Thiết kế nhà máy bia công suát 75 triệu lit

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG SẢN PHẨM 3.1. Thông số ban đầu Năng suất thiết kế 75 triệu lít/năm bao gồm bia chai 50 triệu lít/năm và bia lon 25 triệu lít/năm. Nồng độ dịch lên men là 120Bx Men giống được cấy vào theo tỷ lệ là 10% so với dịch trước lên men Chế phẩm enzym Termamyl 120L chiềm tỷ lệ 0,1% so với lượng nguyên liệu thay thế là đại mạch Tổn thất qua các công đoạn: Tổn thất do nghiền: 2% Tổn thất do nấu, đường hóa, lọc: 2,5%. Tổn thất do lắng: 2,5% Tổn thất do làm lạnh nhanh: 1% Tổn thất do quá trình lên men chính: 2,5% Tổn thất do quá trình lên men phụ: 2% Tổn thất do lọc: 1,5% Tổn thất do bão hòa CO2: 0,5% Tổn thất do chiết chai: 4% Tổn thất do chiết lon : 2% 3.2. Tính toán lượng nguyên liệu để sản xuất 1000 lít bia 120Bx. 3.2.1. Tổn thất qua các quá trình Tổn thất trong quá trình chiết chai là 4%. Lượng bia trước khi chiết là : 1000x = 1041,67 (lít) Tổn thất trong quá trình bão hòa CO2 là 0,5%. Lượng bia trước bão hòa là: 1041,67 x = 1050,75 (lít) Tổn thất trong quá trình lọc là 1,5%. Lượng bia trước lọc là: 1050,75 x = 1066,75 (lít) Tổn thất trong quá trình lên men phụ là 2%. Lượng bia non là: 1066,75 x = 1088,52 (lít) Tổn thất trong quá trình lên men chính là 2,5% Lượng dịch trước lên men là: 1088,52 x = 1116,43 (lít) Tổn thất trong quá trình lạnh nhanh là 1%. Lượng dịch trước lạnh nhanh là: 1116,43 x = 1127,71 (lít) Tổn thất do lắng xoáy là 2%. Lượng dịch trước lắng xoáy là: 1127,71 x = 1150,72 (lít) Dịch đường 120Bx có tỷ trọng là 1,048 kg/l. Khối lượng dịch đường là: 1150,72 x 1,048 = 1205,95 kg 3.2.2. Tính nguyên liệu sản xuất bia chai 120Bx Nguyên liệu sử dụng sản xuất bia chai 120Bx là + Malt: 60% + Đại mạch: 30% + Đường kính tinh luyện: 10% 3.2.2.1. Tính lượng dịch tạo ra từ 100 kg nguyên liệu ban đầu. Tổn thất do nghiền 2%. Lượng bột thu được sau nghiền là: Malt: 60 x ( 98/100) = 58,80 kg Đại mạch: 30 x (98/100) = 29,40 kg Đường tinh luyện: 10 kg Lượng chất khô trong từng nguyên liệu: Malt có độ ẩm 8%, lượng chất khô trong malt là 58,80 x = 54,10 kg Đại mạch có độ ẩm 10,5%, lượng chất khô trong đại mạch là: 29,40 x = 26,31 kg Đường có độ ẩm 0,04% lượng chất khô là coi như bằng 10 kg. Độ hòa tan thực tế của từng nguyên liệu: Malt có độ hòa tan là 70%, lượng chất khô hòa tan: 54,10 x 70/100 = 37,87 kg - Đại mạch có độ hòa tan 69,7%, lượng chất khô hòa tan: 26,31 x 69,7/100 = 18,34 kg Tổn thất trong cả quá trình nấu là 2,5%. Lượng chất khô thu được trong dịch là: Malt: 37,87 x = 36,92 kg Đại mạch: 18,34 x = 17,88 kg Đường: 10 x = 9,75 kg Lượng dich 120Bx do từng loại nguyên liệu tạo ra: - Malt: 36,92 x 100/12 = 307,67 kg - Đại mạch: 17,88 x 100/12 = 149 kg - Đường: 9,75 x 100/12 = 81,25 kg Vậy lượng dich đường do 100 kg nguyên liệu tạo ra là: 307,67 + 149 + 81,25 = 537,92 kg Như vậy, lượng nguyên liệu để sản xuất 1000 lít bia chai 120Bx hay 1205,95 kg dịch đường 120Bx là: x 100 = 224,19 kg Trong đó: Malt: 224,19 x 60% = 134,51 kg Đại mạch: 224,19 x 30% = 67,26 kg Đường: 224,19 x 10% = 22,42 kg 3.2.2.2.Tính toán lượng bã tạo