Đang tải... (xem toàn văn)
Malt đại mạch là hạt đại mạch nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm xác định. Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng so với các loại malt khác. Dùng malt đại mạch trong sản xuất bia có 2 mục đích chính vừa là nguyên liệu vừa là tác nhân đường hoá vì nó cho một tỉ lệ enzym cân đối thích hợp cho công nghệ sản xuất bia, ngoài ra vỏ malt đại mạch dai nên nghiền ít nát và tạo lớp trợ lọc rất xốp.
ĐẶT VẤN ĐỀ Bia loại đồ uống có độ cồn thấp ưa chuộng nước ta giới Bia có màu sắc, hương vị đặc trưng dễ dàng phân biệt với loại đồ uống khác Được sản xuất từ nguyên liệu malt, hoa houblon nước, khơng loại nước giải khát bia đem lại giá trị dinh dưỡng định Trong năm gần đây, ngành cơng nghiệp thực phẩm nói chung ngành cơng nghiệp sản xuất bia nói riêng nước ta có diện mạo Nhu cầu uống bia người ngày tăng nhanh, công nghệ sản xuất bia có bước nhảy vọt Nhiều cải tiến cơng nghệ áp dụng vào sản xuất bia, nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu thiết bị sử dụng, mang lại hiệu kinh tế cao Ngày ngành sản xuất bia Việt Nam nhà máy bia liên doanh hay hãng bia nước ngồi khơng ngừng mở rộng, cải tiến, xây dựng nhà máy phù hợp nâng cao chất lượng sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu nói chung với xu hướng cạnh tranh chiếm lĩnh thị trường Bia đen nhập vào thị trường Việt Nam vào đầu thập niên 90 với nhãn hiệu lúc Giuinness Dù bia vàng sản phẩm truyền thống, bia đen mang lại chút sành điệu cho người tiêu dùng, chí trở thành ưu cho thương hiệu tham gia thị trường Sản phẩm ngày khẳng định mạnh thị trường Việt Nam Trong đồ án em xin trình bày thiết kế phân xưởng sản xuất bia đen với suất 19,8 triệu lít/ năm I TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA ĐEN Nguyên liệu dùng để nấu bia đen gồm: malt đại mạch, hoa houblon nước Ngồi có ngun liệu thay gạo 1.1 Malt đại mạch Malt đại mạch hạt đại mạch nảy mầm điều kiện nhiệt độ độ ẩm xác định Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng so với loại malt khác Dùng malt đại mạch sản xuất bia có mục đích vừa ngun liệu vừa tác nhân đường hố cho tỉ lệ enzym cân đối thích hợp cho cơng nghệ sản xuất bia, vỏ malt đại mạch dai nên nghiền nát tạo lớp trợ lọc xốp Trong sản xuất bia đen sử dụng hai loại malt malt vàng malt đen Trong sản xuất malt vàng malt đen Để thu malt màu sáng người ta thường ươm mầm nhiệt độ không vượt 18oC Để sản xuất malt đen người ta ươm mầm nhiệt độ cao không 23÷25oC [5, 7] Đặc điểm malt vàng có màu vàng sáng, vị nhẹ hương thơm dịu Hình 1: Malt vàng Hình 2: Malt đen Đặc điểm lớn malt đen có màu nâu sẫm, có hương vị đậm, có độ nhớt cao, khả giữ tạo bọt lớn Nguyên nhân đặc điểm malt đen có hàm lượng chất chiết hoà tan cao, hàm lượng melanoid nhiều Yêu cầu chất lượng malt thành phẩm: [1, 3] - Có mùi thơm đặc trưng malt, có vị ngọt, có màu sáng đều, khơng có mùi vị lạ, không mốc không hôi thối - Độ sạch: không tạp chất, hạt khơng bị vỡ khơng có hạt bị bệnh, hạt vỡ tối đa 0,5%, hạt bị bệnh tạp chất khác tối đa 1%, - Độ ẩm malt vàng không 5%, malt đen không 4% - Độ chiết malt: malt vàng: 75 – 82%, malt đen: 80 – 86% - Trọng lượng khơ tuyệt đối: 37 ÷ 40g/1000 hạt - Dung trọng: 680 ÷ 750 g/l 1.2 Hoa houblon Hình 3: hình