Đồ án tốt nghiệp Mở đầu Bia loại nớc uống mát bổ, có độ cồn thấp, có bọt mịn xốp, có hơng vị đặc trng Hơng vị màu sắc cảm quan bia hợp chất chiết từ malt đại mạch, hoa houplon, cồn, CO sản phẩm lên men khác tạo nên Đặc biệt, CO2 bão hoà bia có tác dụng làm giảm nhanh khát ngời uống Ngày bia loại nớc giải khát phổ biến khắp giới sản lợng không ngừng tăng lên gắn liền với tên tuổi hãng bia lớn nh Heineken (Hà Lan), Heninger (Đức), Carlberg ( Đan Mạch), Foster (úc), Tiger (xingapore), với tổng sản lợng hàng tỉ lít bia năm, tạo công ăn việc làm cho nhiều lao động thu lợi nhuận khổng lồ Nớc ta nớc nằm xứ nóng, nhu cầu nớc giải khát chiếm vị trí quan trọng ngày hè oi không cung cấp đủ nớc giải khát cho nhân dân ta không tạo điều kiện để nâng cao suất lao động Do Đảng phủ quan tâm nhiều đến phát triển ngành nớc uống Cho đến nay, nhà máy bia lớn nh nhà máy bia Hà Nội, nhà máy bia Sài Gòn, với tổng công suất hàng trăm triệu lít/ năm, xuất nhiều nhà máy xởng sản xuất bia hầu khắp tỉnh thành phố nớc Các nhà máy với sở sản xuất bia tạo việc làm cho nhiều lao động phần đáp ứng nhu cầu thị hiếu nhân dân Tuy nhiên, với mức dân số khoảng 80 triệu ngời, nhu cầu tìm kiếm công ăn việc làm nhu cầu giải trí, giải khát ngời dân không ngừng tăng lên, đặc biệt với nguồn lợi nhuận to lớn mà ngành công nghiệp bia mang lại Hứa hẹn thời gian tới có nhiều nhà máy bia đợc xây dựng, góp phần giải công ăn việc làm cho nhiều lao động, đáp ứng nhu cầu nớc giải khát cho nhân dân, ngành sản xuất bia nớc ta tiến nhanh đuổi kịp nớc tiên tiến giới SV: Đặng Trần Nghĩa Đồ án tốt nghiệp Phần I: tổng quan bia I Thành phần tính chất bia I.1 Thành phần bia Bia có thành phần hoá học phức tạp Thành phần bia phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu, đặc tính trình công nghệ tuỳ thuộc vào loại bia Thông thờng thành phần bia bao gồm: H2O 80-86% Chất hoà tan 5-10% CO2 0.3-0.4% Rợu Etylic 2.5-6.0% Chất chát 60- 80 mg/lit Chất đắng 70-100 mg/lit Ngoài thành phần chính, bia có số sản phẩm khác trình lên men nh rợu bậc cao, glyxêrin, axit hữu cơ, Este thơm Chính chất tạo nên hơng vị đặc trng cho bia I.2 Tính chất bia thành phẩm Để đánh giá chất lợng bia thờng dựa vào tiêu sau đây: Mùi vị bia: Chỉ số quan trọng để đánh giá chất lợng bia mùi vị Bia phải có mùi vị đặc trng cho loại Bia có mùi thơm đại mạch, vị đắng dễ chịu hoa houblon vị lạnh tê CO bão hoà, có vị đắng dịu, ngon, đậm hoà tan bia; bia không đợc có mùi chua, mốc Mùi vị bia phải đầy đủ, tinh khiết, không đợc có mùi lạ Mùi vị bia phụ thuộc vào yếu tố sau: Chất lợng nguyên liệu sử dụng nh malt, nớc, hoa houblon nấm men, phụ thuộc vào chế độ lên men, thời gian tàng trữ, hàm lợng rợu, mức độ bão hoà CO2 bia, Màu sắc độ suốt bia: Màu sắc bia phụ thuộc vào màu chất lợng malt, thành phần nớc trình kỹ thuật phân xởng nấu Màu sắc bia phụ thuộc vào loại bia, bia vàng màu vàng rơm, sáng óng ánh suốt Bia đạt đợc tiêu chuẩn suốt nhìn thấy lấp lánh sáng qua cốc thuỷ tinh Độ bền bọt Bia khác với loại nớc uống khác khả tạo bọt giữ bọt đợc lâu Bọt gồm phần tử CO liên kết với bề mặt bia Độ SV: Đặng Trần Nghĩa Đồ án tốt nghiệp bền bọt khái niệm đợc thể đơn vị thời gian kể từ thời điểm xuất bọt lúc bọt tan hoàn toàn