ra khi sản xuất 1000l bia - Tổn thất do nghiền là 2% - Hiệu suất hòa tan của malt: 92% - Hiệu suất hòa tan của đại mạch: 70% - Độ ẩm của malt: 8% - Độ ẩm của đại mạch: 10,5% Lượng malt và đại mạch sau nghiền: Malt: 134,51 x = 131,82 kg Đại mạch: 67,26 x = 65,92 kg Lượng chất khô hòa tan vao trong dịch đường là; Malt: 131,82 x 92% = 121,27 kg Đại mạch: 65,92 x 70% = 46,14 kg Lượng bã khô là: (131,82 + 65,92) – ( 121,27 + 46,14) = 30,33 kg Bã ướt có độ ẩm 80%. Vậy lượng bã thực tế là: 30,33 x = 37,91 kg. Lượng nước trong bã: 37,91 – 30,33 = 7,58 kg 3.2.2.3. Tính lượng hoa và men sử dụng - Lượng hoa sử dụng:( g/ lít bia thành phẩm) + Cao hoa: 0,1 g/l + Hoa viên 10%: 0,4 g/l + Hoa thơm 6%: 0,4 g/l Vậy lượng hoa sử dụng cho 1000l bia là: + Cao hoa: 0,1 x 1000 = 100g + Hoa viên 10%: 0,4 x 1000 = 400g + Hoa thơm 6%: 0,4 x 1000 = 400g - Lượng men sử dụng bằng 10% lượng dịch đi lên men. Vậy lượng men cần sử dụng để sản xuất ra 1000l bia là: 1116,43 x 10% = 111,64 (lít) 3.2.2.4. Tính lượng nước sử dụng trong quá trình nấu - Lượng nước tại nồi hồ hóa. Tỷ lệ bột/nước = 1:4. Vậy lượng nước sử dụng là: 67,26 x 4 = 269,04 lít Lượng dịch tại nồi hồ hóa ( coi 1 lít nước = 1kg ) là: 67,26 + 269,04 = 336,30 kg - Lượng nước tại nồi đường hóa Tỷ lệ bột/nước = 1:3. Vậy lượng nước sử dụng là: 134,51 x 3 = 403,53 lít Lượng dịch do malt và nước tạo ra: 134,51 + 403,53 = 538,04 kg Tổng lượng dịch tại nồi đường hóa: 136,30 + 538,04 = 739,83 kg - Quá trình đun hoa làm bay hơi 10% lượng dịch ban đầu. Lượng dịch trước đun hoa là: 1205,95 x 100/(100-90) = 1339,94 kg - Lượng nước rửa bã: Mnước rửa bã = Mtrước đun hoa - Mtổng dịch - MNước trong bã Mnước rửa bã = 1339,94 - 739,83 - 7,58 = 592,53 kg Coi 1 lít nước bằng 1 kg do vậy lượng nước rửa bã là 592,53 lít 3.2.3. Tính nguyên liệu cho sản xuất bia lon Nguyên liệu sản xuất bia lon: Malt: 80% Đại mạch: 20% 3.2.3.1. Tính lượng dịch tạo ra từ 100 kg nguyên liệu ban đầu. Tổn thất do nghiền 2%. Lượng bột thu được sau nghiền là: Malt: 80 x ( 98/100) = 78,40 kg Đại mạch: 20 x (98/100) = 19,60 kg Lượng chất khô trong từng nguyên liệu: Malt có độ ẩm 8%, lượng chất khô trong malt là 78,40 x = 72,13 kg Đại mạch có độ ẩm 10,5%, lượng chất khô trong đại mạch là: 19,60 x = 17,54 kg Malt có độ hòa tan là 70%, lượng chất khô hòa tan: 72,13 x 70/100 = 50,53 kg - Đại mạch có độ hòa tan 69,7%, lượng chất khô hòa tan: 17,54 x 69,7/100 = 12,23 kg Tổn thất trong cả quá trình nấu là 2,5%. Lượng chất khô thu được trong dịch là: Malt: 50,53 x = 49,27 kg Đại mạch: 12,23 x = 11,92 kg Lượng dich 120Bx do từng loại nguyên liệu tạo ra: - Malt: 49,27 x 100/12 = 410,58 kg - Đại mạch: 11,92 x 100/12 = 99,33 kg Vậy lượng dịch đường do 100 kg nguyên liệu tạo ra là: 410,58 + 99,33 = 509,91 kg Như vậy, lượng nguyên liệu để sản xuất 1000 lít bia lon 120Bx hay 1205,95 kg dịch đường 120Bx là: x 100 = 236,50 kg Trong đó: Malt: 236,50 x 80% = 189,20 kg Đại mạch: 236,50 x 20% = 47,30 kg 3.2.3.2.Tính toán lượng bã tạo ra khi sản xuất 1000l bia - Tổn thất do nghiền là 2% - Hiệu suất hòa tan của malt: 92% - Hiệu suất hòa tan của đại