.2.1. Sơ đồ nâng và giữ nhiệt : * Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu: cháo ngô cháo malt dịch cháo hỗn hợp 7.2.2. Kết quả tính nhiệt cho các nồi : 1. Tính Q1 : Tên thiết bị X, (%) C1 (kcal/kg.độ) G1 (kg) tđ (0C) tc (0C) Q1 (Kcal) Nồi gạo 18,33 0,82 5,948,24 30 105 364.344,57 Nồi Malt 20 0,8 5.563,65 30 52 97.920,24 19,14 0,81 11.511,89 63 78 139.627,71 Nồi houblon 12 0,88 11.447,61 75 105 302.216,90 Nồi nước nóng 0 1 12.410 25 78 657.730 Tổng Q1 1.561.839,43 2. Tính Q2 : Tên thiết bị tog, oC tobm, oC tokk, oC α, w/m2.độ F, m2 Tg, giây Q2, Kcal Nồi gạo 30 27,5 25 10,895 26,42 600 103,15 66 45,5 25 11,939 26,42 1.800 2.780,53 105 65 25 13,07 26,42 1.800 5.939,39 Nồi malt 30 27,5 25 10,895 32,98 600 128,76 52 38,5 25 11,533 32,98 1.800 2.208 63 44 25 11,852 32,98 1.800 3.193,52 73 49 25 12,142 32,98 1.800 4.132,62 Nồi houblon 75 50 25 12,2 35,05 7.200 18.387,43 105 65 25 13,07 35,05 7.200 31.517.87 Tổng Q2 = 68.391,26 (kCal) 3. Tính Q3 : Tên thiết bị Ft, m2 δt, m ρt, kg/m3 Gt, kg Ct, kcal/kg.độ toh , oC tokk, oc Q3, kCal Nồi gạo Vỏ trong 26,42 0,004 7850 829,59 0,12 133 25 10.751,46 Vỏ ngoài 17,61 0,004 7850 553,06 0,12 133 25 7.167,64 Nồi malt Vỏ trong 32,98 0,004 7850 1.035,57 0,12 133 25 13.421,01 Vỏ ngoài 21,99 0,004 7850 690,38 0,12 133 25 8.947,34 Nồi houblon hóa Vỏ trong 35,05 0,004 7.850 1.100,57 0,12 133 25 14.263,39 Vỏ ngoài 23,37 0,004 7.850 733,71 0,12 133 25 9.508,92 Nồi nấu nước Vỏ trong 31,57 0,004 7.850 991,30 0,12 133 25 12.847,22 Vỏ ngoài 21,05 0,004 7.850 660,87 0,12 133 25 8.564,81 Tổng Q3 85.471,80 4. Tính Q4 :  Tên thiết bị t0bm 0C w/m2.độ Tn giây Ftm2 Q4kcal Nồi gạo 79 13,88 7.800 26,42 36.904,05 Nồi malt 79 13,88 12.900 32,98 54.926,28 Nồi houblon 79 13,88 12.600 35,05 97.917,25 Nồi nước nóng 79 13,88 7.200 31,57 72.930,78 Tổng Q4 262.678,35 5. Tính Q5 : Tên thiết bị K FBm2 PmmHg P’mmHg % Tsôigiờ Wkg r kcal/kg Q5kcal Nồi gạo 0,036 0,165 187,6 23,76 82 0,5 0,5 559,7 280,08 Nồi houblon 0,036 0,219 187,6 23,76 82 1,5 1,987 559,7 1.111,85 Tổng Q5 1.391,93 Vậy tổng lượng nhiệt dùng cho các nồi nấu là : ΣQi = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 = 1.979.772,79 (kcal) Lượng nhiệt dùng trong phân xưởng nấu trong 1 ngày là: ΣQi số mẻ trong một ngày =1.979.772,79 9 = 17.817.955,07 (kcal) 7.2.3. Chi phí hơi cho các nồi nấu trong phân xưởng nấu trong một ngày D = ih – Hàm nhiệt của hơi nước ở 1330C = 651,62 kcal/kg in – Hàm nhiệt của nước ngưng ở 1330C = 133,56 kcal/kg [3, trang 313]. D = = 34.393,61 (kg) Suy ra cường độ hơi tiêu tốn cho phân xưởng nấu trong một ngày Dn = = 1.433,07 (kg/h) 7.2.4. Lượng hơi nước dùng trong phân xưởng chiết rót : Hơi dùng cho máy rửa chai và cho máy thanh trùng, chiếm khoảng 40% lượng hơi cung cấp cho sản xuất: Dc = 1.433,07 x 0,4 =573,23 (kg/h) 7.2.5. Lượng hơi dùng để vệ sinh thiết bị và các mục đích khác : Lượng hơi này lấy bằng 10 % tổng lượng hơi cung cấp cho sản xuất Dk = 1.433,07 x 0,1 = 143,31 (kg/h) Suy ra tổng cường độ tiêu tốn hơi cho quá trình sản xuất : Dh = Dn + Dc + Dk = 2.149,60 (kg/h). 7.2.6. Chọn lò hơi : Theo tính toán thì ta có tổng lượng hơi tiêu thụ trong một giờ là: 2.149,60 (kg/h). Lượng hơi thực tế dùng là: Dtt = D/ Với là hệ số tổn thất nhiệt độ, mất mát do đường ống, các thiết bị phụ tải, tổn thất do trở lực trên đường ống và hiệu suất lò. Chọn = 0,75 Vậy: Dtt = = 2.866,13 (kg/h) Chọn lò hơi đốt than ống nước dạng KE, với đặc tính kỹ thuật như sau : [14, 20/05/2010 ] + Mã hiệu LT4/10KE + Năng suất sinh hơi : 3000 (kg/h). + Áp suất làm việc : 10 kg/cm3. + Nhiệt độ hơi bão hòa : 1830C. 7.3. Tính nước : 7.3.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu : Nước dùng để nấu và rửa bã trong 1 mẻ: Theo mục (5.1.8) thì V1 = 9,31 (m3) Nước dùng vệ sinh thiết bị nấu: V2 = 15%V1 = 0,159,31