Bọt tốt hay không phụ thuộc vào bão hoà CO2 bia, nhiên phụ thuộc vào lợng chất tạo bọt Abumoza, pepton, chất đắng hoa houblon Bia có khả tạo bọt tốt giữ bọt lâu ta rót bia vào cốc nhiệt độ 6-80C bề mặt có lớp bọt dày dới đáy cốc thờng xuyên có bóng nhỏ ly ti đợc tách chạy lên bề mặt Độ bền bia Đây yếu tố quan trọng để đánh giá chất lợng bia Nếu bia bền vững nhanh chóng bị hỏng thời gian tàng chữ Độ bền vững bia lớn lên men hoàn toàn lên men, tàng trữ tiếp xúc với O2 Lợng hoa houblon lớn giúp cho bia bền Bia bền vững bia hàm lợng CO2 bia O2 dạng hoà tan Ôxy hoà tan giúp cho số vi sinh vật hiếu khí phát triển Bia để chỗ có nhiệt độ tiếp xúc với ánh sáng mặt trời giảm độ bền vững, Điều kiện tốt để bảo vệ bia thành phẩm chỗ tối lạnh II nguyên liệu II.1 nguyên liệu Nguyên liệu dùng để sản xuất bia malt đại mạch, hoa houblon, nấm men nớc II.1.1 Malt đại mạch Malt đại mạch nguyên liệu dùng để sản xuất bia Nó đợc hình thành từ hạt đại mạch nhờ trình nảy mầm Có hai loại malt vàng dùng để sản xuất loại bia vàng malt đen để sản xuất bia đen Dùng malt thuỷ phân nhận đợc dịch đờng có chất lợng cao, trình thuỷ phân diễn hoàn toàn hàm lợng chất hoà tan dịch đờng lớn Malt đợc nảy mầm từ hạt đại mạch Malt dùng sản xuất loại bia vàng phải thoả mãn yêu cầu sau: a Cảm quan - Màu sắc: Vàng tơi, vỏ óng ánh - Vị mùi: Vị nhẹ, dịu, mùi ủng, mùi vị lạ, mùi chua, mốc - Độ sạch: Không có lẫn tạp chất, hạt bị vỡ hạt bị bệnh b Tính chất vật lý - Dung trọng: Từ 500-580 g/l SV: Đặng Trần Nghĩa Đồ án tốt nghiệp - Trọng lợng tuyệt đối: 28-38 g/1000 hạt - Kích thớc hạt: Chiều rộng>2,5 mm - Chiều dài mầm: Từ 2/3- 3/4 chiều dài hạt c Thành phần hoá học Độ ẩm : 6-8% Chất hoà tan: 65-82% Thành phần hoá học malt tính theo phần trăm chất khô: Tinh bột: 50-65% Đạm hoà tan: 3% Saccarozơ: 3-5% Chất béo: 2-3% Đờng khử: 2-4% Chất khoáng: 2,5-3% Pentoza hoà tan: 7-10% Protid: 7-10% Cellulo: 4-6% Chất tro: 2-3% Đạm chung: 10% Hexoza Pentoza không hoà tan: 9% Ngoài số chất màu, chất thơm, chất đắng, II.1.2 Hoa houblon Hoa houblon nguyên liệu để sản xuất bia Hoa houblon có chứa chất thơm, chất có vị đắng đặc trng Nhờ bia có vị đắng dễ chịu, có hơng thơm, bọt bền, bia bền thời gian bảo quản kéo dài Hiện ngời ta thờng sử dụng hoa dới dạng: Hoa viên cao hoa Hoa dùng cho sản xuất bia cần thoả mãn yêu cầu sau: - Màu sắc: Xanh non (Hoa viên), Xanh thẫm (Cao hoa) - Mùi thơm đặc trng không hắc - Vị đắng đặc trng Thành phần hoá học hoa houblon cho sản xuất bia tính theo % chất khô: Độ ẩm : 12.5% Các chất chứa Nitơ: 17.5% Xơ : 13.3% chất đắng : 18.3% Este : 0.4% Tro : 7.5% Tanin : 3% Các chất trích ly không chứa Nitơ: 27.5% II.1.3 Nớc Trong bia thành phẩm hàm lợng nớc chiếm tới 80-86% nớc nguyên liệu thiếu Nớc giữ vai trò quan trọng việc hình thành SV: Đặng Trần Nghĩa Đồ án tốt nghiệp vị bia thành phẩm chất lợng nớc đòi hỏi phải cao so với nớc thờng dùng để uống Nớc sử dụng sản xuất bia cần đạt yêu cầu sau: Thông số Tiêu chuẩn pH 6.5- 8.5 Độ cứng (CaCO3) mg/l 500 Độ đục Độ màu Pt-Co 40 Fe mg/l 0.3 SS mg/l NxOy- mg/l 10 Trực khuẩn Coli < tế bào/1lít II.1.4 Nấm men Nấm men đợc sử dụng sản xuất bia loại vi sinh vật đơn bào thuộc chủng Saccharomyces Nhiệt độ tối u cho sinh trởng chúng 25 - 30 0C nhng số loài phát triển tốt 2- 0C Chúng ngừng hoạt động nhiệt độ > 40 0C chết dần nhng chịu lạnh tốt ( 2300 3, 013.103 Nh vậy, nớc muối chảy khoang chế độ chảy Do chuẩn số Nuyxen đợc tính theo công thức: [2-16] Nu = K0.1.Pr0,43.