mạch: 70% - Độ ẩm của malt: 8% - Độ ẩm của đại mạch: 10,5% Lượng malt và đại mạch sau nghiền: Malt: 189,20 x = 185,42 kg Đại mạch: 47,30 x = 46,35 kg Lượng chất khô hòa tan vào trong dịch đường là; Malt: 185,42 x 92% = 170,59 kg Đại mạch: 46,35 x 70% = 32,45 kg Lượng bã khô là: (185,42 + 46,35) – (170,59 + 32,45) = 28,72 kg Bã ướt có độ ẩm 80%. Vậy lượng bã thực tế là: 28,72 x = 35,91 kg. Lượng nước trong bã: 35,91 – 28,72 = 7,19 kg 3.2.2.3. Tính lượng hoa và men sử dụng - Lượng hoa sử dụng:( g/ lít bia thành phẩm) + Cao hoa: 0,1 g/l + Hoa viên 10%: 0,4 g/l + Hoa thơm 6%: 0,4 g/l Vậy lượng hoa sử dụng cho 1000l bia là: + Cao hoa: 0,1 x 1000 = 100g + Hoa viên 10%: 0,4 x 1000 = 400g + Hoa thơm 6%: 0,4 x 1000 = 400g - Lượng men sử dụng bằng 10% lượng dịch đi lên men. Vậy lượng men cần sử dụng để sản xuất ra 1000l bia là: 1116,43 x 10% = 111,64 (lít) 3.2.2.4. Tính lượng nước sử dụng trong quá trình nấu - Lượng nước tại nồi hồ hóa. Tỷ lệ bột/nước = 1:4. Vậy lượng nước sử dụng là: 47,30 x 4 = 189,20 lít Lượng dịch tại nồi hồ hóa ( coi 1 lít nước = 1kg ) là: 47,30+ 189,20 = 236,50 kg - Lượng nước tại nồi đường hóa Tỷ lệ bột/nước = 1:3. Vậy lượng nước sử dụng là: 189,20 x 3 = 567,60 lít Lượng dịch do malt và nước tạo ra: 189,20 + 567,60 = 756,80 kg Tổng lượng dịch tại nồi đường hóa: 236,50 + 756,80 = 993,30 kg - Quá trình đun hoa làm bay hơi 10% lượng dịch ban đầu. Lượng dịch trước đun hoa là: 1205,95 x 100/(100-90) = 1339,94 kg - Lượng nước rửa bã: Mnước rửa bã = Mtrước đun hoa - Mtổng dịch - MNước trong bã Mnước rửa bã = 1339,94 - 993,30 - 7,19 = 339,45 kg Coi 1 lít nước bằng 1 kg do vậy lượng nước rửa bã là 339,45 lít. 3.3. Lập kế hoạch sản xuất. Nhà máy thiết kế có năng suất 75 triệu lít/năm. Với hai sản phẩm bia chai 50 triệu lít/năm và bia lon 25 triệu lít/năm. Một năm sản nhà máy sản xuất trong 324 ngày: Bia chai sản xuất trong 224 ngày. Bia lon sản xuất trong 100 ngày. Như vậy một sản lượng cho một ngày là: Bia chai: 50000000/224 = 223214,29 lít Bia lon: 25000000/100 = 250000 lít Để thiết kế thiết bị ta phải dựa vào sản lượng cao nhất. Như vậy ta phải thiết kế theo sản lượng bia lon. Một ngày sản xuất 5 mẻ. Vậy mỗi mẻ là: 250000/5 = 50000 lít đối với bia lon 223214,29/5 =44642,86 lít đối với bia chai Một tháng sản xuất 27 ngày xen kẽ giữa bia lon và bia chai theo nhu cầu thị trường. Bảng nguyên liệu cho bia chai Hạng mục Đơn vị Cho 1000 lít Cho 44642,86 lít Cho 223214,29lít/ngày Cho 1 năm sx Malt Đại mạch Đường kg kg kg 134,51 67,26 22,42 6000 3003 1001 30025 15013 5004 6725600 3362912 1120896 Hoa houblon viên 10% Hoa houblon cao 6% Cao hoa Termamyl 120L Men giống g g g ml l 400 400 100 6,73 111,64 17857.14 17857.14 4464,285 300,23 519,64 89285,72 89285,72 22321,43 1502,24 24919,64 20000000 20000000 5000000 336500,87 5581999,36 Lượng nước công nghệ Nước dùng hồ hóa Nước dùng đường hóa Nước rửa bã l l l 109,04 403,53 592,53 4867,86 18014,73 23452,23 24339,29 90073,66 132261,16 5452000 20176499,8 29626500,57 Bảng nguyên liệu cho bia lon Hạng mục Đơn vị Cho 1000 lít Cho 50000 lít Cho 250000lít/ngày Cho 1 năm sx Malt