ảnh hoa houblon Hoa houblon nguyên liệu công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khă tạo bọt giữ bọt bia, làm tăng độ bền keo ổn định thành phần sinh học sản phẩm Thành phần hoa houblon gồm nhiều chất khác chất có giá trị quan trọng nhựa houblon, tannin tinh dầu Trong sản xuất bia người ta bổ sung dạng hoa viên cao hoa 1.3 Nước Hình 4: hình ảnh nước Nước nguyên liệu để sản xuất bia Vì nước đưa vào sản xuất bia phải đạt yêu cầu định Nước thực chất dung dịch loãng muối dạng ion Nhóm cation chiếm nhiều Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Mn2+,… nhóm anion chủ yếu OH-, HCO3-, CO32-, SO42-… Hàm lượng muối nước khác nên ảnh hưỏng chúng tiến trình cơng nghệ khác Trong nước có Fe làm bia tanh, Mn làm bia đắng, Ca, Mg, Na làm bia có vị chát Nước dùng sản xuất bia cần phải xử lý để đạt tiêu chuẩn sau: [ 1, 71] − Tiêu chuẩn vật lý: suốt, không mùi, không vị − Tiêu chuẩn vi sinh vật: số E.coli − Tiêu chuẩn hoá học: + Ca2+ – đến 200 – 250 mg/l + Mg2+ – đến 80 – 100 mg/l + Na+ 15 – 20 mg/l theo Na2O + Fe2+ 0,2 – 0,5 mg/l + Mn2+< 0,05 mg/l + Cl < 75 – 150 mg/l 2+ CO3 D = 0,42 m => h1= h= × 0,42 = 0,56 m; h2= m3 0,42 = 0,071 m 0,42 − 0,05 × = 0,32 m Chiều cao toàn thiết bị: H = h1 + h +h2 = 0,071 + 0,56 + 0,32 = 0,95 m Số lượng : thùng Nuôi cấy cấp Chọn thiết bị nuôi cấy giống thiết bị lên men, chứa 250 lít Chọn hệ số chứa đầy thùng ϕ = 0,5 Thể tích thiết bị : V = 250 = 500 0, Từ (*) suy ra: D = 0,72 m; h= h 1= lit = 0,5 m3 0, 72 = 0,12 × 0, 72 = 0,96 m; h2= m; 0, 72 − 0, 05 × = 0,58 Chiều cao tồn thiết bị: H = h1 + h +h2 = 0,12 + 0,96 + 0,58 = 1,66 m Số lượng: thùng Nuôi cấy cấp Lượng men giống cần ni cấy: 634,76 lít Chọn hệ số chứa đầy thùng ϕ = 0,65 Thể tích thiết bị : V= 634,76 0,65 =976,55 lít=0,976 m3 Từ (*) suy ra: D = 0,9 m h1= h2= h= 0,9 = 0,15 m 0,9 − 0,05 0,9 =0,74 m =1,2 m Chiều cao toàn thiết bị: H = h1 + h +h2 = 0,15 + 1,2 + 0,74 = 2,09 m Số lượng : thùng 5.15 Tank rửa men bảo quản men dùng lại Chọn tank chứa men có thơng số kỹ thuật: +Đường kính D m +Chiều cao trụ H = 3D +Nắp hình chỏm cầu, chiều cao nắp h1 = 0,15D +Đáy hình nón có góc nhọn α = 70°C, chiều cao h2 Lượng men thu thường khoảng 2% so với lượng dịch lên men Dịch lên men tank 71,22 m3, chọn thu men ngày đưa xử lý V = 2% × 71,22 = 1,42 m3 Hệ số đổ đầy 0,8, ta có: Vt= 1,42 = 0,8 1,78 m3 Cơng thức tính thể tích thùng: πD πD H+ × h1 4 Vt = Vậy từ cơng thức ta có: D D D tg α = tg 70 o = 2,747 = 1,37D 2 h2= Vt= πD πD πD 1,37 3D + 1,37D = (3 + ) = 2,7 D 4 3 D= 1,78 2,7 =0,87 m +Đường kính thùng D = 0,87 m +Chiều cao trụ H = 3D = 2,61 m +Chiều cao nắp h1 = 0,13 m +Chiều cao đáy h2 = 1,19 m +Số lượng tank: tank Hệ thống CIP phân xưởng lên men Hệ thống gồm thùng: + Thùng 1: NaOH 0,1% + Thùng 2: HNO3 0,1% + Thùng 3: Nước sát trùng P3 + Thùng 4: Nước nóng + Thùng 5: Nước lạnh Hệ thống CIP phân xưởng lên men: Hệ thống CIP tính 5% so với thể tích thùng lên men Mỗi thể tích thùng lên men 71,22 m3 Hệ số sử dụng thùng CIP 0,8 Vậy thể tích thùng CIP là: (71,22.0,05):0,8 = 4,45 m3 ⇒Thể tích thùng CIP 4,45 : = 0,89 m3 Dựa vào thể tích thực thùng ta chọn thùng CIP thiết bị thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H, đáy đỉnh hình chỏm cầu có chiều cao h1, h2 Thùng chế