( Pr/ Prt)0,25 Trong đó: 1: hệ số kể đến ảnh hởng chiều dài ống tới hệ số toả nhiệt 1=1 [2-15] K0 hệ số phụ thuộc vào Re K0 = 10,33 [2-16] SV: Đặng Trần Nghĩa 53 Đồ án tốt nghiệp Pr : chuẩn số Pran nớc muối Pr = C p 3349.3, 013.10 = = 18, 6886 0,54 Giả thiết chênh lệch nhiệt độ nớc muối thành thiết bị tiếp xúc với là: t1 =1,480C Nu= 10,33 1,48 18,68860,43.1= 53,8443 Do vậy, ta có hệ số cấp nhiệt: = N u 0,54 = 53,8443 = 881, 0892 ltd 0, 033 W/m2 độ Mật độ dòng nhiệt qua bề mặt tờng tiếp xúc với nớc muối là: q1 = t1 = 881,0892 1,48 = 1304,012 W/m2 Chênh lệch nhiệt độ thành bia non là: t2 = [8- (-1,566)]- t1- q1 r = 9,566 - 1,48 - 1304,012 1,2.10-3 = 6,5210C Nhiệt độ tờng tiếp xúc với dịch bia non là: 8- 6,521= 1,4790C nhiệt độ bia non có: Cp = 4090 J/kg.độ [1-181] = 1,731.10-3 N.S/m2 [1-105] = 0,551 W/m2.độ [1-155] Chuẩn số Pran dịch bia non nhiệt độ 1,4790C là: Prt = C p = 4090.1, 731.103 = 12, 7794 0,554 Suy ra: Pr 10, 024 = = 0,9317 Prt 12, 7994 Với t2 = 6,5210C ta có: Gr Pr= 6,054 1011 6,521= 1012 Chuẩn số Nuyxen đợc tính theo công thức: [2-24] N u = 0,15 ( Gr Pr ) 0,33 P r Prt 0,25 Nu = 0,15 ( 4.1012)0,33 0,9317 = 2005,2527 Hệ số cấp nhiệt phía dịch bia non: = Nu 0,552 = 2005, 2527 = 204,9814 W/m2 độ l 5, SV: Đặng Trần Nghĩa 54 Đồ án tốt nghiệp Nhiệt tải riêng phía dịch bia non: q2 = t2 = 204,9814 6,521 = 1336,684 W/m2 Sai số: q2 q1 1336, 684 1304, 012 100% = 100% = 2, 4% q2 1336, 684 Vậy chấp nhận giả thiết t1 = 1,620C ta có: 1 K = + 1, 2.103 + = 138, 645 204,9814 881, 0892 Từ tính đợc bề mặt truyền nhiệt: Q 1, 7445.109 F= = = 14, m2 3.K t. 138, 645.10, 205.86400 SV: Đặng Trần Nghĩa 55 Đồ án tốt nghiệp Phần VI: Tính chọn số thiết bị thiết bị khác I Công đoạn nấu I.1 Cân nguyên liệu I Nguyên liệu đợc cân cho mẻ nấu: Với lợng malt: 614,5 kg Do ta chọn cân đồng hồ mã 1000kg Với lợng gạo : 263,4kg Do ta chọn cân đồng hồ mã500kg Thời gian cân nguyên liệu cho mẻ nấu là: 10 phút I.2 Máy nghiền Malt II Lợng malt cần nghiền ngày: 614,5 = 3072,5 kg III Máy làm việc ca/ngày, ca Vậy lợng malt cần nghiền 1h là: 3072,5 = 512 kg/h 2.3 Hệ số sử dụng máy 0,7 Vậy suất máy nghiền: 512 = 732 kg/h 0, Chọn máy nghiền trục (4 trục): Năng suất 1000 kg/h I.3 Máy nghiền gạo IV Lợng gạo cần nghiền ngày là: 263,6 = 1318 kg V Máy làm việc ca ngày, ca Vậy lợng gạo cần nghiền là: 1318 = 220 kg/h 2.3 Hệ số sử dụng máy 0,7 Vậy suất máy nghiền: 220 = 314 kg/h 0, Chọn máy nghiền búa có suất 500 kg/h I.4 Máy lọc ép khung Chọn thiết bị lọc máy lọc ép khung bản, thiết bị có u điểm là: Năng suất lớn, ngày đêm lọc đến mẻ Chất lợng dịch đờng cao, hao tổn nớc rửa bã Dễ vận hành dễ thay Tính số khung: Lợng bã ớt thu đợc mẻ là: 160,13 = 800,65 kg Tỉ trọng bã gần tỉ trọng dịch đờng = 1,044.103 kg/m3 SV: Đặng Trần Nghĩa 56 Đồ án tốt nghiệp Vậy thể tích bã: V = 800, 65 = 0, 767 m3 1, 044.10 Chọn khung có kích thớc: 800x800x60 mm , bề dày 6mm VI Thể tích khoảng trống khung: 795 795 10-9 = 0,038 m3 Với hệ số sử dụng 0,7 thể