Đại mạch kg kg 189,20 47,30 9460 2365 47300 11825 4730000 1182500 Các nguyên liệu khác Hoa houblon viên 10% Hoa houblon cao 6% Cao hoa Termamyl 120L Men giống g g g ml l 400 400 100 4,73 111,64 20000 20000 5000 236,5 5582 100000 100000 25000 1182.5 27910 10000000 10000000 2500000 118250 2791000 Lượng nước công nghệ Nước dùng hồ hóa Nước dùng đường hóa Nước rửa bã l l l 189,20 567,60 339,45 9460 28380 16972,5 47300 141900 84862,5 4730000 14190000 8486250 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ Phân xưởng nấu Theo kế hoạch sản xuất của nhà máy và dựa vào tính cân bằng sản phẩm trên cơ sở tháng sản xuất cao nhất của năm để tính khối lượng nguyên liệu cần dùng từ đó chọn thiết bị thích hợp cho từng khâu. Như vậy ta dựa vào sản lượng bia lon. Cân nguyên liệu Malt, đại mạch, đường thường được đóng bao 50kg. Do đó mã cân lớn nhất sử dụng là 100 ± 0,5kg và nhỏ nhất là 5 ± 0,5 kg. Máy nghiền matl Nhà máy sử dụng phương pháp nghiền khô. Lượng malt tối đa của một mẻ là 9460 kg Thời gian làm việc của máy là 4h/ca, ngày làm việc 3 ca, ngày nghiền 5 mẻ, thời gian nghiền mỗi mẻ là 2,4h. Hệ số sử dụng máy là 0,75. Vậy năng suất máy là: 9460 / (2,4 x 0,75) = 27477,78 (kg/h) Chọn máy nghiền malt với các thông số kỹ thuật sau: Năng suất 30000 kg/h Số đôi trục là 2 Công suất động cơ: 6 kw Tốc độ quay của roto là: 450 vòng/phút Kích thước: 2000 x 2000 x 1800 mm Số lượng là 1 máy Máy nghiền đại mạch Nhà máy sử dụng phương pháp nghiền khô. Lượng malt tối đa của một mẻ là 3003 kg (do lượng đại mạch của bia chai nhiều hơn bia lon nên ta tính thể tích nồi hồ hóa theo lượng đại mạch của bia chai). Thời gian làm việc của máy là 4h/ca, ngày làm việc 3 ca, ngày nghiền 5 mẻ, thời gian nghiền mỗi mẻ là 2,4h. Hệ số sử dụng máy là 0,75. Vậy năng suất máy là: 3003 / (2,4 x 0,75) = 1668,33 (kg/h) Chọn máy nghiền malt với các thông số kỹ thuật sau: Năng suất 2000kg/h Số đôi trục là 2 Công suất động cơ: 6 kw Tốc độ quay của roto là: 450 vòng/phút Kích thước: 2000 x 2000 x 1800 mm Số lượng là 1 máy Chọn nồi hồ hóa Lượng đại mạch lớn nhất sử dụng là 3003 kg, tổn thất khi nghiền là 2%. Vậy lượng đại mạch còn lại trong nồi: 3003 x 98% = 2942,94 kg Lượng nước vào nồi tỷ lệ với nguyên liệu là 4:1, vậy lượng nước vào nồi là: 2942,94 x 4 = 11771,76 lít Khối lượng vào nồi: ( 1 lít nước = 1kg ) 2942,94 + 11771,75 = 14714,70 kg Khối lượng riêng của hỗn hợp là d = 1,08 kg/l. Vậy thể tích khối dịch là: 14714,70 / 1,08 = 13624,72 lít Hệ số sử dụng nồi là 0,75. Thể tích thực của nồi là: Vt = 13624,72 / 0,75 = 18166,30 lít ≈ 18,20 m3. Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi hồ hóa là thiết bị hai vỏ, thân hình trụ, đường kính là D, chiều cao H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1 và h2. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ, phía dưới đáy được bố trí cánh khuấy tương ứng làm sao cánh khuấy luôn hoạt động tốt, khuấy trộn đều không lắng xuống đáy tránh gây cháy. Ta có: H = 0,6D h1 = 0,2D h2 = 0,15D Thể tích nồi được tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh Vt = /4 + [ + 3(D/2)2]/6 + [ + 3(D/2)2]/6 Vt = 0,61D3 = 18,20 (m3) D= = 3,10 (m) Chọn D = 3,10 m = 3100 mm. Vậy H = 3,1 x 0,6 = 1,86 (m) h1 = 3,1 x 0,2 = 0,62 (m) h2 = 3,1 x 0,15 = 0,47 (m) Chiều cao toàn bộ của thiết bị là: Ht = H + h1 + h2 = 1,86 + 0,62 + 0,47 = 2,95 (m) Bề dày thép chế tạo là: = 5 mm, phần vỏ dầy 50 mm. Vậy đường kính ngoài của thiết bị hồ hóa là: Dn = D + (50 x 2) = 3100 + (50 x 2) = 3200 (mm) = 3,2 (m) Gọi Hl là chiều cao phần 2 vỏ: Hl = 0,8H = 0,8 x 1,86 = 1,488 (m) Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1m. Khi đó chiều cao tổng thể của nồi sẽ là: 2,95 + 1 = 3,95 (m) Chọn cánh khuấy cong có đường kính bằng 0,8D = 0,8 x 3,1 = 2,48 (m) Số vòng quay của cánh khuấy là 30 vòng/phút. Động cơ cánh khuấy là 7 kw. Vậy ta chọn nồi hồ hóa có các thông số sau: Đường kính trong (mm) Đường kính ngoài (mm) Chiều cao toàn bộ nồi (mm) Chiều cao phần hai vỏ (mm) Khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị (mm) Chiều cao tổng thể của thiết bị (mm) Bề dày thép chế tạo (mm) Đường kính cửa sửa chữa (mm) Đường kính cửa quan sát (mm) Đường kính cánh khuấy (mm) Số lượng nồi (chiếc) 3100 3200 2950 1488 1000 3950 5 450 400 2480 1 Chọn nồi đường hóa Lượng cháo chuyển sang nồi đường hóa (bay hơi 5%) là: 14714,70 x 95% = 13978,97 kg Lượng malt sử dụng cho một mẻ nấu lớn nhất là 9460 kg. Tổn thất nghiền là 2%. Vậy lượng malt cho vào nồi đường hóa là: 9460 x 98% = 9270,80 (kg) Lượng nước cho vào nồi đường hóa so với nguyên liệu theo tỷ lệ là: 3 : 1. Vậy lượng nước cho vào nồi đường hóa là: 9270,80 x 3 = 27812,40 (kg) Khối lượng hỗn hợp cho vào nồi đường hóa là: 9270,80 + 27812,40 + 13978,97 = 51062,17 (kg) Khối lượng riêng của hỗn hợp là d = 1,08(kg/l). Vậy thể tích của hỗn hợp: 51062,17 / 1,08 = 47279,79 (lít) Hệ số sử dụng nồi là 0,75. Vậy thể tích thực của nồi là: Vt = 47279,79 / 0,75 = 63039,72 (lít) = 63,04 (m3) Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi đường hóa là thiết bị hai vỏ, thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1 và h2. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ, phía dưới đáy được bố trí cánh khuấy tương ứng làm sao cánh khuấy luôn hoạt động tốt khuấy trộn đều không lắng xuống đáy tránh gây cháy. H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D. Thể tích nồi được tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh Vt = /4 + [ + 3(D/2)2]/6 + [ + 3(D/2)2]/6 Vt = 0,61D3 = 48 (m3) →D= = 4,69 (m) Vậy : H = 4,69 x 0,6 = 2.814 (m) = 2814 (mm) h1 = 4,69 x 0,2 = 0,938 (m) = 938 (mm) h2 = 4,69 x 0,15 = 0,704 (m) = 704 (mm) Chiều cao toàn bộ của thiết bị là: Ht = H + h1 + h2 = 2,814 +0,938 + 0,704 = 4,456 (m) Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1 (m) Chiều cao tổng thể của thiết bị là: 4,456 + 1 = 5,456 (m) Bề dày thép chế tạo là 5 (mm), phần vỏ dày 50 (mm). Vậy đường kính ngoài của thiết bị đường hóa là: 4690 + (50 x 2) = 4790 (mm) = 4,79 (m) Gọi Hl là chiều cao phần hai vỏ: Hl = 0,8H = 0,8 x 2,814 = 2,251 (m) Chọn cánh khuấy cong có đường kính cánh khuấy = 0,8D = 0,8 x 4,69 = 3,752 (m). Số vòng quay của cánh khuấy là 30 vòng/phút. Động cơ cánh khuấy là 