tạo thép không gỉ - Chọn H = 1,5D h1 = h2 = 0,15D - Thể tích nồi tính theo cơng thức: V = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh 2.h π π D H + D2 h + V= V = 1,3.D2 = 0,89 m3 Suy ra: D =0,83 m - Khi : H = 1,24 m h1 = h2 = 0,12 m - Chiều cao tổng là: H + h1 + h2 = 1,36 m 5.16 Hệ thống chiết chai hoàn thiện sản phẩm Lượng bia chai vào chiết tối đa ngày : 67118,64 lít Bia chiết vào chai dung tích 0,5 lít Vậy số chai cần dùng : 67118,64 : 0,5 = 134237,28 tức 134238 chai Mỗi ngày máy làm việc 24 Hệ số sử dụng máy 80% Vậy suất máy là: 134238 : (24.0,8 ) = 6992 chai/h Chọn máy chiết rót nhãn hiệu BAP – 10 với thông số kỹ thuật: + Năng suất : 10000 chai/h + Đầu rót chai : 24 đầu + Cơng suất truyền động : kW + Kích thước máy : 1820 x 1620 x 2290 mm + Khối lượng : 2000 kg * Máy rửa chai: Trên sở chọn máy chiết chai ta chọn máy rửa chai có đặc tính sau : Năng suất trung bình : 10.000 chai/h Công suất bơm : 15 Kw Tiêu hao nước : 8.800 lít/h Tiêu hao : 400 kg/h Thiết bị đóng nắp Chọn máy đóng nút nhãn hiệu A* với thông số kỹ thuật: + Năng suất : 10000 chai/h + Số mâm đóng : 10 mâm + Công suất truyền động : KW + Kích thước máy : 1020 x 860 x 2454 mm + Khối lượng : 850 kg Thiết bị trùng Chọn máy trùng kiểu Atlantico với thông số kỹ thuật: + Năng suất : 10000 chai/h + Cơng suất động : 22 kW + Kích thước : 8620 x 2700 x 2600 mm + Khối lượng : 9400 kg + Vận tốc chai máy : ÷ 10 m/h + Số lượng chai máy : 41800 chai Thiết bị dán nhãn Chọn máy dán nhãn mạng hiệu BÝB với thông số kỹ thuật + Năng suất : 4500 ÷ 10000 chai/h + Số lần dán :2 + Công suất truyền động : kW + Công suất bơm : 1.7 kW + Kích thước nhãn : dài 50 ÷ 105 mm ; rộng 50 ÷ 110 mm + Kích thước thiết bị : 3280 x 1100 x 1268 mm + Khối lượng : 1065 kg Băng tải chai két Chọn băng tải chai két có suất 10000 chai/h + Băng tải két có kích thước: 7500 x 600 x 800 mm + Băng tải chai có kích thước: 15000 x 200 x 1000 mm Máy dở chai cho chai vào két Chọn máy có nhãn hiệu Meyer Ý sản xuất Mỗi loại máy với thông số sau: + Máy dỡ chai : kích thước : 2000 x 500 x 1000 mm Công suất động điện : 3kW + Máy cho chai vào két : kích thước Cơng suất động điện : 1500 x 500 x 1000 mm : 4,95 kW 5.17.1 Bơm phân xưởng nấu Bơm từ nồi gạo sang nồi malt Thể tích dịch bột gạo mẻ : 3,287 m3 Chọn thời gian bơm mẻ phút Năng suất cần làm việc bơm : N= 3,287.60 =32,87 m3/h Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu : BUH – 40 Với thông số kỹ thuật sau : + Năng suất : 40 m3/h + Áp suất làm việc : 0,2 Mpa + Tốc độ quay : 2910 vòng/phút + Chiều cao bơm lên :8m + Đường kính ống hút, đẩy : 48/48 mm + Kích thước : 1055 x 410 x 738 mm + Công suất động : kw + Số lượng : bơm Bơm từ nồi malt sang nồi lọc Thể tích dịch đường nồi malt : V = 13,9 m3 Thời gian bơm dịch lọc là: 25 phút Năng suất cần làm việc bơm : N= 13,9.60 25 =33,37 m3/h Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu : BUH – 40 Với thông số kỹ thuật sau : + Năng suất : 40 m3/h + Tốc độ quay : 2910 vòng/phút + Chiều cao bơm lên :8m + Đường kính ống hút, đẩy : 48/48 mm + Kích thước + Khối lượng : 1055 x 410 x 738 mm : 210 kg + Công suất động : kw + Số lượng : bơm Bơm từ nồi lọc sang nồi houblon hóa Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu IR40-125C với thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 30 m3/h + Chiều cao bơm lên : 12,5 m + Đường kính ống hút, đẩy : 80/65 mm + Kích thước + Khối lượng : 415 x 210 x 252 mm : 31 kg + Công suất động : 1,5 kw + Số lượng : bơm Bơm từ nồi houblon sang nồi lắng xoáy Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu IR65-125D với thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 40 m3/h + Chiều cao bơm lên : 11,9 m + Đường kính ống hút, đẩy : 80/65 mm + Kích thước + Khối lượng : 470,5 x 280 x 340 mm : 41 kg + Công suất động : kw + Số lượng : bơm Bơm từ nồi lắng xoáy đem làm lạnh nhanh Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu IR32-160NB với thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 35 m3/h + Chiều cao bơm lên : 23 m + Đường kính ống hút, đẩy : 50/32 mm + Kích thước + Khối lượng : 503 x 240 x 292 mm : 55 kg + Công suất động : kw + Số lượng : bơm Bơm vệ sinh nhà nấu Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu IR32-250E với thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 20 m3/h + Chiều cao bơm lên : 59 m + Đường kính ống hút, đẩy : 50/32 mm + Kích thước + Khối lượng + Cơng suất động : 522 x 320 x 405 mm : 66 kg : 7,5 kw + Số lượng : bơm 5.17.2 Bơm phân xưởng lên men – lọc Bơm bia lọc Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu IR50-125C với thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 35 m3/h + Áp suất làm việc : 0,2 Mpa + Chiều cao bơm lên : 15,2 m + Đường kính ống hút, đẩy : 65/50 mm + Kích thước + Khối lượng : 446,5 x 240 x 292 mm : 38 kg + Công suất động : 2,2 kw + Số lượng : 22 bơm Bơm bia từ tank TBF chiết Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu IR40-200C với thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 30 m3/h + Chiều cao bơm lên : 33,5 m + Đường kính ống hút, đẩy : 65/40 mm + Kích thước + Khối lượng : 523,5 x 265 x 340 mm : 50 kg + Công suất động : kw + Số lượng : bơm Bơm vệ sinh khu lên men lọc Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu IR32-250A với thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 20 m3/h + Chiều cao bơm lên : 88,4 m + Đường kính ống hút, đẩy : 50/32 mm + Kích thước + Khối lượng : 663,5 x 320 x 405 mm : 100 kg + Công suất động : 17 kw + Số lượng 5.18 Tính Bunke chứa liệu : bơm Bunke có dạng hình trụ, đáy hình nón cụt có góc nghiêng α=60o, làm thép, chọn hệ số chứa đầy φ=0,85 Thể tích bunke: V=VT+VN= Trong đó: V: thể tích bunke VT: thể tích phần hình trụ: VT= VN: thể tích phần hình nón: VN= m: khối lượng nguyên liệu cần xử lý, kg : khối lượng riêng nguyên liệu, kg/m3 Với: d đường kính ống tháo liệu Mà: h1=tgα Chọn h2=1,3D d=0,2 m h=0,3 m Suy ra: V=tgα (1) 5.18.1 Bunke chứa malt Lượng malt cần chứa mẻ là: 2221,656 kg Khối lượng riêng malt: 560 kg/m3 Thể tích thực bunke: V=4,67 m3 Từ (1) ta có: V=4,67 m3 Suy ra: đường kính phần hình trụ: D=1,55 m Đường kính ống tháo liệu: d=0,2 m Chọn chiều cao ống tháo liệu: h=0,3 m Chiều cao phần hình trụ: h2=2,015 m Chiều cao chóp: h1=1,17 m Vậy chiều cao bunke chứa: H=h1+h2+h=1,17+2,015+0,3=3,485 m Số lượng: bunke chứa malt trước nghiền bunke chứa malt sau nghiền 5.18.2 Tính bunke chứa gạo Lượng gạo cần dùng 1mẻ là: 555,414 kg Khối lượng riêng gạo: =1100 kg/m3 Thể tích thực bunke: V=0,59 m3 Từ (1) ta có: V=tgα=0,59 Suy ra: Đường kính phần hình trụ: D=0,79 m Đường kính ống tháo liệu: d=0,2 m Chọn chiều cao ống tháo liệu: h=0,3 m Chiều cao phần hình trụ: h2=1,027 m Chiều cao chóp: h1=0,51 m Vậy chiều cao xilo chứa: H=h1+h2+h=0,51+1,027+0,3=1,837 m Số lượng: bunke − bunke chứa gạo trước nghiền − bunke chứa gạo sau nghiền 5.19 Gàu tải Thiết bị vận chuyển nguyên liệu phân xưởng ta dùng gầu tải để vận chuyển nguyên liệu lên cao theo phương thẳng đứng phương nghiêng Gầu tải làm việc ngày mẻ, mẻ làm việc 50 phút Lượng malt dùng ngày lớn nhiều so với lượng gạo nên ta tính suất gầu tải theo lượng malt cần vận chuyển Lượng bột malt mẻ nấu cần vận chuyển là: 2169,268 kg Năng suất gầu tải tính theo mẻ là: x 0,8 Trong đó: M lượng malt cần vận chuyển mẻ T thời gian vận chuyển malt cần 1h 0,8 hệ số sử dụng gầu tải Năng suất = = 2082,497 kg/h Vậy ta chọn gầu tải có thơng số kỹ thuật sau: Năng suất: tấn/h Vận tốc gầu: m/s Kích thước gàu tải: LWH: (440 200 8000)mm Cơng suất: 1,1 kW Model: BL-200 Kích thước gàu: (180 125 120)mm Lượng gạo mẻ nấu cần vận chuyển là: 570,318 kg Năng suất gầu tải tính theo mẻ là: x 0,8 Năng suất = =547,505 kg/h Vậy ta chọn gầu tải có thông số kỹ thuật sau: Năng suất: tấn/h Vận tốc gầu: m/s Kích thước gàu tải: LWH: (250 150 8000)mm Công suất: 0,75 kW Model: BL-150 Kích thước gàu: (115 80 100)mm Số lượng: gầu tải vận chuyển malt gầu tải vận chuyển gạo Bảng tổng kết thiết bị dùng phân xưởng: STT Tên thiết bị Kích thước (mm) Số Lượng Thiết bị làm 1842 x 1190 x 1373 2 Máy nghiền malt 1000 x 600 x 3160 Máy nghiền gạo 800 x 400 x 700 Nồi nấu gạo D =2000 , H =2310 Nồi nấu malt D=3100 , H =3585 Thùng lọc đáy D=4540 , H =2480 Thiết bị houblon hóa D=3430, H=3970 Thiết bị lắng xoáy D=2640 , H =4160 Thiết bị làm lạnh nhanh 2400 x 470 x 1084 10 Tank chứa bã nguyên liệu D=2400 , H=5690 11 Hệ thống CIP nhà nấu D =1050 , H =1860 12 Tank lên men D =3740, H =16840 22 13 Thiết bị lọc bia D=1300, H=3700 14 Tank chứa bia thành phẩm D =3000, H =11700 Thiết bị Nuôi cấy cấp 15 nuôi cấy nấm Nuôi cấy cấp men Nuôi cấy câp D =420 , H =950 D = 720, H = 1660 D =900 , H =2090 16 Tank rửa men bảo quản men D =870 , H =3930 18 Thiết bị rửa chai 6000 x 2380 x 2700 19 Thiết bị chiết chai 1820 x 1620 x 2290 20 Thiết bị đóng nắp 1020 x 860 x 2454 21 Thiết bị trùng 8620 x 2700 x 2600 22 Thiết bị dán nhãn 3280 x 1100 x 1268 23 Băng tải chai 15000 x 200 x 1000 24 Băng tải két 7500 x 600 x 800 25 Máy dỡ chai 2000 x 500 x 1000 31 Máy trùng 10000 x 2500 x 1800 33 Silo chứa malt D = 5730, H = 23701 35 Silo chứa gạo D = 3700, H = 13213 36 Gàu tải 39 Bơm 41 ... Trong sản xuất bia đen sử dụng hai loại malt malt vàng malt đen Trong sản xuất malt vàng malt đen Để thu malt màu sáng người ta thường ươm mầm nhiệt độ không vượt 18oC Để sản xuất malt đen người ta... màu caramen: dùng để điều chỉnh màu III QUY NGHỆ Gạo TRÌNH CƠNGMalt đen SẢN XUẤT BIA ĐEN 3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất bia đen Nước Làm Làm Nghiền Nghiền Hồ hoá Đường hoá Malt lót Lọc Hoa houblon... trữ, ổn định bia bão hòa CO2 Mục đích: Tăng chất lượng cảm quan bia, chống oxy hóa, chống kết lắng, tăng thời gian bảo quản bia, ổn định thành phần bia Quá trình tàng trữ, ổn định bia bão hòa