tích khung số khung cần dùng là: 0, 767 = 29 0, 038.0, Số = số khung - = 28 I.5 Thiết bị xoáy lốc: Thiết bị có thân hình trụ, đáy côn Coi lợng bã bia có kích thớc không đáng kể so với lợng dịch đờng Lợng nớc bay trình nấu hoa 10%, tổn thất bơm nhỏ, Lợng dịch lại vào thùng: 1106, 78.5 = 5,3m3 1, 044.10 áp dụng công thức tính kích thớc cho hình trụ: D2 V= H chọn H = D Tính đợc: D= V 5,3 =3 = 1,8 m 3,14 Vậy H = D = 1,8 m I.6 Bơm Dùng bơm vận chuyển dịch từ nồi cháo sang nồi đờng hoá, sang thiết bị lọc, sang nồi nấu hoa sang thùng lắng lạnh nhanh, cuối bơm sang hệ thống lên men Tính công suất bơm quy chuẩn cho toàn hệ thống phân xởng nấu VII Thể tích dịch đờng mẻ nấu: 4763 lit VIII Hệ số sử dụng: 0,75 IX Thời gian bơm: 30 phút X Năng suất bơm: 0, 75 30 = 12, m / h 4763 60 Dùng bơm ly tâm có suất 12,7 m3/h I.7 Máy lạnh nhanh Tính kích thớc Trong trình lắng hao tổn dịch 0,8% Vậy lợng dịch vào máy lạnh: SV: Đặng Trần Nghĩa 57 Đồ án tốt nghiệp 1106, 78.5.0,992 = 5,5m3 1000 Thời gian làm việc tối đa 90 phút Hệ số sử dụng máy: 0,7 Vậy thể tích thiết bị cần dùng: V= 5,5.60 = 5, 2m3 / h 0, 7.90 Máy lạnh giàn làm lạnh có suất 5,2 m3/h Bề mặt truyền nhiệt a Vùng nớc lã: Nhiệt độ dịch vào: 900C Nhiệt độ dịch ra: 550C XI Nhiệt độ nớc vào: 250C XII Nhiệt độ nớc ra: 450C XIII Nồng độ dịch đờng 110Bx, có tỉ trọng 1,044.103 kg/m3 XIV Lợng dịch đờng G = 4,763.1,044.103 = 4,97.103 kg XV Nhiệt dung riêng (chất hoà tan: 0,34) C = 0,34.0,11+1.0,89 = 0,93 kcal/kg.độ Q = G.C (tc tđ) = 4,97.103.0,93(90-55) = 161321 kcal Với thiết bị làm lạnh kiểu tới có hệ số truyền nhiệt là: k = 1100 kcal/m3.h.độ Hiệu số nhiệt độ: t = F= tl tn 65 10 = = 29, 40 c tl 65 2,3.lg 2,3.lg tn 10 Q 161321 = = 5m3 k t 1100.29, b Vùng nớc muối: Nhiệt độ dịch vào: 550C Nhiệt độ dịch ra: 140C Nhiệt độ nớc muối vào: -50C Nhiệt độ nớc muối ra: 50C Lợng nớc muối cần dùng: Q = G C (tc-tđ) = 4,97 103 0,93 (55-14) = 189506 kcal t = 60 = 26,90 c 60 2,3.lg SV: Đặng Trần Nghĩa 58 Đồ án tốt nghiệp Hệ số truyền nhiệt nớc muối: K = 650 kcal/m3.h.độ Vậy bề mặt truyền nhiệt: F= Q 189506 = = 10,8m3 k t 650.26,9 II Công đoạn lên men II.1 Thiết bị gây men giống II.1.1 Thùng nhân giống cần dùng cho 1000 lit bia thành phẩm là: 107,358 lit Vậy lợng men giống cần dùng cho mẻ nấu là: 107,358 = 536,79 lit 0,54 m3 Vì mẻ nấu cho vào thùng lên men nên tính thiết bị cho mẻ: Hệ số đổ đầy thùng 0,75 nên thể tích thực thùng là: 0,54.5 = 3, 6m3 0, 75 Thiết bị thùng hình trụ vỏ, đáy nón làm thép không gỉ: 2 Chọn H = 1,2 D, h = 0,15D, V = D H + D h 4 Tính đợc: D= 4V 4.3, =3 1,35 3,14.1,35 D = 1,4m H = 1,68m h = 0,25m I.1.2 Thùng nhân giống cấp 1: Thể tích 1/5 thể tích thùng nhân giống cấp 2: V = 3, = 0, 72m3 Thiết bị thùng hình trụ vỏ, đáy nóng, làm thép không gỉ: V= D2 D2 H + h 4 Với H = 1,2 D, h = 0,15D Tính đợc: D= 4V 4.0, 72 =3 = 0,8m 1,35 3,14.1,35 Với H = 1,2D = 0,96m SV: Đặng Trần Nghĩa 59 Đồ án tốt nghiệp H = 0,15D = 0,12m II.1.3 Thùng rửa men: Lợng dịch đờng mẻ nấu: 1078,58 = 5367,9 lit Cứ 1000 lit thu đợc 8lit men Vậy lợng men đem rửa: 5367,9.8 = 43lit 1000 Hệ số sử dụng thùng: 0,8 Vậy thể tích thùng: 43/0,8 = 54 lit =0,054 m3 D2 V= H Chọn D = 1,5H Tính đợc: D= 4V 4.0,54 =3 = 0,3m 1,5 3,14.1,52 D = 