8kw. Vậy ta chọn nồi đường hóa có các thông số như sau: Đường kính trong (mm) Đường kính ngoài (mm) Chiều cao toàn bộ nồi (mm) Chiều cao phần hai vỏ (mm) Khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị (mm) Chiều cao tổng thể của thiết bị (mm) Bề dày thép chế tạo (mm) Đường kính cửa sửa chữa (mm) Đường kính cửa quan sát (mm) Đường kính cánh khuấy (mm) Số lượng nồi (chiếc) 4,69 4790 4456 2251 1000 5456 5 450 400 3752 1 Chọn thùng lọc Khi dùng thùng lọc thì 1kg nguyên liệu sẽ cho 1,2 lít bã còn chứa nhiều nước. Vậy lượng bã lọc sẽ là: (2942,94 + 9270,80) x 1,2 = 14656,49 (l) = 14,66 (m3). Muốn quá trình lọc xảy ra bình thường thì chiều cao của lớp bã phải vào khoảng 0,4 - 0,6 (m). Chọn h = 0,5m Diện tích đáy của thùng lọc sẽ là: S = 14,66 / 0,5 = 29,32 (m2) Lượng dịch đường đem đi lọc là 35,63(m3). Chiều cao lớp dịch trong thùng là: 35,63 / 29,32 = 1,22 (m) Hệ số đổ đầy của thùng chỉ 75%. Do đó chiều cao thực phần trụ của thùng (đã cả khoảng cách giữa đáy và sàng lọc, thường khoảng cách đó là 10-15 mm) Hthực= (1,2 / 0,75) + 0,015 = 1,62 (m) Vậy đường kính thùng lọc là: S = D2/4 → D = = = 6,11 (m) Chọn D = 6,2 (m) = 6200 (mm) Chọn thiết bị là nồi hai vỏ, thân hình trụ, đáy bằng, bên trong có cánh khuấy với số vòng quay là 6 vòng/phút, đường kính cánh khuấy d = 0,9D = 0,9 x 6200 = 5580 (mm). Động cơ cánh khuấy là 4kw. Chiều cao phần đỉnh là h2 = 0,15D = 0,15 x 6200 = 930 (mm) Đặc tính kỹ thuật của thùng lọc là: Diện tích lọc (m2) 29,32 Đường kính thùng lọc (mm) 6200 Chiều cao phần trụ (mm) 5580 Chiều cao lớp bã (mm) 500 Chiều cao phần đỉnh (mm) 930 Chọn nồi nấu hoa Thể tích dịch sau khi nấu hoa của một mẻ là: 57536 (lít) Trong quá trình nấu tổn thất do bay hơi là 10% so với tổng lượng dịch trước khi nấu. Vậy thể tích của dịch trước khi nấu là: 57536/ 0,90 = 63928,89 (lít) = 63,93 (m3) Hệ số đổ đầy thùng là 75%. Vậy thể tích thực của thùng là: Vt = 63,93 / 0,75 = 85,24 (m3) Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi nấu hoa là thiết bị hai vỏ, thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1 và h2. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ, phía dưới đáy được bố trí cánh khuấy tương ứng làm sao cánh khuấy luôn hoạt động tốt khuấy trộn đều không lắng xuống đáy tránh gây cháy. H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D. Thể tích nồi được tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh Vt = /4 + [ + 3(D/2)2]/6 + [ + 3(D/2)2]/6 Vt = 0,61D3 = 63,93 (m3) → D = 4,71 (m) Chọn D = 4,80 (m) = 4800 (mm) Vậy H = 4,80 x 0,6 = 2,88 (m) = 2880 (mm) h1 = 4,80 x 0,2 = 0,96 (m) = 960 (mm) h2 = 4,80 x 0,15 = 0,72 (m) = 720 (mm Chiều cao toàn bộ của thiết bị là: Ht = H + h1 + h2 = 2880 + 960 + 720 = 4560 (mm) Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1 (m) Chiều cao tổng thể của thiết bị là: 4,56 + 1 = 5,56 (m) Bề dày thép chế tạo là 5 (mm), phần vỏ dày 50 (mm). Vậy đường kính ngoài của thiết bị nấu hoa là: 4800 + (50 x 2) = 4900 (mm) = 4,90 (m) Gọi Hl là chiều cao phần hai vỏ: Hl = 0,8H = 0,8 x 2880 = 2304(mm) Chọn cánh khuấy cong có đường kính cánh khuấy = 0,8D = 0,8 x 4800 = 3,840 (m) Số vòng quay của cánh khuấy là 30 vòng/phút. Động cơ cánh khuấy là 9,5kw. Diện tích bề mặt truyền nhiệt lấy = 0,5 m2/m3 dịch. F = 63,93 x 0,5 = 31,97 (m2) Vậy ta chọn nồi nấu hoa có các thông số sau: Đường kính trong (mm) Đường kính ngoài (mm) Chiều cao toàn bộ nồi (mm) Chiều cao phần hai vỏ (mm) Khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị (mm) Chiều cao tổng thể của thiết bị (mm) Bề dày thép chế tạo (mm) Đường kính cửa sửa chữa (mm) Đường kính cửa quan sát (mm) Đường kính cánh khuấy (mm) Số lượng nồi (chiếc) 4800 4900 4560 2304 1000 5560 5 450 400 3840 1 Chọn thùng lắng xoáy Lượng dịch đem đi lắng xoáy là 57536 lít ( = 57,54 m3). Thể tích sử dụng thùng là 80%. Vậy thể tích thực là: 57,54/0,8 = 71,93 m3 Chọn thùng lắng xoáy thân hình trụ, đáy bằng, đường kính D, chiều cao H = 0,6D, đỉnh hình nón có chiều cao h = 0,15D. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ. Thể tích thùng được tính theo công thức: Vt = Vtrụ + Vđỉnh Vt = /4 + [h2 + 3(D/2)2]/6 Vt = 0,532D3 = 71,93 (m3) → D = 5,13 (m) = 5130 (mm) Chọn D = 5,20 (m) = 5200(mm) Vậy H = 0,6 x 5,20 = 3,12 (m) = 3120(mm) h = 0,15 x 5,20 = 0,78 (m) = 780 (mm) Chiều cao toàn bộ của thiết bị là: Ht = H + h = 3120 + 780 = 3900 (mm) Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1 (m). Vậy chiều cao tổng thể của thiết bị là 3900 + 1000 = 4900(mm) Bề dày thép chế tạo là 5mm, phần vỏ dày 50mm. Vậy đường kính ngoài của thùng lắng xoáy là: 5200+ (50 x 2) = 5300 (mm) Vậy ta chọn thùng lắng xoáy có các thông số sau: Đường kính trong (mm) Đường kính ngoài (mm) Chiều cao toàn bộ nồi (mm) Khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị (mm) Chiều cao tổng thể của thiết bị (mm) Bề dày thép chế tạo (mm) Số lượng nồi (chiếc) 5200 5300 3900 1000 4900 5 1 Chọn thiết bị lạnh nhanh Chọn thiết bị lạnh nhanh dạng tấm bản, với chất tải lạnh là nước 10C. Lượng dịch cần làm lạnh cho một mẻ là:( tổn thất do lắng xoáy 2,5%): 57536 x 97,5% = 56097,60 (lít) = 56,10 (m3) Thời gian làm lạnh là 50 phút, hệ số sử dụng 85%. Vậy năng suất của máy là: Nt = (56,10 x 60) / (50 x 0,85) = 79,20 (m3/h) Vậy ta chọn thiết bị làm lạnh nhanh kiểu tấm bản có đặc tính kỹ thuật là: Năng suất 80 m3/h. Nhiệt độ đầu vào của dịch là 90oC. Nhiệt độ đầu ra của nước là 60oC Nhiệt độ đầu ra của dịch là 10 -12oC Nhiệt độ đầu vào của chất tải lạnh 10C Chọn thiết bị vận chuyển nguyên liệu 4.1.10.1. Chọn gầu tải nguyên liệu Chọn gầu tải để vận chuyển nguyên liệu trước và sau khi nghiền xong lên nồi nấu. Gàu tải làm việc mỗi ngày 5 mẻ, mỗi mẻ 1 giờ, hệ số sử dụng thiết bị là 0,8. Năng suất tải: Gầu tải malt: 9460 / 0,8 = 11825 (kg/h) Gầu tải đại mạch: 3003 / 0,8 = 3753,75 (kg/h) Vậy chon gầu tải có năng suất như sau: Gầu tải malt: 15000 (kg/h) Gầu tải gạo: 5000 (kg/h) Số lượng mỗi loại 2 chiếc. 