1,5H = 0,45m Thể tích chỏm cầu không đáng kể II.1.4 Thùng hoạt hoá men: Nấm men sau rửa cần đợc bảo quản 40C Việc hoạt hoá nấm men đợc tiến hành trớc sử dụng từ 10 đến 20 để nấm men thích nghi dần với môi trờng lên men, để rút ngắn thời gian thùng lên men Men tái sử dụng cần dùng: 5.10,736 = 53,68 lit Lợng men cho vào nồi từ đến lit dịch đờng lạnh cho lit men sệt Vậy thể tích dịch đờng thùng là: 3.53,68 lit = 161,04 lit Tổng thể tích dịch thùng là: 161,04 + 53,68 = 214,72 lit Hệ số sử dụng thùng: 0,8 Vậy thể tích thùng là: V= 214, 72 = 268, 4lit = 0, 27 m3 0,8 Thiết bị thân thùng hình trụ đáy côn, vỏ làm thép không gỉ áp dụng: V= D2 D2 H+ h 4 Chọn H = 1,5D h = 0,15D Tính đợc: SV: Đặng Trần Nghĩa 60 Đồ án tốt nghiệp D= 4V 4.0, 27 =3 = 0, 2m 1, 65 3,14.1, 65 H = 0,3m h = 0,03m = 30mm II.1.5 Thùng thu hồi men: Cứ 1000 lit dung dịch men thu hồi đợc 20 lit tình khối Vậy 5637,9 lit thu hồi đợc 107 lit tinh khối Chọn H = 1,5D ( thiết bị hình trụ đáy bằng) V= D2 H Chọn H = 1,5D suy ra: D= 4V 4.0,107 =3 = 0, 4m 1,5 3,14.1,52 H = 0,6m II.2 Thiết bị lọc bia Lợng bia cần lọc ngày: V = 1030,64 = 25766 lit Mỗi ngày máy làm việc ca, ca Hệ số sử dụng máy 0,75 Vậy suất yêu cầu máy: V= 25766.103 = 3435,5 lít/h 0, 75.2.5 Chọn máy lọc khung làm hợp kim nhôm (hoặc thép) dùng bột trợ lọc diatomit, suất máy 4000 lit/h II.3 Thiết bị tàng trữ bia Lợng bia cần nạp CO2 ngày: 5.1015,18.5 = 25380 lit Năng suất máy hấp thụ CO2 với hệ số sử dụng: 0,8 Vậy suất máy: N= 25380 = 3172lit / h 0,8.2.5 Thiết kế với suất: 3500 lit/h Thiết bị tàng trữ bia đồng thời thùng hấp thụ CO Coi thể tích thiết bị 1/4 thể tích thùng lên men Do đó, thể tích thiết bị bão hoà CO là: 34,73/4 = 8,7 m3 SV: Đặng Trần Nghĩa 61 Đồ án tốt nghiệp Thùng hình trụ kiểu đứng đợc chế tạo thép X18H10T, có áo lạnh muối chạy xung quanh, chịu áp lực kg/cm2 Kích thớc thùng đợc xác định nhờ cồng thức: V= D2 D2 H+ h 4 Chọn H = 1,2D h = 0,15D Tính đợc: D= 4V 4.8, =3 =2m 1, 25 3,14.1, 25 Suy ra: H = 2,4 m; h = 0,3 m III Phân xởng hoàn thiện sản phẩm Bia đợc dùng 50% để chiết chai 50% dùng làm bia III.1 Đối với bia Với lợng bia 25000 lit/ngày Hiện thờng dùng bock có dung tích 25 lit Vậy số bock cần dùng ngày là: 13500/25 = 1500 III.1.1 Máy rửa bock Mỗi ngày làm việc ca, ca 3h, hệ số sử dụng máy 0,8 Vậy suất cần có máy: 500 = 104bock / h 0,8.2.3 Chọn máy làm việc song song, máy có suất 26 bock/h III.1.2 Máy chiết bốc XVI Lợng bia chiết bock ngày: 13500 lit XVII Mỗi ngày làm việc ca, ca 6h XVIII Hệ số sử dụng máy là: 0,8 Vậy suất yêu cầu: 13500 = 1406,3lit / h 0,8.2.6 Chọn máy có suất 1500 lit/h III.2 Đối với bia chai Chai qua công đoạn rửa đợc sấy khô sang thiết bị chiết chai, kiểm tra độ đầy dán nhãn Năng suất máy chiết chai cần thiết: XIX Lợng bia chiết chai ngày: 13500 lit SV: Đặng Trần Nghĩa 62 Đồ án tốt nghiệp XX Mỗi ngày làm việc ca, ca 6h XXI Hệ số sử dụng máy là: 0,8 Vậy suất yêu cầu: 13500 = 1406,3 lít/h 0,8.2.6 Chọn máy có suất 1500 lit/h SV: Đặng Trần Nghĩa 63 Đồ án tốt nghiệp Tài liệu tham khảo PTS Trần xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, kỹ s Hồ Lê Viên Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất tập I Nhà xuất Khoa học kỹ thuật-1978 PTS Trần xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, PTS Phạm Xuân Toản Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất tập II Nhà xuất Khoa học kỹ thuật-1999 GS.TS Nguyễn Bin Tính toán trình Thiêt bị công nghệ hoá chất thực phẩm tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật-1999 GS.TS Nguyễn Bin Tính toán trình Thiêt bị công nghệ hoá chất thực phẩm tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật-1999 Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đỗ Ngọc Cử, Đinh Văn Huỳnh Cơ sở trình thiết bị công nghệ hóa học tập 1, tập Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội-2000 PGS.TS Hoàng Đình Hoà Công nghệ sản xuất malt bia Nhà xuất Khoa học kỹ thuật-2000 Hồ Sởng Công nghệ sản xuất bia Nhà xuất Khoa học kỹ thuật-1992 Nguyễn Đức Lợi Hớng dẫn thiết kế hệ thống lạnh Nhà xuất Khoa học kỹ thuật-2002 Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ Kỹ thuật lạnh sở Nhà xuất Giáo dục-1996 10.Thực Phẩm Đại Cơng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội-1980 11 Hoá Sinh Công Nghiệp 12.Bùi Kỹ thuật sản xuất malt bia Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội-1994 SV: Đặng Trần Nghĩa 64 Đồ án tốt nghiệp Mục lục Trang Mở đầu .1 Phần I: tổng quan bia I Thành phần tính chất bia I.1 Thành phần bia I.2 Tính chất bia thành phẩm .2 II nguyên liệu II.1 nguyên liệu .3 II.1.1 Malt đại mạch II.1.2 Hoa houblon II.1.3 Nớc II.1.4 Nấm men II.2 Các chất phụ gia nguyên liệu thay II.2.1 Các chất phụ gia I.2.2 Nguyên liệu thay III Giá trị thực phẩm bia Phần II: Lựa chọn công nghệ sản xuất bia .7 I Đờng hoá nguyên liệu I.1 Phơng pháp đun sôi phần I.2 Phơng pháp đun sôi hai phần I.3 Phơng pháp đun sôi phần .8 II Lên Men Phần iii: sơ đồ thuyết minh dây chuyền sản xuất bia 10 I Sơ đồ Dây chuyền sản xuất bia 10 II Thuyết minh dây chuyền 10 Phần Iv: Tính cân vật liệu 14 I Tính lợng dịch đờng trớc lúc lên men 14 II Tính lợng gạo malt cần dùng 14 III Tính lợng hoa houplon sử dụng .15 IV Tính lợng bã malt bã hoa .15 IV.1 Tính lợng bã malt 15 IV.2 Tính lợng bã hoa .16 V Tính lợng nớc cần dùng để rửa bã malt 16 V.1 Tính lợng nớc cần dùng để nấu cháo .16 V.2 Tính lợng nớc cần dùng để đờng hoá nguyên liệu 16 V.3 Tính lợng nớc trình rửa bã .16 VI Tính lợng men cần sử dụng 17 Phần V: Tính toán số thiết bị 18 I Nồi nấu cháo 18 I.1 Tính kích thớc thiết bị 18 I.1.1 Đáy nắp thiết bị 18 I.1.2 Thân thiết bị 18 I.2 Tính bền cho thiết bị 18 I.2.1 Tính chiều dày thân chịu áp lực 19 I.2.2 Tính chiều dày đáy chịu áp lực .20 I.2.3 Tính chiều dày nắp chịu áp lực 21 I.2.4 Tính chiều dày thân chịu áp lực 23 I.2.5 Tính chiều dày đáy chịu áp suất 24 I.3 Tính cân nhiệt lợng bề mặt truyền nhiệt .25 I.3.1 Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 47oC lên 86oC 30 phút 26 I.3.2 Quá trình làm nguội dịch từ 86oC xuống 72oC 10 phút 26 I.3.3 Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 72oC lên 100 oC 20 phút .26 I.3.4 Tính bề mặt truyền nhiệt 26 II Nồi đờng hoá .27 I.1 Tính kích thớc thiết bị 27 I.1.1 Đáy nắp thiết bị 28 I.1.2 Thân thiết bị 28 SV: Đặng Trần Nghĩa 65 Đồ án tốt nghiệp I.2 Tính bề mặt truyền nhiệt 28 I.2.1 Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 37oC lên 52oC 20 phút: 29 I.2.2 Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 52oC lên 65oC 10 phút 29 I.2.3 Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 65oC lên 76 oC 10 phút .29 I.2.4 Tính bề mặt truyền nhiệt 29 III Nồi đun hoa .30 III.1 Tính kích thớc thiết bị 30 III.1.1 Đáy nắp thiết bị 30 III.1.2 Thân thiết bị 31 III.2 Tính bề mặt truyền nhiệt 31 III.2.1 Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 30oC lên 76oC 30 phút: 31 III.2.2 Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 76oC lên 100oC 30 phút 31 III.2.3 Quá trình đun sôi dịch 100oC 70 phút .31 III.2.4 Tính bề mặt truyền nhiệt .32 I Thiết bị lên men 32 I.1 Tính kích thớc thiết bị 33 I.1.1 Đáy thiết bị 33 I.1.2 Nắp thiết bị 34 I.1.3 Thân thiết bị 34 I.2 Tính bền cho thiết bị 35 I.2.1 Tính chiều dày thân thiết bị: 35 I.2.2 Tính chiều dày nắp thiết bị 37 I.2.3 Tính chiều dày đáy thiết bị 38 I.2.4 Tính chiều dày lớp bảo ôn .40 I.3 Tính nhiệt tổn thất môi trờng xung quanh giai đoạn lên men phụ 44 I.3.1 Tính lợng nhiệt tổn thất qua phần thiết bị đợc bảo ôn: [2-3] QTT1= K F t , W 44 I.3.2 Lợng nhiệt tổn thất qua phần thiết bị không đợc bảo ôn 44 I.3.3 Tổng lợng nhiệt tổn thất trình lên men phụ 46 I.4 Tính lợng nhiệt tổn thất giai đoạn lên men 46 I.4.1 Tính lợng nhiệt tổn thất qua phần thiết bị đợc bảo ôn: [2-3] 46 I.4.2 Lợng nhiệt tổn thất qua phần thiết bị không đợc bảo ôn: 48 I.4.3 Tổng lợng nhiệt tổn thất trình lên men 49 I.5 Tính lợng nhiệt toả lên men .49 I.6 Tính lợng nhiệt cần lấy để hạ nhiệt độ dịch đờng từ 140C xuống 20C: 50 I.7 Tính kết cấu áo nớc muối làm lạnh 50 Phần VI: Tính chọn số thiết bị thiết bị khác .56 I Công đoạn nấu .56 I.1 Cân nguyên liệu 56 I.2 Máy nghiền Malt .56 I.3 Máy nghiền gạo 56 I.4 Máy lọc ép khung .56 I.5 Thiết bị xoáy lốc: .57 I.6 Bơm 57 I.7 Máy lạnh nhanh 57 II Công đoạn lên men .59 II.1 Thiết bị gây men giống 59 II.1.1 Thùng nhân giống cần dùng cho 1000 lit bia thành phẩm là: 107,358 lit 59 I.1.2 Thùng nhân giống cấp 1: 59 II.1.3 Thùng rửa men: 60 II.1.4 Thùng hoạt hoá men: 60 II.1.5 Thùng thu hồi men: 61 II.2 Thiết bị lọc bia 61 II.3 Thiết bị tàng trữ bia 61 III Phân xởng hoàn thiện sản phẩm 62 III.1 Đối với bia 62 SV: Đặng Trần Nghĩa 66 Đồ án tốt nghiệp III.1.1 Máy rửa bock 62 III.1.2 Máy chiết bốc 62 III.2 Đối với bia chai .62 Tài liệu tham khảo .64 SV: Đặng Trần Nghĩa 67 [...]... sang máy dán nhãn (27) và đem bán ra thị trờng SV: Đặng Trần Nghĩa 13 Đồ án tốt nghiệp Phần Iv: Tính cân bằng vật liệu Để tính cân bằng vật liệu ta phải dựa vào: Công suất của Nhà máy là 6 triệu lít/năm, giả thiết rằng nhà máy hoạt động 240 ngày liên tục, mỗi ngày sẽ phải nấu 6000000/240 = 25000 lít Chọn phơng án 1 ngày nấu 5 mẻ, lợng bia xuất xởng cho 1 mẻ nấu là 25000/5 = 5000 lít Sản lợng bia xuất. .. hàm lợng CO2 trong bia dạt chỉ tiêu 2-4g/lít Thì bia đợc bơm sang phân xởng đóng gói Một phần bia đợc chiết bock từ máy chiết bock (23) để cho ra sản phẩm bia hơi bán ra thị trờng Một phần bia đợc bơm sang máy chiết chai Dây chuyền đóng chai SV: Đặng Trần Nghĩa 12 Đồ án tốt nghiệp hoạt động nh sau: Vỏ chai đợc rửa trong máy rửa chai (24) rồi chuyển qua máy chiết chai (25) ở đây bia đợc chiết vào chai... các bản và đợc dẫn ra khỏi máy lọc đa sang