4.1.10.2. Chọn bơm chuyển dịch Ta lấy bơm bơm dịch từ nồi nấu hoa chuyển sang làm chuẩn để tính công suất cho toàn bộ dây chuyền. Lượng dịch đem đi lắng xoáy là 57536 lít ( = 57,54 m3). Thời gian bơm dịch là 15 phút, hệ số sử dụng bơm là 80%. Năng suất bơm là: N = (57,54 x 60) / (15 x 0,8) = 287,7 (m3/h) Sử dụng bơm có năng suất là 300 (m3/h) Bơm 1: bơm từ nồi hồ hóa sang nồi đường hóa. Bơm 2: bơm từ nồi đường hóa sang thùng lọc. Bơm 3: bơm dịch từ thùng lọc sang nồi nấu hoa. Bơm 4: bơm dịch từ nồi nấu hoa sang thùng lắng xoáy. Bơm 5: bơm dịch từ thùng lắng xoáy sang thiết bị làm lạnh nhanh. Phân xưởng lên men. 4.2.1. Chọn tank lên men Thùng lên men có cấu tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy côn, nắp chỏm cầu. Thùng có ba khoang lạnh để điều chỉnh nhiệt độ, có lớp bảo ôn, cửa vệ sinh, đường ống CIP, van lấy mẫu, van tháo sữa men, van lấy cặn, van lấy sản phẩm, hệ thống thu hồi CO2, ống thủy, cửa quan sát, van sục khí. Các thông số kỹ thuật của thiết bị lên men bao gồm: Vd: thể tích hữu ích của thùng lên men D: đường kính của thiết bị h1: chiều cao phần đáy h2: chiều cao phần chứa dịch h3: chiều cao phần trụ không chứa dịch h4: chiều cao phần đỉnh α: góc đáy côn, chọn α = 60o. Ta có: h1 = (Dtg60o)/2 = 0,866D. Chọn thùng lên men có thể tích chứa đủ lượng dịch của 5 mẻ nấu. Thể tích dịch đường của 5 mẻ nấu là: Vd = 56,10 x 5 = 280,50 (m3). Do Vd > 100m3 nên h2/D = 1,7 - 2,0. Chọn h2 = 2D h3 = (Vtrống x 4)/D2 h4 = 0,1D Vd = Vtrụ + Vcôn Vd = D2h2/4) + (D2h1/4 x 3) = 1,8D3 D = = = 5,38 (m) Chọn D = 5,40 (m) h2 = 5,40 x 2 = 10,8 (m) h1 = 0,866 x 5,40 = 4,68 (m) h4 = 0,1 x 5,40 = 0,54 (m) Mặt khác phần đỉnh của thiết bị có thể tích bằng 25% thể tích hữu ích nên: Vtrống = 0,25 x Vd = 0,25 x 280,50 = 70,13 (m3) Thể tích thực tế của thùng lên men là: Vtt = Vd + Vtrống = 1,25Vd = 1,25 x 280,50 = 350,63 (m3) Chiều cao phần không chứa dịch là: h3 = (Vtrống x 4)/D2 = (70,13 x 4)/ 3,14 x 5,402 = 3,06 (m) Chiều cao của thùng lên men là: H = h1 + h2 + h3 + h4 H = 4,68 + 10,8 + 3,06 + 0,54 = 19,08 (m) Thùng được làm bằng thép không gỉ có chiều dày là 10mm. Bề dày của lớp cách nhiệt là 150mm. Đường kính ngoài của thùng là: Dn = 5,40 + (0,15 x 2) = 5,70 (m) Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1m. Chiều cao tổng thể của thiết bị là: Htt = 19,08 + 1 = 20,08 (m) Tính số tank lên men: Số tank lên men được tính theo chu kỳ lên men: Thời gian lên men chính là 8 ngày Thời gian lên men phụ là 14 ngày 1 ngày lọc bia và vệ sinh. Tổng thời gian để lên men, lọc, vệ sinh là: T = Tc + Tp + 1 = 8 + 14 + 1 = 23 (ngày) Số lượng thùng lên men được tính theo công thức: M = (V x T)/Vt + 2 Trong đó V: thể tích dịch lên men một ngày Vt: thể tích dịch lên men một tank T: số ngày cho một chu kỳ lên men 2: số tank dự trữ M = [(280,50 x 23)/( 280,50 )] + 2 = 25 (tank) 4.2.2. Chọn thiết bị lọc bia Nhà máy sử dụng máy ly tâm làm thiết bị lọc bia. Sử dụng máy ly tâm đem lại hiệu quả rất cao do không cần đến bột trợ lọc... Lượng bia cần lọc trong một ngày là: 260410 (lít) hay 260,41 (m3). Lượng bia mỗi mẻ là: 52082 (lít) = 52,08 (m3), thời gian lọc một mẻ là 45 phút, hệ số sử dụng là 0,8. Vậy năng suất lọc trong một giờ là: (52,082 x 60)/(45 x 0,8) = 86,80 (m3/h) Chọn một máy ly tâm có năng suất 90 m3/h. 4.2.3. Chọn tank thành phẩm Lượng bia sau lọc là: 260,41 (m3). Lượng bia sau lọc được chứa vào 5 t