thiết bị trữ bia tơi Bia sau lọc đợc gọi là bia tơi có nồng độ cồn theo yêu cầu công nghệ khoảng 50 đợc trữ trong thiết bị chứa bia tơi ở nhiệt độ khoảng 00C Hàm lợng CO2 hoà tan trong bia tơi lúc này cha đạt đến hàm lợng cần thiết vì vậy ta cần bổ sung CO2 vào bia Quá trình hấp thụ CO2 đợc thực hiện ngay trong thiết bị tàng trữ bia với áp lực khoảng 1.6-1.7... đợc hạ đồng đều xuống 0-20C, quá trình lên men phụ coi nh đợc bắt đầu Sau 6-8 ngày, lên men phụ kết thúc, cặn men đợc tháo ra ngoài Bia non tạo thành đợc bơm chuyển sang máy lọc (20) để loại bỏ các chất lơ lửng ra khỏi bia Các chất này bao gồm: Các tế bào nấm men còn sót lại, các hạt phân tán cơ học, các dạng keo, các phức chất kết lắng của prôtêin, polyphenol, Thiết bị sử dụng để lọc bia là loại thiết. .. I.1.3 Thân thiết bị Thân thiết bị đợc thiết kế theo kiểu thân trụ hàn Trên thân có cửa vệ sinh, kích thớc 350x450mm và có 2 ống: Một để lấy mẫu (d=30mm) và một để đặt ống nhiệt kế (d=10mm) Thể tích của thân thiết bị là: Vt = V - Vđ - Vn = 34,73- 3,5- 2,515 = 28,72 m3 Chiều cao thân thiết bị là: H= 4 Vt 4 28, 72 = = 5, 4m 2 D 3,14 2, 6 2 SV: Đặng Trần Nghĩa 34 Đồ án tốt nghiệp I.2 Tính bền cho thiết bị... = = 7,82 m2 K t 1000 38, 25 I Thiết bị lên men Theo kết quả tính toán ở phần IV tổng thể tích dịch đờng và men đa vào thiết bị lên men là 1073,58 1,1= 1180,94 lít Chọn phơng án 1 ngày nấu 5 mẻ nh nhau, toàn bộ lợng dịch đờng đó đa vào lên men trong 1 thùng, lợng bia thu đợc từ thùng này sau quá trình lên men đúng bằng năng suất của nhà máy 25000 lít/ngày Với phơng án này thì tổng thể tích của dịch... bảo chất lợng bia theo yêu cầu công nghệ thờng sử dụng chất trợ lọc Diatomit theo 2 dạng: Thô và tinh Đầu tiên dạng thô đợc hoà vào nớc sau đó bơm tuần hoàn trong thiết bị để tạo thành lớp phủ kín giấy lọc Tiếp theo trộn dạng tinh và dạng thô theo tỉ lệ rồi bơm vào thiết bị để đồng nhất lớp lọc và ổn định chất lợng bia sau lọc Bia đợc chuyển vào các khung của máy lọc Dới áp suất tăng dần, bia trong đợc... tính dựa trên năng suất bia thành phẩm và các tổn hao trong các giai đoạn Chọn đơn vị tính là 1000 lít bia thành phẩm I Tính lợng dịch đờng trớc lúc lên men Lợng bia tổn thất khi chiết xuất xởng là 1% Vậy lợng bia đã bão hoà CO2 là: 1000/(1- 0,01)= 1010,10 lít Lợng bia tổn thất trong quá trình sục CO2 là 0,5% Vậy lợng bia trớc khi sục CO2 là: 1010,10/(1- 0,005)= 1015,18 lít Lợng bia tổn thất trong quá... Nghĩa Dt h + 0 4 sin 35 33 Đồ án tốt nghiệp S = 3,14 2, 6 2, 6 0, 04 + = 4, 79m 2 0 2 4 sin 55 Thể tích đáy: Vd = Dt 4 Vd = 3,14 2 D h + t tg 550 6 2, 62 2, 6 0, 04 + tg 550 = 3,5m3 4 6 I.1.2 Nắp thiết bị Nắp thiết bị đợc thiết kế theo kiểu elip có gờ, chiều cao gờ là 40 mm, trên đỉnh nắp có đặt ống thoát khí và đo áp suất khí trong thiết bị, đờng kính ống là d=30mm... với lợng dịch cần lên men Vậy ta có lợng sữa men đa vào là: 1073,58 0,01= 10,736 lít SV: Đặng Trần Nghĩa 17 Đồ án tốt nghiệp Phần V: Tính toán một số thiết bị chính I Nồi nấu cháo I.1 Tính các kích thớc cơ bản của thiết bị Theo phần tính cân bằng sản phẩm, lợng dịch ở nồi cháo tính cho 1000 lít bia thành phẩm là: 387,87 kg Do đó khối lợng dịch cháo của 1 mẻ nấu là: 5 387,87= 1939,35 kg Tỉ trọng dịch: