Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu nhà máy sản xuất bia

Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU

Bia là một loại nƣớc uống mát bổ, có độ cồn thấp, có bọt mịn xốp, có

hƣơng vị đặc trƣng. Hƣơng vị và màu sắc cảm quan của bia là do các hợp

chất chiết từ malt đại mạch, hoa houplon, cồn, CO2 và các sản phẩm lên men

khác tạo nên. Đặc biệt, CO2 bão hoà trong bia có tác dụng làm giảm nhanh

hơn cơn khát của ngƣời uống.

Ngày nay bia là một trong những loại nƣớc giải khát phổ biến nhất trên

khắp thế giới và sản lƣợng của nó không ngừng tăng lên gắn liền với tên tuổi

của những hãng bia lớn nhƣ Heineken (Hà Lan), Heninger (Đức), Carlberg

( Đan Mạch), Foster (Úc), Tiger (xingapore),… với tổng sản lƣợng hàng tỉ lít

bia mỗi năm, đã tạo công ăn việc làm cho nhiều lao động và thu về những lợi

nhuận khổng lồ.

Nƣớc ta là một nƣớc nằm trong xứ nóng, vì vậy nhu cầu về nƣớc giải

khát chiếm một vị trí khá quan trọng nhất là trong những ngày hè oi bức nếu

không cung cấp đủ nƣớc giải khát cho nhân dân thì ta không tạo điều kiện để

nâng cao năng suất lao động. Do vậy Đảng và chính phủ đã quan tâm rất

nhiều đến sự phát triển của ngành nƣớc uống. Cho đến nay, ngoài các nhà

máy bia lớn nhƣ nhà máy bia Hà Nội, nhà máy bia Sài Gòn, với tổng công

suất hàng trăm triệu lít/ năm, đã xuất hiện rất nhiều nhà máy và các xƣởng sản

xuất bia ở hầu khắp các tỉnh và thành phố trong cả nƣớc. Các nhà máy này

cùng với các cơ sở sản xuất bia đã tạo ra việc làm cho nhiều lao động và phần

nào đáp ứng nhu cầu thị hiếu của nhân dân. Tuy nhiên, với mức dân số

khoảng 80 triệu ngƣời, nhu cầu tìm kiếm công ăn việc làm và nhu cầu giải trí,

giải khát của ngƣời dân không ngừng tăng lên, đặc biệt với nguồn lợi nhuận

to lớn mà ngành công nghiệp bia có thể mang lại. Hứa hẹn trong thời gian tới

sẽ có nhiều các nhà máy bia đƣợc xây dựng, góp phần giải quyết công ăn việc

làm cho nhiều lao động, đáp ứng nhu cầu nƣớc giải khát cho nhân dân, và

ngành sản xuất bia của nƣớc ta sẽ tiến nhanh và đuổi kịp các nƣớc tiên tiến

1

SV: Đặng Trần Nghĩa

trên thế giới.

Đồ án tốt nghiệp

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ BIA

I. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA BIA.

I.1. Thành phần của bia.

Bia có thành phần hoá học rất phức tạp. Thành phần của bia phụ thuộc

vào thành phần nguyên liệu, những đặc tính của quá trình công nghệ và tuỳ

thuộc vào từng loại bia.

Thông thƣờng thành phần chính của bia bao gồm:

80-86% H2O

Chất hoà tan 5-10%

0.3-0.4% CO2

Rƣợu Etylic 2.5-6.0%

Chất chát 60- 80 mg/lit

Chất đắng 70-100 mg/lit

Ngoài các thành phần chính, bia còn có một số sản phẩm khác của quá

trình lên men nhƣ rƣợu bậc cao, glyxêrin, các axit hữu cơ, các Este thơm.

Chính các chất này đã tạo nên hƣơng vị đặc trƣng cho bia.

I.2. Tính chất của bia thành phẩm.

Để đánh giá chất lƣợng của bia thƣờng dựa vào các chỉ tiêu sau đây:

 Mùi và vị của bia:

Chỉ số quan trọng để đánh giá chất lƣợng của bia là mùi và vị. Bia phải

có mùi và vị đặc trƣng cho từng loại. Bia có mùi thơm của đại mạch, vị đắng

dễ chịu của hoa houblon và vị lạnh tê của CO2 bão hoà, có vị đắng dịu, ngon,

đậm hoà tan trong bia; bia không đƣợc có mùi chua, mốc. Mùi và vị của bia

phải đầy đủ, tinh khiết, không đƣợc có mùi lạ. Mùi và vị của bia phụ thuộc

vào các yếu tố sau: Chất lƣợng của nguyên liệu sử dụng nhƣ malt, nƣớc, hoa

houblon và nấm men, phụ thuộc vào chế độ lên men, thời gian tàng trữ, hàm

lƣợng rƣợu, mức độ bão hoà CO2 trong bia,…

2

SV: Đặng Trần Nghĩa

 Màu sắc và độ trong suốt của bia:

Đồ án tốt nghiệp

Màu sắc của bia phụ thuộc vào màu và chất lƣợng của malt, thành phần

của nƣớc và quá trình kỹ thuật trong phân xƣởng nấu. Màu sắc của bia phụ

thuộc vào từng loại bia, đối với bia vàng thì màu vàng rơm, sáng óng ánh và

trong suốt. Bia đạt đƣợc tiêu chuẩn trong suốt nếu nhìn thấy sự lấp lánh sáng

qua cốc thuỷ tinh.

 Độ bền của bọt.

Bia khác với những loại nƣớc uống khác là khả năng tạo bọt và giữ bọt

đƣợc lâu. Bọt gồm những phần tử CO2 liên kết với nhau trên bề mặt của bia.

Độ bền của bọt là khái niệm đƣợc thể hiện bằng đơn vị thời gian kể từ thời

điểm xuất hiện bọt cho đến lúc bọt tan hoàn toàn.

Bọt tốt hay không phụ thuộc vào sự bão hoà CO2 trong bia, tuy nhiên

nó còn phụ thuộc vào lƣợng các chất tạo bọt đó là Abumoza, pepton, các chất

đắng của hoa houblon. Bia có khả năng tạo bọt tốt và giữ bọt lâu nếu khi ta rót bia vào cốc ở nhiệt độ 6-80C trên bề mặt có lớp bọt dày và dƣới đáy cốc

thƣờng xuyên có những bóng nhỏ ly ti đƣợc tách ra và chạy lên bề mặt.

 Độ bền của bia.

Đây là yếu tố quan trọng để đánh giá chất lƣợng của bia. Nếu bia kém

bền vững sẽ nhanh chóng bị hỏng trong thời gian tàng chữ. Độ bền vững của

bia càng lớn nếu lên men càng hoàn toàn và khi lên men, tàng trữ ít tiếp xúc

với O2. Lƣợng hoa houblon càng lớn thì giúp cho bia càng bền. Bia kém bền

vững nếu trong bia hàm lƣợng CO2 ít và trong bia vẫn còn O2 ở dạng hoà tan.

Ôxy hoà tan sẽ giúp cho một số vi sinh vật hiếu khí phát triển. Bia để ở chỗ có

nhiệt độ và tiếp xúc với ánh sáng mặt trời cũng giảm độ bền vững, Điều kiện

tốt nhất để bảo vệ bia thành phẩm là chỗ tối và lạnh.

II. NGUYÊN LIỆU.

II.1. nguyên liệu chính.

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon,

3

SV: Đặng Trần Nghĩa

nấm men và nƣớc.

Đồ án tốt nghiệp II.1.1. Malt đại mạch.

Malt đại mạch là một nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia. Nó đƣợc

hình thành từ các hạt đại mạch nhờ quá trình nảy mầm. Có hai loại malt vàng

dùng để sản xuất loại bia vàng và malt đen để sản xuất bia đen.

Dùng malt khi thuỷ phân sẽ nhận đƣợc dịch đƣờng có chất lƣợng cao,

quá trình thuỷ phân diễn ra hoàn toàn và hàm lƣợng các chất hoà tan trong

dịch đƣờng là lớn nhất.

Malt đƣợc nảy mầm từ hạt đại mạch. Malt dùng trong sản xuất loại bia

vàng phải thoả mãn những yêu cầu sau:

a. Cảm quan.

- Màu sắc: Vàng tƣơi, vỏ óng ánh.

- Vị và mùi: Vị ngọt nhẹ, dịu, không có mùi ủng, mùi vị lạ, mùi chua, mốc.

- Độ sạch: Không có lẫn tạp chất, không có hạt bị vỡ và hạt bị bệnh.

b. Tính chất vật lý.

- Dung trọng: Từ 500-580 g/l.

- Trọng lƣợng tuyệt đối: 28-38 g/1000 hạt.

- Kích thƣớc 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 của malt tính theo phần trăm chất khô:

Tinh bột: 50-65% Đạm hoà tan: 3%

Saccarozơ: 3-5% Chất béo: 2-3%

Đƣờng 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 và Pentoza không hoà tan: 9%

4

SV: Đặng Trần Nghĩa

Ngoài ra còn một số các chất màu, chất thơm, chất đắng,…

Đồ án tốt nghiệp II.1.2. Hoa houblon.

Hoa houblon là một nguyên liệu chính để sản xuất bia. Hoa houblon có

chứa các chất thơm, các chất có vị đắng đặc trƣng. Nhờ đó bia có vị đắng dễ

chịu, có hƣơng thơm, bọt bền, bia bền khi thời gian bảo quản kéo dài. Hiện

nay ngƣời ta thƣờng sử dụng hoa dƣới 2 dạng: Hoa viên và cao hoa.

Hoa dùng cho sản xuất bia cần thoả mãn những yêu cầu sau:

- Màu sắc: Xanh non (Hoa viên), Xanh thẫm (Cao hoa).

- Mùi thơm đặc trƣng không hắc.

- Vị đắng đặc trƣng.

Thành phần hoá học của hoa houblon cho sản xuất bia tính theo % chất

khô:

Độ ẩm : 12.5% Các chất chứa Nitơ: 17.5%

Xơ : 13.3% các chất đắng : 18.3%

Este : 0.4% Tro : 7.5%

Tanin : 3%

Các chất trích ly không chứa Nitơ: 27.5%

II.1.3. Nước.

Trong bia thành phẩm hàm lƣợng nƣớc chiếm tới 80-86% do đó nƣớc là

một nguyên liệu không thể thiếu. Nƣớc giữ vai trò quan trọng trong việc hình

thành vị của bia thành phẩm vì vậy chất lƣợng nƣớc đòi hỏi phải cao hơn so

với nƣớc thƣờng dùng để uống.

Nƣớc sử dụng trong sản xuất bia cần đạt những yêu cầu sau:

Thông số Tiêu chuẩn

pH 6.5- 8.5

500 Độ cứng (CaCO3) mg/l

Độ đục 5

Độ màu Pt-Co 40

Fe mg/l 0.3

5

SV: Đặng Trần Nghĩa

SS mg/l 5

- mg/l

Đồ án tốt nghiệp 10 NxOy

Trực khuẩn Coli < 3 tế bào/1lít

II.1.4. Nấm men.

Nấm men đƣợc sử dụng trong sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào

thuộc chủng Saccharomyces. Nhiệt độ tối ƣu cho sinh trƣởng của chúng là 25 - 30 0C nhƣng một số loài vẫn có thể phát triển tốt ở 2- 3 0C. Chúng ngừng hoạt động ở nhiệt độ > 40 0C và chết dần nhƣng chịu lạnh rất tốt (<-180 0C ).

Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì nó là nhân tố để

thực hiện quá trình chuyển hoá đƣờng thành cồn và tạo ra hƣơng vị đặc trƣng

cho từng loại bia.

II.2. Các chất phụ gia và nguyên liệu thay thế.

II.2.1. Các chất phụ gia.

Là tất cả các chất đƣợc sử dụng dƣới dạng nguyên liệu phụ nhằm đạt

các yêu cầu kỹ thuật và công nghệ cần thiết trong quá trình sản xuất bia. Bao

gồm:

- Nhóm các chế phẩm enzim dùng trong công đoạn nấu.

- Nhóm phụ gia dùng để xử lý nƣớc.

- Nhóm điều chỉnh độ pH.

- Chất trợ lọc: Bột Diatomit.

- Nhóm các chất vệ sinh thiết bị, nhà xƣởng: Axit, xút,...

- Nhóm các chất dùng để thu hồi CO2: Than hoạt tính, silicat,...

I.2.2. Nguyên liệu thay thế.

Nƣớc ta thƣờng dùng gạo làm nguyên liệu thay thế nhằm giảm giá

thành của bia thành phẩm và tạo đặc trƣng riêng cho bia.

Thành phần hoá học của gạo tính theo phần trăm chất khô:

Tinh bột : 70-75% Các loại đƣờng : 2-5%

Khoáng : 1-1.5% Prôtit : 7-8%

6

SV: Đặng Trần Nghĩa

Chất béo : 1-1.5%

Đồ án tốt nghiệp

III. GIÁ TRỊ THỰC PHẨM CỦA BIA.

Bia là một loại nƣớc giải khát khá thông dụng, nếu sử dụng đúng mức

thì bia sẽ gây cho con ngƣời một sự thoải mái dễ chịu và tăng sức lực của cơ

thể. So với chè và cà phê thì bia không có chứa các kim loại có hại cho cơ thể

con ngƣời. So với rƣợu thì hàm lƣợng rƣợu êtylíc trong bia rất thấp, do đó ảnh

hƣởng xấu đến cơ thể rất ít. Trong bia chiếm tỉ lệ nƣớc lớn (80% khối lƣợng),

còn lại là các chất hoà tan Protid, Gluxid, các rƣợu bậc cao, axit hữu cơ, chất

chát, chất đắng,… các thành phần đó của bia đều dễ hấp thụ trong cơ thể.

Bia cung cấp cho cơ thể một lƣợng muối khoáng nhất định, đặc biệt là

Ca, Mg, P,… và trong bia có một số Vitamin B1, B2 ,…ngoài ra còn có CO2

bão hoà trong đó có tác dụng giải khát rất hữu hiệu.

7

SV: Đặng Trần Nghĩa

Nhờ những ƣu điểm này mà bia đƣợc sử dụng ngày càng rộng rãi.

Đồ án tốt nghiệp

PHẦN II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

I. ĐƢỜNG HOÁ NGUYÊN LIỆU.

Mục đích của quá trình đƣờng hoá là nhằm chuyển hoá về dạng hoà tan

tất cả các chất có phân tử lƣợng cao nằm dƣới dạng không hoà tan trong bột

malt và gạo, chúng sẽ cùng với những chất hoà tan có trong tinh bột tạo thành

chất chiết (chất hoà tan chung) của dịch đƣờng.

Nấu dịch đƣờng có nhiều phƣơng pháp, nhƣng ta có thể chia thành hai

phƣơng pháp chính sau: Phƣơng pháp ngâm và phƣơng pháp đun sôi từng

phần. Đặc trƣng của phƣơng pháp thứ nhất là toàn bộ khối lƣợng hồ malt sẽ đƣờng hoá cùng một lúc ở nhiệt độ ban đầu hay nhiệt độ cuối 750C, không

đun sôi. Đặc trƣng của phƣơng pháp thứ hai là malt sau khi đƣợc trộn lẫn với

nƣớc sẽ chia thành từng phần, các phần này sẽ đƣờng hoá và đun sôi liên tiếp

nhau, sau đó lại hoà lẫn với hồ malt ban đầu.

Trong thực tế việc lựa chọn phƣơng pháp nấu dịch đƣờng tuỳ thuộc vào

chất lƣợng nguyên liệu, chất lƣợng bia nhà máy định sản xuất, thiết bị sử

dụng và năng suất. Phƣơng pháp ngâm đƣợc dùng nhiều khi sản xuất bia bằng

phƣơng pháp lên men nổi. Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng rộng rãi ở các

nƣớc Anh, Pháp, Bỉ,… vì rằng quá trình kỹ thuật rất đơn giản nên nó tạo điều

kiện cho việc cơ giới hoá hay tự động hoá các quá trình sản xuất. Tuy nhiên

nó có nhƣợc điểm là việc thuỷ phân tinh bột khó khăn và kéo dài do tinh bột

chƣa đƣợc hồ hoá. Để khắc phục nhƣợc điểm này ta dùng phƣơng pháp đun

sôi từng phần. Đây là phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến ở nƣớc ta hiện

nay. phụ thuộc vào số phần của hồ malt chia ra để đƣờng hoá và đun sôi mà

ngƣời ta chia ra: Đun sôi 3 phần, đun sôi 2 phần hay đun sôi 1 phần.

I.1. Phƣơng pháp đun sôi 3 phần. Bột malt và nƣớc đƣợc trộn theo tỉ lệ nhất định rồi cho vào nồi hồ hoá.

Nhiệt độ của nƣớc cần phải điều chỉnh sao cho sau khi trộn ta đƣợc một hộ hợp có nhiệt độ 35-370C. Sau khi trộn đều toàn bộ lƣợng malt và nƣớc nhƣ

vậy ta để yên một thời gian ngắn để cho thành phần rắn lắng xuống dƣới. Sau

8

SV: Đặng Trần Nghĩa

đó bơm 1/3 lƣợng hồ malt sang nồi đƣờng hoá, phần hồ malt này gọi là phần

Đồ án tốt nghiệp thứ nhất. Ta bắt đầu nâng nhiệt từ từ lên 50-520C, giữ ở nhiệt độ này 5-10 phút. Sau đó tăng dần nhiệt độ lên 720C, ở nhiệt độ này sẽ kết thúc sự đƣờng

hoá của malt. Thời gian mất khoảng 25 phút. Sau đó bắt đầu tăng nhanh nhiệt

độ và đun sôi cháo malt trong khoảng 20 phút. Kết thúc quá trình nấu phần

thứ nhất mất 2 giờ. Bơm ngƣợc trở lại nồi hồ hoá, cho cánh khuấy làm việc liên tục, đồng thời bơm từ từ để hạ nhanh nhiệt độ cháo malt xuống 520C, Ta

để yên hỗn hợp này trong một thời gian ngắn, sau đó tiếp tục bơm 1/3 khối

lƣợng hỗn hợp này sang nồi đƣờng hoá. Phần hồ malt này gọi là phần thứ hai.

Ta giữ đúng các yêu cầu nhƣ phần thứ nhất. Sau khi trộn đều phần thứ hai với toàn bộ khối lƣợng hồ malt, nhiệt độ hỗn hợp tăng lên 62-650C. Cả quá trình

thứ hai mất 1 giờ 30 phút. Tiếp tục bơm 1/3 lƣợng hỗn hợp sang nồi đƣờng hoá nhiệt độ tăng lên đến 75-770C nhằm đƣờng hoá lần cuối cùng, sau đó ta

lại đun sôi 10-15 phút và lại bơn trở về nồi hồ hoá. Cả quá trình nấu phần thứ ba mất 1 giờ. Lúc này nhiệt độ toàn bộ cháo malt đã hạ xuống 75-770C. Toàn

bộ cháo malt đã đƣờng hoá đƣợc bơm sang bộ phận lọc. Toàn bộ thời gian

nấu theo phƣơng pháp này mất khoảng 5 giờ 30 phút. Phƣơng pháp này đƣợc

sử dụng nhiều khi sản xuất bia đen hay loại bia có nguyên liệu phân huỷ kém.

I.2. Phƣơng pháp đun sôi hai phần. Hoà lẫn bột malt với nƣớc ở nhiệt độ 50-520C và để yên trong khoảng

20 phút cho các phần rắn lắng xuống. Sau đó 2/5 hồ malt đƣợc bơm sang nồi đƣờng hoá và bắt đầu đun nóng để nâng nhiệt độ lên 70-720C. Quá trình

đƣờng hoá xong sau 15-25 phút, ta tiếp tục đun nóng đến nhiệt độ sôi, cháo

malt đun sôi 15-30 phút. Sau đó bơm ngƣợc trở lại nồi hồ hoá, ta điều chỉnh nhiệt độ của hỗn hợp khoảng 650C, giữ ở nhiệt độ này 15-20 phút. Lần thứ hai Khoảng 1/3 hỗn hợp đƣợc bơm sang nồi đƣờng hoá, nâng nhiệt độ đến 720C.

Sau khi đƣờng hoá xong ta lại đun sôi 15-20 phút. Sau đó ta bơm ngƣợc về nồi hồ hoá trộn lẫn với phần còn lại, Nhiệt độ hỗn hợp lên đến 75-770C. Toàn

9

SV: Đặng Trần Nghĩa

bộ thời gian của phƣơng pháp nấu này mất 4-4,30 giờ.

Đồ án tốt nghiệp

I.3. Phƣơng pháp đun sôi một phần. Bột malt và nƣớc đƣợc hoà lẫn ở nhiệt độ 50-520C sau 30 phút, toàn bộ

khối hồ malt đƣợc bơm sang nồi đƣờng hoá, đun nóng và nâng nhiệt độ lên từ từ đến 650C để cho hồ malt đƣờng hoá. Sau khi đƣờng hoá xong ta đẻ yên

một lúc cho các phần rắn của bột malt lắng xuống, phần nƣớc ở trên ta gọi là

dịch malt, ta gọi phần nƣớc này và bơm sang nồi hồ hoá, trong dịch malt có

chứa nhiều men amilaza hoạt động, phần đặc còn lại ta đun sôi khoảng 30-40

phút sau đó ta lại bơm sang nồi hồ hoá để trộn lẫn với dịch malt, nhiệt độ của hỗn hợp hạ xuống 75-770C. Toàn bộ thời gian nấu của phƣơng pháp này là 3

giờ 30 phút.

So với hai phƣơng pháp trên nó có ƣu điểm là thời gian nấu đƣợc rút

ngắn và quy trình nấu đơn giản hơn. Phƣơng pháp nấu một phần thƣờng đƣợc

ứng dụng khi chế biến dịch đƣờng có hàm lƣợng chất hoà tan thấp. Do công

nghệ sản xuất bia của ta sử dụng 30 phần trăm nguyên liệu thay thế là gạo do

đó sử dụng phƣơng pháp nấu đun sôi một phần là thích hợp nhất.

II. LÊN MEN.

Đay là công đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đƣờng hoa houblon

hoá thành bia dƣới tác dụng của nấm men. Quá trình lên men là một quá trình

sinh hoá diễn ra rất phức tạp, trong đó tế bào nấm men ôxy hoá một lƣợng lớn

cơ chất (chủ yếu là đƣờng và dextrin bậc thấp) có trong dịch đƣờng để tạo

thành rƣợu êtylic, CO2 và một số sản phẩm khác. Các chất này cùng với thành

phần còn lại trong dịch hèm là các cấu tử hợp thành bia non. Chúng tạo ra cho

bia có màu sắc, hƣơng vị đặc trƣng.

Quá trình lên men trải qua hai giai đoạn: Giai đoạn lên men chính và

giai đoạn lên men phụ. Hiện tại trên thế giới đang tồn tại song song hai giải

pháp công nghệ sản xuất bia: Cổ điển và hiện đại.

Theo công nghệ lên men cổ điển thì quá trình lên men chính và lên men

phụ đƣợc tiến hành ở hai thiết bị khác nhau. Nhƣợc điểm lớn nhất của phƣơng

10

SV: Đặng Trần Nghĩa

pháp này là thời gian lên men quá dài (Nhanh nhất là 28 ngày).

Đồ án tốt nghiệp

Theo công nghệ lên men hiện đại của Nathan, cả hai quá trình lên men

chính và lên men phụ đƣợc tiến hành trong cùng một tank hình trụ, đáy côn, làm bằng kim loại, có áo lạnh bên ngoài, góc ở đáy là 700. Quá trình lên men đƣợc tiến hành nhƣ sau: Hai ngày đầu toàn bộ khối dịch len men giữ ở 140C,

từ ngày thứ ba đến ngày thứ năm thì phần trên của tank lên men giữ ở 13- 140C nhƣng phần dƣới hạ xuống 10-120C (Bằng cách sử dụng các áo khoác

làm lạnh khác nhau). Duy trì ở nhiệt độ này cho đến khi hàm lƣợng chất hoà

tan giảm từ 11% xuống 2,2-2,6% thì kết thúc lên men chính. Lúc này ngƣời ta hạ nhiệt độ phần đáy xuống 20C, để 2 ngày cho nấm men lắng xuống đáy. Sau

đó làm lạnh ở thân thùng, hạ đồng đều toàn bộ khối dịch xuống nhiệt độ 0- 20C. Quá trình lên men phụ coi nhƣ đƣợc bắt đầu và kéo dài 5-7 ngày. Sau khi kết thúc lên men phụ, cặn nấm men đƣợc tách ra bảo quản ở 0-40C. Quá trình

lên men kết thúc.

Công nghệ sản xuất bia hiện đại có nhiều ƣu điểm hơn so với công nghệ

cổ điển: Thời gian lên men rút ngắn xuống ít nhất hai lần, vốn đầu tƣ thiết bị

giảm 30%, cải thiện điều kiện lao động, tránh hao hụt trong khâu chuyển bia

từ nhà lên men chính sang nhà lên men phụ.

Do những ƣu điểm trên, ta chọn lên men bia theo công nghệ hiện đại

11

SV: Đặng Trần Nghĩa

của Nathan.

Đồ án tốt nghiệp

PHẦN III: SƠ ĐỒ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA

I. SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA.

II. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN.

Gạo sau khi làm sạch đƣợc cân định lƣợng cho một mẻ nấu sau đó đƣợc

nghiền trong máy nghiền búa (2) rồi qua gầu tải (4) vào nồi hồ hoá (5). ở đây

bột gạo đƣợc lót 10% bột malt, trộn với nƣớc theo tỉ lệ nhất định đƣợc hỗn hợp có nhiệt độ khoảng 500C, vận hành cơ cấu khuấy đảo đều nâng nhiệt độ nồi cháo lên 860C (nhiệt độ trƣơng nở của tinh bột) trong suốt quá trình nấu

cháo cần khuấy liên tục để tránh cấp nhiệt cục bộ và cháo bị cháy. Khi đạt 860C thì giữ ở nhiệt độ đó 30 phút. Sau đó hạ xuống 720C bằng cách cho thêm

dịch malt vào nồi, giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút, khi đó các enzim trong

malt phân cắt mạch của các phân tử tinh bột làm khối cháo loãng ra. Tiếp tục nâng nhiệt độ từ từ lên 1000C và giữ ở nhiệt độ này khoảng 60 phút. Kết thúc

quá trình hồ hoá tinh bột.

Malt sau khi làm sạch đƣợc cân định lƣợng cho một mẻ nấu sau đó đƣa

vào nghiền trong máy nghiền trục (3) rồi đƣợc chuyển đến cơ cấu phối trộn

(7) bằng gầu tải (4). Ở đây malt và nƣớc đƣợc phối trộn với nhau theo tỉ lệ nhất định đƣợc hỗn hợp có nhiệt độ khoảng 35-370C rồi đổ xuống nồi đƣờng

hoá (8), cho cánh khuấy làm việc, để yên từ 5-10 phút cho một phần bột malt

lắng xuống đáy. Lúc này dịch cháo bên nồi cháo cũng vừa chín. Bơm chuyển

dịch cháo sang nồi đƣờng hoá (8) bằng bơm ly tâm (6) đến khi nhiệt độ đạt 520C thì dừng bơm và giữ ở nhiệt độ này khoảng 10 phút. Tiếp tục bơm toàn

bộ lƣợng dịch cháo còn lại sang và điều chỉnh nhiệt độ của nồi đƣờng hoá ở 650C , giữ ở nhiệt độ này 60 phút. Sau đó nâng từ từ nhiệt độ lên 760Cvà giữ

ở nhiệt độ này 15-20 phút. Quá trình đƣờng hoá kết thúc.

Dịch malt sau khi đƣờng hoá xong gồm 2 hợp phần rắn và lỏng. Dịch

malt đƣợc đƣa sang máy lọc khung bản (10) để tách dịch đƣờng ra khỏi lớp bã

12

SV: Đặng Trần Nghĩa

malt và các chất không tan khác.

Đồ án tốt nghiệp

Quá trình lọc bã malt đƣợc tiến hành theo hai bƣớc:

 Lọc dịch malt để tách dịch đƣờng ra khỏi dung dịch thủy phân.

 Dùng nƣớc nớng rửa bã thu hồi những chất hoà tan còn bám ở bã malt, thu

dịch đƣờng cuối.

Kết thúc quá trình lọc dịch đƣờng thu đƣợc có nhiệt độ khoảng 650C, độ

pH < 6 đƣợc đƣa bơm đun hoa (12). Bã malt đƣợc rút ra khỏi nồi dùng làm

sản phẩm phụ. Để đảm bảo năng suất 5 mẻ nấu/ngày ta bố trí thùng chứa

trung gian (11) để chứa dịch đƣờng sau lọc tránh trƣờng hợp khi lọc mẻ sau

đã xong nhƣng nồi đun hoa vẫn chƣa kết thúc mẻ nấu trƣớc.

Nồi nấu hoa có hai tác dụng chính: Thứ nhất là chiết rút các thành phần

có trong hoa houblon vào dịch hèm nhƣ chất đắng, chất chát, tinh dầu thơm,

polyphênol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa, tạo cho

hoa có màu sắc, vị đắng, có hƣơng thơm đặc trƣng, làm ổn định thành phần

của bia, tăng độ bền sinh học và khả năng giữ bọt cho bia. Thứ hai là làm bay hơi nƣớc để tăng nồng độ dịch hèm lên 110Bx theo yêu cầu công nghệ.

Quá trình nấu hoa đƣợc thực hiện nhƣ sau: Dịch đƣờng trong quá trình

lọc và rửa bã đƣợc bơm liên tục vào nồi nấu hoa. Ở đây, chúng đƣợc cấp nhiệt để nâng dần nhiệt độ lên 760C và giữ ở nhiệt độ này khoảng 10 phút để đƣờng

hoá nốt phần tinh bột còn lại trong dịch đƣờng. Sau đó đun sôi khối dịch trong

5 phút rồi cho 1/2 lƣợng hoa dùng cho mẻ nấu vào. Tiếp tục đun sôi khoảng

30-40 phút rồi cho 1/2 lƣợng hoa còn lại vào. Tiếp tục đun sôi trong 30 phút

thì kết thúc quá trình nấu hoa. Dịch đƣờng khi ra khỏi nồi nấu hoa phải đạt

yêu cầu và pH ra khỏi nồi từ 5,3-5,6. Do đó trong quá trình nấu hoa ta cho

một ít phụ gia H3PO4 để điều chỉnh độ pH.

Sau khi nấu hoa houblon dịch đƣờng đƣợc bơm sang thiết bị xoáy lốc

(13). Mục đích của quá trình này là để tách bỏ bã hoa và các chất kết lắng ra

khỏi dịch đƣờng, đồng thời lợi dụng sự bay hơi của nƣớc để giảm nhiệt độ dịch đƣờng từ 100 oC xuống 90 oC.

Quá trình lắng trong và làm nguội đƣợc tiến hành trong thùng lắng

13

SV: Đặng Trần Nghĩa

Whirlpool. Đây là một thiết bị thân trụ đáy côn, cổ thùng đƣợc nối với ống

Đồ án tốt nghiệp thoát hơi cao từ 4-5m. Ở độ cao 1/4 thân thùng từ đáy lên là đƣờng ống để

bơm dịch vào thùng theo hƣớng tiếp tuyến với thân thùng. Khi dịch cách

thùng 0.4-0.5m đƣờng ống đột ngột thắt lại, làm cho dịch đƣờng phóng vào

thùng với tốc độ rất cao tạo ra một xung lƣợng theo phƣơng tiếp tuyến của cột

chất lỏng bên trong thùng và làm cho cả cột đó xoáy tròn. Nhờ lực hƣớng tâm

lớn, cặn bị hút vào tâm thùng và lắng xuống đáy. kết thúc quá trình dịch

đƣờng đƣợc bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn bị nén chặt ở đáy

thùng đƣợc dội nƣớc và xả ra ngoài.

Dịch đƣờng tiếp tục đƣợc bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh (14) để hạ nhiệt độ dịch từ 900C xuống nhiệt độ lên men chính 140C. Quá trình này đƣợc

tiến hành theo hai giai đoạn:

 Làm lạnh dịch từ 900C xuống 55-600C, dùng tác nhân lạnh là nƣớc.

 Làm lạnh nhanh dịch từ 55-600C xuống nhiệt độ lên men chính 140C, dùng

tác nhân lạnh là nƣớc muối.

Ra khỏi thiết bị làm lạnh nhanh dịch đƣờng có nhiệt độ 140C, độ pH=

5,5 đƣợc bổ xung ôxy hoà tan rồi đƣợc bơm sang thiết bị lên men theo đƣờng

đáy thiết bị cùng với lƣợng men giống dự kiến dùng cho một mẻ nấu đƣợc lấy

từ thùng nhân giống và trữ men (15), (16). Quá trình lên men là một quá trình

sinh hoá diễn ra rất phức tạp, trong đó tế bào nấm men ôxy hoá một lƣợng lớn

cơ chất (chủ yếu là đƣờng và dextrin bậc thấp) có trong dịch đƣờng để tạo

thành cồn, CO2 và một số sản phẩm khác. các chất này cùng với thành phần

còn lại trong dịch hèm là các cấu tử hợp thành bia non. Chúng tạo ra cho bia

có màu sắc, hƣơng vị đặc trƣng.

Quá trình lên men trải qua hai giai đoạn: Giai đoạn lên men chính và

giai đoạn lên men phụ.

Sau 5-7 ngày, lên men chính kết thúc đáy thùng đƣợc hạ xuống nhiệt độ 20C, rút hết men, đem rửa sạch ở thùng rửa men (17) rồi chuyển sang thùng

nhân giống và trữ men (16) để sử dụng cho các mẻ sau. Thông thƣờng nếu

14

SV: Đặng Trần Nghĩa

men giống tốt thì có thể sử dụng đƣợc khoảng 10 đời. Sau đó toàn bộ dịch trong thùng đƣợc hạ đồng đều xuống 0-20C, quá trình lên men phụ coi nhƣ

Đồ án tốt nghiệp đƣợc bắt đầu. Sau 6-8 ngày, lên men phụ kết thúc, cặn men đƣợc tháo ra

ngoài. Bia non tạo thành đƣợc 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 bị khung bản sử dụng giấy lọc

và chất trợ lọc Diatomit.

Để đảm bảo chất lƣợng bia theo yêu cầu công nghệ thƣờng sử dụng chất

trợ lọc Diatomit theo 2 dạng: Thô và tinh. Đầu tiên dạng thô đƣợc hoà vào

nƣớc 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 lƣợng bia sau lọc.

Bia đƣợc chuyển vào các khung của máy lọc. Dƣới áp suất tăng dần, bia

trong đƣợc ép qua giấy lọc vào các bản và đƣợc dẫn ra khỏi máy lọc đƣa sang

thiết bị trữ bia tƣơi.

Bia sau lọc đƣợc gọi là bia tƣơi có nồng độ cồn theo yêu cầu công nghệ khoảng 50 đƣợc trữ trong thiết bị chứa bia tƣơi ở nhiệt độ khoảng 00C. Hàm

lƣợng CO2 hoà tan trong bia tƣơi lúc này chƣa đạt đến hàm lƣợng cần thiết vì

vậy ta cần bổ sung CO2 vào bia. Quá trình hấp thụ CO2 đƣợc thực hiện ngay trong thiết bị tàng trữ bia với áp lực khoảng 1.6-1.7 kg/cm2 cho đến khi hàm

lƣợng CO2 trong bia dạt chỉ tiêu 2-4g/lít Thì bia đƣợc bơm sang phân xƣởng

đóng gói. Một phần bia đƣợc chiết bock từ máy chiết bock (23) để cho ra sản

phẩm bia hơi bán ra thị trƣờng. Một phần bia đƣợc bơm sang máy chiết chai.

Dây chuyền đóng chai hoạt động nhƣ sau: Vỏ chai đƣợc rửa trong máy rửa

chai (24) rồi chuyển qua máy chiết chai (25). ở đây bia đƣợc chiết vào chai

rồi chuyển qua hầm thanh trùng (26) sau đó đƣợc đƣa sang máy dán nhãn (27)

15

SV: Đặng Trần Nghĩa

và đem bán ra thị trƣờng.

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 phƣơng án 1 ngày nấu 5 mẻ,

lƣợng bia xuất xƣởng cho 1 mẻ nấu là 25000/5 = 5000 lít

 Sản lƣợng bia xuất xƣởng là 25000 l/1 ngày.

 Hàm lƣợng chất tan trong dịch đƣờng trƣớc lúc lên men là 11 oBx.

 Lƣợng nguyên liệu cần dùng đƣợc 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 LƢỢNG DỊCH ĐƢỜNG TRƢỚC LÚC LÊN MEN.

Lƣợng bia tổn thất khi chiết xuất xƣởng là 1%. Vậy lƣợng bia đã bão

1000/(1- 0,01)= 1010,10 lít hoà CO2 là:

Lƣợng bia tổn thất trong quá trình sục CO2 là 0,5%. Vậy lƣợng bia

1010,10/(1- 0,005)= 1015,18 lít trƣớc khi sục CO2 là:

Lƣợng bia tổn thất trong quá trình lọc tinh là 1,5%. Vậy lƣợng bia trƣớc

khi lọc tinh là: 1015,18/(1- 0,015)= 1030,64 lít

lƣợng dịch tổn thất trong quá trình lên men là 4%. Vậy lƣợng dịch hèm

đƣa vào lên men là: 1030,64/(1- 0,04)= 1073,58 lít

Lƣợng dịch tổn thất trong quá trình lắng trong và làm lạnh là 3%. Vậy

lƣợng dịch đƣờng đƣa vào lắng trong là:

1073,58/(1- 0,03)= 1106,78 lít Dịch hèm ở 11oBx ở 20 oC có khối lƣợng riêng là:

 = 1044.13 kg/cm3 = 1.044 kg/lít

Khối lƣợng dịch hèm sau khi đun hoa là:

1106,78. 1,044= 1155,63 kg

Lƣợng chất chiết có trong dịch hèm sau khi đun hoa là:

16

SV: Đặng Trần Nghĩa

1155,63. 0,11= 127,12 kg

Đồ án tốt nghiệp Tổn hao chất chiết trong quá trình nấu và lọc bã malt là 1,5%. Vậy

lƣợng chất chiết cần thiết là:

127,12/(1- 0.015)= 129,05 kg

II. TÍNH LƢỢNG GẠO VÀ MALT CẦN DÙNG.

Với malt ta có: Với gạo ta có:

Độ ẩm: 6% Độ ẩm: 12%

Độ hoà tan: 76% Độ hào tan: 90%

Tổn thất do xay nghiền: 0,5% Tổn thất do xay nghiền: 0,5%

Gọi M là lƣợng malt cần dùng thì lƣợng chất chiết thu đƣợc từ malt là:

M. 0,94. 0,76. 0,995= M. 0,71

Với tỉ lệ thay thế là 30% so với khối lƣợng malt thì lƣợng chất chiết thu

đƣợc từ gạo là:

M. 0,88. 0,9. 0,995. 0,3/0,7= M. 0,34

Tổng lƣợng chất chiết thu đƣợc từ M kg malt và (0,3/0,7)M kg gạo là:

0,71M+ 0,34M= 129,05 kg

Suy ra: M= 129,05/(0,71+0,34)= 122,9 kg

Lƣợng gạo cần dùng là:

(0,3/0,7). 122,9= 52,68 kg

III. TÍNH LƢỢNG HOA HOUPLON SỬ DỤNG.

Khi sử dụng hoa viên thì tỉ lệ hoa cho vào là 1,8 g/1lít dịch đƣờng. Nhƣ

vậy lƣợng hoa cần sử dụng là:

1,8. 1106,78= 1992,2 g 1,99 kg

IV. TÍNH LƢỢNG BÃ MALT VÀ BÃ HOA.

IV.1. Tính lƣợng bã malt. Với malt ta có:

- Độ ẩm: 6%

17

SV: Đặng Trần Nghĩa

- Tổn thất do xay nghiền: 0,5%

Đồ án tốt nghiệp - Lƣợng malt sử dụng: 122,9 kg

Với gạo ta có:

- Độ ẩm:12%

- Tổn thất do xay nghiền: 0,5%

- Lƣợng gạo sử dụng: 52,68 kg

Tổng lƣợng chất khô của malt là:

0,94. 0,995. 122,9= 114,95 kg

Tổng lƣợng chất khô của gạo là:

0,88. 0,995. 52,68= 46,13 kg

Tổng lƣợng chất khô của gạo và malt là:

114,95+ 46,13= 161,08 kg

Tổng lƣợng bã khô của malt và gạo là:

161,08- 129,05= 32,03 kg

Với độ ẩm 80% thì lƣợng bã ƣớt thu đƣợc là:

32,03. 100/20= 160,13 kg

IV.2. Tính lƣợng bã hoa. Chất không hoà tan của hoa: 50%

Độ ẩm của bã: 80%

Vậy lƣợng bã hoa là:

1,99. 100/20= 4,975 kg

V. TÍNH LƢỢNG NƢỚC CẦN DÙNG ĐỂ RỬA BÃ MALT.

V.1. Tính lƣợng nƣớc cần dùng để nấu cháo. Ở nồi hồ hoá, ta đƣa các chất vào theo tỉ lệ:

(bột gạo+ 10% bột malt)/nƣớc= 1: 5

Nƣớc ở 200C có = 998,23 kg/m3 [1-12]

Do vậy lƣợng nƣớc cần dùng là:

18

SV: Đặng Trần Nghĩa

0,995. ( 262,07+ 611,5. 0,1). 5/998,23= 0,324 m3

Đồ án tốt nghiệp

V.2. Tính lƣợng nƣớc cần dùng để đƣờng hoá nguyên liệu. Ở nồi đƣờng hoá, tỉ lệ malt/nƣớc= 1: 5

Do đó lƣợng nƣớc cần dùng là:

0,995. 0,9. 122,9. 5/ 998,23= 0,551 m3

V.3. Tính lƣợng nƣớc trong quá trình rửa bã.

 Tính lƣợng nƣớc có trong dịch đƣờng sau khi đƣờng hoá:

Lƣợng dịch ở nồi cháo là:

0,995. ( 52,68+ 122,9. 0,1). 6= 387,87 kg

Khi nấu cháo, lƣợng dịch bị giảm 5% do nƣớc bay hơi. Vì vậy khối

lƣợng dịch cháo sau khi hồ hoá là:

387,87. (1- 0,05)= 368,48 kg

Lƣợng dịch ở nồi đƣờng hoá là:

0,995. 0,9. 122,9. 6= 660,34 kg

Lƣợng dịch ở nồi đƣờng hoá sau khi chuyển cháo sang là:

660,34+ 368,48= 1028,82 kg

Khi đƣờng hoá lƣợng dịch trong nồi đƣờng hoá bị tổn thất 4% do nƣớc

bay hơi. Vì vậy lƣợng dịch sau khi đƣờng hoá là:

1028,82. (1- 0,04)= 987,67 kg

Trong đó lƣợng nƣớc là:

987,67- (122,9+ 52,68). 0,995= 812,96 kg

 Tính lƣợng nƣớc trong quá trình rửa bã:

Trong khi đun hoa lƣợng dịch bị tổn hao là 10% do nƣớc bay hơi. Vậy

lƣợng dịch trƣớc lúc đun hoa là:

1155,63. 100/90= 1284,03 kg

Lƣợng chất chiết có trong dịch đƣờng trƣớc lúc đun hoa là:

129,05. (1- 0,015)= 127,11 kg

Lƣợng nƣớc trong dịch đƣờng sau khi lọc bã malt là:

6388,37- 632.45= 5755,9 kg

Lƣợng nƣớc rửa bã cần dùng là:

19

SV: Đặng Trần Nghĩa

1284,03+ 128,1- 812,96= 472,06 kg

Đồ án tốt nghiệp Thể tích nƣớc rửa bã cần dùng là:

472,06/998,23 = 0,473 m3

VI. TÍNH LƢỢNG MEN CẦN SỬ DỤNG.

Lƣợng men giống đƣa vào khi lên men chính là 10% so với lƣợng dịch

đƣa vào. vậy thể tích dịch men cần dùng là:

1073,58. 0,1= 107,358 lít

Khi sử dụng men tái sử dụng dƣới dạng sữa men thì lƣợng sữa men cần

sử dụng là 1% so với lƣợng dịch cần lên men. Vậy ta có lƣợng sữa men đƣa

vào là:

20

SV: Đặng Trần Nghĩa

1073,58. 0,01= 10,736 lít

Đồ án tốt nghiệp

PHẦN V: TÍNH TOÁN MỘT SỐ THIẾT BỊ CHÍNH

I. NỒI NẤU CHÁO.

I.1. Tính các kích thƣớc cơ bản của thiết bị.

Theo phần tính cân bằng sản phẩm, lƣợng dịch ở nồi cháo tính cho 1000

lít bia thành phẩm là: 387,87 kg. Do đó khối lƣợng dịch cháo của 1 mẻ nấu là:

5. 387,87= 1939,35 kg

Tỉ trọng dịch: bột= 1,08 kg/lít. Do đó thể tích dịch là:

V= 1939,35/1,08= 1796 lít= 1,796 m3.

Hệ số sử dụng của nồi là 0,75. Do đó thể tích của nồi hồ hoá là:

V=1,796/0,75= 2,4 m3.

Với thể tích này ta chọn đƣờng kính trong của thiết bị là: Dt= 1,4 m

I.1.1. Đáy và nắp thiết bị.

Chọn đáy và nắp elíp có gờ.

Với Dt= 1,4 m ta tra đƣợc: [2-383]

ht=40 mm

h= 350 mm S= 2,31 m2 V= 0,421 m3

I.1.2. Thân thiết bị.

Vt= V- (Vđ+ Vn)= 2,4- 2. 0,421= 1,558 m3

Suy ra:

21

SV: Đặng Trần Nghĩa

Chiều cao mức dịch trong thân:

Đồ án tốt nghiệp

I.2. Tính bền cho thiết bị. Đƣờng kính thân trong: 1400 mm

Đƣờng kính trong thân ngoài: 1480 mm

Chiều cao đáy trong: 350 mm

Chiều cao đáy ngoài: 360 mm

Áp suất hơi đốt: 2,5 at

Vật liệu chế tạo: Thép X18H10T

Hơi nƣớc bão hoà ở áp suất 2,5 at có: [1-312]

to= 126,25oC

Tính chất vật lý của thép X18H10T: [2-310]

Hệ số dẫn nhiệt:  = 16,3 W/m. độ

Giới hạn bền kéo: k = 550.106 N/m2 Giới hạn bền chảy: ch = 220.106 N/m2

Hệ số an toàn theo giới hạn bền kéo: nk = 2,6

Hệ số an toàn theo giới hạn bền chảy: nch = 1,5

Theo quy ƣớc phân loại: [2-355]

Thiết bị nấu cháo thuộc nhóm 2 loại I nên hệ số hiệu chỉnh  = 0,9

 Tính ứng suất cho phép:

Ứng suất cho phép khi kéo:

N/m2

Ứng suất cho phép khi tính toán theo giới hạn bền chảy:

N/m2

Vậy ứng suất cho phép khi tính toán là:

N/m2

[] = 132.106

I.2.1. Tính chiều dày thân ngoài chịu áp lực trong.

22

SV: Đặng Trần Nghĩa

Chiều dày thân thiết bị đƣợc tính theo công thức: [2-360]

Đồ án tốt nghiệp

, m

Trong đó:

Dt= 1,48 m P: áp suất trong thiết bị, N/m2 P= 0,25. 106 N/m2

[] = 132. 106 N/m2

h: Hệ số bền theo phƣơng dọc của thân

h = 0,95 [2- 362]

C: hệ số bổ xung, m

C = C1 + C2 + C3

Trong đó:

C1 : hệ số bổ xung do ăn mòn, m

C2 : hệ số bổ xung do bào mòn, m

C3 : hệ số bổ xung do dung sai của chiều dày, m

Vì thép X18H10T là vật liệu bền và làm việc trong môi trƣờng không

bị bào mòn nên C1 = C2 = 0

Vì:

Nên có thể bỏ qua P ở mẫu số trong công thức tính S.

Thay số vào công thức tính S ở trên ta đƣợc:

, m

S = 1,4. 10-3+ C, m S- C = 1,4. 10-3 , m C = C3 = 0,18.10-3 , m S = 1,4.10-3 + 0,18.10-3 = 1,58 (mm)

23

SV: Đặng Trần Nghĩa

Quy chuẩn chọn: S=3mm

Đồ án tốt nghiệp

Kiểm tra ứng suất thành ở áp suất thử bằng công thức: [2-355]

c 220.106  =  = = 183,33.106 N/m2 [Dt + (S-C)].P0 2.(S-C). 1,2 1,2

Trong đó:

Po = 1,5. P = 1,5. 0,25. 106 = 0,38. 106 (N/m2)

Thay vào công thức thử:

N/m2

Do vậy: S = 3mm đáp ứng đƣợc độ bền và an toàn cho thân.

I.2.2. Tính chiều dày đáy ngoài chịu áp lực trong.

Chiều dày đáy thiết bị đƣợc tính theo công thức: [2-385]

, m

Trong đó:

Dt = 1,480 m P = 0,25.104 N/m2

[ ]= 132.106 N/m2

hb: Chiều cao phần lồi của đáy, m. hb = 0,360 m

h : Hệ số bền của mối hàn hƣớng tâm (mối hàn vòng).

h = 0,95

k: hệ số không thứ nguyên.

khi ở đáy lỗ tháo hơi ngƣng đƣờng kính 38mm:

k=1 – d/Dt = 1 – 0,038/1,480 = 0,98

Vì:

24

Nên có thể bỏ qua đại lƣợng P ở mẫu số trong công thức tính S.

Thay số ta có: SV: Đặng Trần Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp

S = 1,6. 10-3 + C , m

S- C = 1,6 mm< 10 mm

C= C3 = 2+ 0,18= 2,18 mm

Vậy:

S = 1,6+ 2,18 = 3,68 mm

Quy chuẩn có S = 4 mm

Kiểm tra ứng suất thành của đáy ở áp suất thử bằng công thức: [2-387]

2 + 2hb(S-C)].P0 [Dt 7,6.k.h.hb.(S-C)

c 220.106  =  = = 183,33.106 N/m2 1,2 1,2

 = 180. 106 N/m2 < c/1,2= 183,33 N/m2

Vậy chiều dày đáy trong S = 4mm đáp ứng đƣợc yêu cầu.

I.2.3. Tính chiều dày nắp chịu áp lực trong.

Chiều dày đáy thiết bị đƣợc tính theo công thức: [2-385]

Trong đó:

Dt = 1,4 m P: áp suất tính toán, N/m2 P = 1 at= 0,1. 106 N/m2

[ ]= 132.106 N/m2

hb = 0,350 m

h = 0,95

25

SV: Đặng Trần Nghĩa

k: hệ số không thứ nguyên.

Đồ án tốt nghiệp

Trên đỉnh nắp có gắn một ống thoát hơi đƣờng kính 200 mm

k=1 – d/Dt = 1 – 0,2/1,4 = 0,86

Do đó phải lấy = 0,85 khi tính toán.

Vì:

Nên có thể bỏ qua đại lƣợng P ở mẫu số trong công thức tính S.

Thay số ta có:

, m

S = 0,8. 10-3 + C , m

S- C = 0,8 mm < 10 mm

C= C3 = 2+ 0,12= 2,12 mm

Vậy:

S = 0,8+ 2,12 = 2,92 mm

Quy chuẩn chọn S = 4 (mm)

Kiểm tra ứng suất thành của nắp áp suất thử bằng công thức: [2-387]

2 + 2hb(S-C)].P0 [Dt 7,6.k.h.hb.(S-C)

c 220.106  = =  = 183,33.106 N/m2 1,2 1,2

 = 204. 106 N/m2 > = 183,33.106 N/m2

26

SV: Đặng Trần Nghĩa

Do đó S= 4mm không đáp ứng đƣợc yêu cầu. Tăng S=6mm Thì C=C3= 0,6.10-3 m

Đồ án tốt nghiệp

 = 113. 106 N/m2 < 188,33 N/m2

Vậy S= 6 mm đáp ứng đƣợc yêu cầu.

I.2.4. Tính chiều dày thân trong chịu áp lực ngoài.

Chiều dày thân trong thiết bị đƣợc tính theo công thức: (2-370)

Trong đó:

, m

: Hệ số bền theo phƣơng dọc của thân

 = 0,95 [2- 362]

Pn: áp suất bên ngoài thiết bị, N/m2

Áp suất tính toán bên ngoài gồm cả độ chân không trong thiết bị.

Pn= 0,25.106+ .g.h=0,25. 106+ 0,08. 106= 0,33. 106 N/m2

Thay số ta có:

, m

S= 1,7+ C , mm

C=C3= 0,18 mm

Do đó: S= 1,7+ 0,18= 1,88 mm

Quy chuẩn chọn S= 3mm

Kiểm tra ứng suất thành ở áp suất thử bằng công thức: [2-355]

N/m2

Trong đó:

Po = 1,5.P = 1,5. 0,33.106 = 0,5.106 (N/m2)

27

SV: Đặng Trần Nghĩa

Thay vào công thức thử:

Đồ án tốt nghiệp

N/m2

Do vậy: S = 3mm đáp ứng đƣợc độ bền và an toàn cho thân.

I.2.5. Tính chiều dày đáy trong chịu áp suất ngoài.

Chiều dày đáy thiết bị đƣợc tính theo công thức: [2-385]

, m

Trong đó:

Dt = 1,4 m P: áp suất tính toán, N/m2 P = 0,5.104 N/m2

[ ]= 132.106 N/m2

hb = 0,35 m

h = 0,95

k: hệ số không thứ nguyên.

khi ở đáy lỗ tháo hơi ngƣng đƣờng kính 38mm:

k=1 – d/Dt = 1 – 0,038/1,480 = 0,98

Đáy lỗ không tăng cứng: k1= 0,64

Vì:

Nên có thể bỏ qua đại lƣợng P ở mẫu số trong công thức tính S.

Thay số ta có:

S = 3,2.10-3 + C , m

S- C = 3,2 mm < 10 mm

28

SV: Đặng Trần Nghĩa

C= C3 = 2+ 0,22= 2,22 mm

Đồ án tốt nghiệp Vậy:

S = 3,2+ 2,22 = 5,44 mm

Quy chuẩn có S = 6 (mm)

Kiểm tra ứng suất thành của đáy ở áp suất thử bằng công thức: [2-387]

 = = 183,33 .106 N/m2

 = 105. 106 N/m2

Vậy chiều dày đáy trong S = 6mm đáp ứng đƣợc yêu cầu.

I.3. Tính cân bằng nhiệt lƣợng và bề mặt truyền nhiệt. Đối với nồi 2 vỏ dùng đun nóng và đun sôi dung dịch, phƣơng trình cân

bằng nhiệt lƣợng đƣợc xác định nhƣ sau:

Trong đó:

G1, G2: khối lƣợng dung dịch, kg.

C1, C2: Nhiệt dung riêng của dung dịch trƣớc và saukhi đun nóng,

Kcal/kg.độ. Tđ, Tc: Nhiệt độ đầu và cuối của dung dịch, 0C : Nhiệt độ của nƣớc ngƣng, 0C.

: Hệ số ẩn nhiệt của hơi nƣớc bão hoà, Kcal/Kg.h.0C.

Hơi nƣớc bão hoà ở P= 2,5 at có: [1-378]

= 126,25oC

= 522,55 kcal/kg.h.0C

 Tính bề mặt truyền nhiệt:

29

SV: Đặng Trần Nghĩa

Quá trình nhiệt trao đổi ở nồi hồ hoá đƣợc chia thành các giai đoạn sau:

Đồ án tốt nghiệp - Bắt đầu trộn gạo với nƣớc ở 50oC đƣợc dịch bột ban đầu có nhiệt độ

khoảng 47oC, giữ khoảng 10 phút.

- Nâng dịch từ 47oC lên 86oC với tốc độ 1oC/ 1 phút, duy trì tại nhiệt độ

86oC trong 30 phút.

- Hạ nhiệt độ từ 86oC xuống 72oC trong 10 phút, giữ ở 72oC trong 30 phút. - Nâng nhiệt độ từ 72oC lên 100oC trong 20 phút, giữ ở 100oC khoảng 60

phút.

 Tính nhiệt dung riêng của dịch trong nồi hồ hoá:

Nhiệt dung riêng đƣợc xác định theo công thức:

Trong đó:

C, Ck, Cn: nhiệt dung riêng của hỗn hợp, gạo, nƣớc, kcal/kg.độ

M, Mk, Mn: khối lƣợng của dịc, chất khô của gạo, nƣớc, kg

Trong gạo có 88% chất khô, 12% nƣớc.

Với Ck= 0,34 kcal/kg.độ.

Cn= 1 kcal/kg.độ. [1-195]

Ta có:

C= 0,9 kcak/kg.độ.

I.3.1. Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 47oC lên 86oC trong 30 phút.

Q = 68071,185. 60/30= 136142,37 kcal/h

30

SV: Đặng Trần Nghĩa

Áp dụng phƣơng trình cân bằng nhiệt tính lƣợng hơi nƣớc cần dùng:

Đồ án tốt nghiệp

I.3.2. Quá trình làm nguội dịch từ 86oC xuống 72oC trong 10 phút.

Theo trên với lƣợng hơi đốt cấp vào là 355,65 kg/h trong 30 phút thì ta

có: Q= 355,65.30/60= 177,83 kg/phút

Do đó để hạ nhiệt độ xuống 72oC thì cứ mỗi phút ta hạ 177,83 kg lƣợng

hơi đốt trong vòng 10 phút.

I.3.3. Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 72oC lên 100 oC trong 20 phút.

Ta tính đƣợc:

Q1= 146614,86 kcal.

Q= 146614,86 kcal/h.

D= 127,67 kg/h

I.3.4. Tính bề mặt truyền nhiệt.

Lƣợng nhiệt đƣợc xác định ở giai đoạn tải nhiệt lớn nhất từ 72oC đến

100oC.

Q= 146614,86 kcal/h

Hệ số truyền nhiệt của nồi hai vỏ lấy giá trị trung bình từ: [3-188] 400- 1200 kcal/m2.h.độ. Chọn K= 1000 kcal/m2.h.độ.

Ta có:

Q=K.F.t

Trong đó:

F: Bề mặt truyền nhiệt, m2.

t: hiệu số nhiệt độ trung bình.

d

t 126,25o C

t 100o c C

31

SV: Đặng Trần Nghĩa

72o C

Đồ án tốt nghiệp

tl= 126,25- 72= 54,250C tn= 126,25-100= 26,250C

Suy ra:

Từ đó tính đƣợc:

m2

Diện tích áo hơi bao đáy thiết bị= 2,31 m2.

Do đó chiều cao áo hơi trên thân là:

m

II. NỒI ĐƢỜNG HOÁ.

I.1. Tính các kích thƣớc cơ bản của thiết bị.

Theo phần tính cân bằng sản phẩm, lƣợng dịch ở nồi đƣờng hoá tính

cho 1000 lít bia thành phẩm là: 1028,82 kg. Do đó khối lƣợng dịch đƣờng của

1 mẻ nấu là:

5. 1028,82= 5144 kg

Tỉ trọng dịch: bột= 1,08 kg/lít. Do đó thể tích dịch là:

V= 5144/1,08= 4763 lít= 4,763 m3.

Hệ số sử dụng của nồi là 0,75. Do đó thể tích của nồi hồ hoá là:

V=4,763/0,75= 6,35 m3.

Với thể tích này ta chọn đƣờng kính trong của thiết bị là: Dt= 1,8 m

I.1.1. Đáy và nắp thiết bị.

32

SV: Đặng Trần Nghĩa

Chọn đáy và nắp elíp có gờ.

Đồ án tốt nghiệp Với Dt= 1,8 m ta tra đƣợc: [2-383]

ht=40 mm

h= 450 mm S= 3,76 m2 V= 0,866 m3

I.1.2. Thân thiết bị.

Chiều cao mức dịch trong thân:

I.2. Tính bề mặt truyền nhiệt. Quá trình nhiệt trao đổi ở nồi đƣờng hoá đƣợc chia thành các giai đoạn

sau:

- Bắt đầu trộn gạo với nƣớc ở nhiệt độ thích hợp đƣợc hỗn hợp ban đầu có

nhiệt độ khoảng 37oC, giữ khoảng 10 phút.

- Nâng dịch từ 37oC lên 52oC trong 20 phút, duy trì tại nhiệt độ 52oC trong

30 phút.

- Nâng nhiệt độ từ 52oC lên 65oC trong 10 phút, giữ ở 65oC trong 60 phút. - Nâng nhiệt độ từ 65oC lên 76oC trong 10 phút, giữ ở 76oC khoảng 20 phút

đến khi đƣờng hoá kết thúc.

 Tính nhiệt dung riêng của dịch trong nồi đƣờng hoá:

Nhiệt dung riêng đƣợc xác định theo công thức:

Trong đó:

C, Cm, Cc, Cn: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp, malt, gạo, nƣớc,

kcal/kg.độ

M, Mm, Mc, Mn: khối lƣợng của hỗn hợp, malt, chất khô của gạo,

33

SV: Đặng Trần Nghĩa

nƣớc, kg

Đồ án tốt nghiệp Trong malt có 84% chất khô, 6% nƣớc.

Với Cm= 0,34 kcal/kg.độ.

Cc= 0,9 kcal/kg.độ.

Cn= 1 kcal/kg.độ. [1-195]

Ta có:

C= 0,98 kcak/kg.độ.

I.2.1. Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 37oC lên 52oC trong 20 phút:

Q = 75620. 60/20= 226860 kcal/h

Áp dụng phƣơng trình cân bằng nhiệt tính lƣợng hơi nƣớc cần dùng:

I.2.2. Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 52oC lên 65oC trong 10 phút.

Ta tính đƣợc:

Q1= 65536 kcal/h.

Q = 393215 kcal/h.

D= 992,44 kg/h

I.2.3. Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 65oC lên 76 oC trong 10 phút.

Ta tính đƣợc:

Q1= 65536 kcal/h.

Q= 393215 kcal/h.

34

SV: Đặng Trần Nghĩa

D= 992,44 kg/h

Đồ án tốt nghiệp I.2.4. Tính bề mặt truyền nhiệt.

Lƣợng nhiệt đƣợc xác định ở giai đoạn tải nhiệt lớn nhất từ 65oC đến

76oC.

Q= 393215 kcal/h

Ta có:

Q=K.F.t

Trong đó:

K= 1000 kcal/m2.h.độ. F: Bề mặt truyền nhiệt, m2.

t: hiệu số nhiệt độ trung bình.

d

t 126,25o C t 76oC c

65o C

tl: 126,25- 65= 61,25oC tn: 126,25- 76= 50,25oC

Vì :

tl/tn= 61,25/50,25= 1,2oC < 2oC

Do đó:

t= (tl+ tn)/2= 55,75oC

Từ đó tính đƣợc:

Diện tích áo hơi bao đáy thiết bị= 3,76 m2.

35

SV: Đặng Trần Nghĩa

Do đó chiều cao áo hơi trên thân là:

Đồ án tốt nghiệp III. NỒI ĐUN HOA.

III.1. Tính các kích thƣớc cơ bản của thiết bị.

Theo phần tính cân bằng sản phẩm, lƣợng dịch đƣa vào nồi đun hoa

tính cho 1000 lít bia thành phẩm là: 1284,03 kg. Do đó khối lƣợng dịch của 1

mẻ nấu là:

5. 1284,03= 6420,15 kg

Tỉ trọng dịch: bột= 1,08 kg/lít. Do đó thể tích dịch là:

V= 6420,15/1,08= 5945 lít= 5,945 m3.

Hệ số sử dụng của nồi là 0,75. Do đó thể tích của nồi hồ hoá là:

V=5,945/0,75= 7,93 m3.

Với thể tích này ta chọn đƣờng kính trong của thiết bị là: Dt= 2 m

III.1.1. Đáy và nắp thiết bị.

Chọn đáy và nắp elíp có gờ.

Với Dt= 2 m ta tra đƣợc: [2-383]

ht=40 mm

h= 500 mm S= 4,6 m2 V= 1,173 m3

III.1.2. Thân thiết bị.

Chiều cao mức dịch trong thân:

III.2. Tính bề mặt truyền nhiệt.

36

SV: Đặng Trần Nghĩa

III.2.1. Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 30oC lên 76oC trong 30 phút:

Đồ án tốt nghiệp Q = 289420. 60/30= 578840 kcal/h

Áp dụng phƣơng trình cân bằng nhiệt tính lƣợng hơi nƣớc cần dùng:

III.2.2. Quá trình nâng nhiệt độ dịch từ 76oC lên 100oC trong 30 phút.

Ta tính đƣợc:

Q1= 151002 kcal.

Q = 302004 kcal/h.

D= 762,23 kg/h

III.2.3. Quá trình đun sôi dịch ở 100oC trong 70 phút.

Vì thực hiện quá trình đun sôi nên Q1 đƣợc tính theo công thức:

Q1= 540. W , kcal

Trong đó:

540 kcal/kg : Nhiệt hàm của hơi nƣớc bão hoà ở 2,5 at

W: khối lƣợng nƣớc bay hơi.

W= 0,1. 6420,15= 642,02 kg

Thay số tính đƣợc:

Q1= 345611 kcal.

Q = 296238 kcal/h.

III.2.4. Tính bề mặt truyền nhiệt.

Lƣợng nhiệt đƣợc xác định ở giai đoạn tải nhiệt lớn nhất từ 65oC đến

76oC.

Q= 393215 kcal/h

Ta có:

Q=K.F.t

Trong đó:

37

SV: Đặng Trần Nghĩa

K= 1000 kcal/m2.h.độ. F: Bề mặt truyền nhiệt, m2.

Đồ án tốt nghiệp

t: hiệu số nhiệt độ trung bình.

d

t 126,25o C

t 100o c C 76oC

tl: 126,25- 76= 50,25oC tn: 126,25- 100= 26,25oC

Vì :

tl/tn= 50,25/26,25= 1,91oC < 2oC

Do đó:

t= (tl+ tn)/2= 38,25oC

Từ đó tính đƣợc:

m2

I. THIẾT BỊ LÊN MEN.

Theo kết quả tính toán ở phần IV tổng thể tích dịch đƣờng và men đƣa

vào thiết bị lên men là 1073,58. 1,1= 1180,94 lít.

Chọn phƣơng án 1 ngày nấu 5 mẻ nhƣ nhau, toàn bộ lƣợng dịch đƣờng

đó đƣa vào lên men trong 1 thùng, lƣợng bia thu đƣợc từ thùng này sau quá

trình lên men đúng bằng năng suất của nhà máy 25000 lít/ngày

Với phƣơng án này thì tổng thể tích của dịch đƣa vào lên men là:

1180,94. 5. 5 = 29523,5 lít

Thiết bị lên men đƣợc thiết kế kiểu thân trụ, đáy côn có gờ, nắp elip có

gờ. Để đáp ứng đƣợc yêu cầu công nghệ, thiết bị phải thoả mãn một số thông

số kỹ thuật sau:

38

SV: Đặng Trần Nghĩa

Áp lực lớn nhất trên mặt dịch là: 1,7 kg/cm3

Đồ án tốt nghiệp

Nhiệt độ cao nhất của dịch trong bồn là: 140C Nhiệt độ thấp nhất của dịch trong bồn là: 00C

Góc đáy thích hợp để men tự lắng xuống đáy là: 2 = 700

Để đảm bảo nhiệt độ lên men ổn định, xung quanh thiết bị có lớp áo

làm lạnh và lớp áo bảo ôn chống thất thoát lạnh. Ngoài ra trên thiết bị còn bố

trí một cửa vệ sinh hình elip kích thƣớc 350x450 mm , ống xả đáy, ống lấy

mẫu, ống đặt nhiệt kế, ống thoát khí.

Dự kiến hệ số sử dụng thiết bị là 85% thể tích. Nhƣ vậy, tổng thể tích

của thiết bị là:

V = 29523,5.(100/85).10-3 = 34,73 m3

Với thể tích đó ta chọn đƣờng kính trong của thiết bị là: Dt = 2,6 m

I.1. Tính các kích thƣớc cơ bản của thiết bị.

I.1.1. Đáy thiết bị.

Đáy thiết bị đƣợc thiết kế theo kiểu đáy nón có gờ, chiều cao gờ là

40mm và góc ở đáy 2 = 700. Ở dƣới cùng giữa đáy có lắp một ống xả đáy

đƣờng kính 50mm và bán kính uốn gờ đáy là Rg = 0,255m

Tính một số kích thƣớc chính nhƣ sau:

Hd = H + h = 1,86 + 0,04 = 1,9 m

39

SV: Đặng Trần Nghĩa

Diện tích xung quanh đáy:

Đồ án tốt nghiệp

Thể tích đáy:

I.1.2. Nắp thiết bị.

Nắp thiết bị đƣợc 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, đƣờng kính

ống là d=30mm.

Ta có: [2 - 370]

Chiều cao gờ: h = 40 mm = 0,4 m

Chiều cao phần lồi: ht = 0,65 m Bề mặt trong nắp: Sn = 7,67 m2 Thể tích nắp: Vn = 2,515m3

= ht+h = 0,65 + 0,04 = 0,69 m

Chiều cao nắp: Hn

I.1.3. Thân thiết bị.

Thân thiết bị đƣợc thiết kế theo kiểu thân trụ hàn. Trên thân có cửa vệ

sinh, kích thƣớc 350x450mm và có 2 ống: Một để lấy mẫu (d=30mm) và một

40

SV: Đặng Trần Nghĩa

để đặt ống nhiệt kế (d=10mm).

Đồ án tốt nghiệp

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:

I.2. Tính bền cho thiết bị.

Chọn vật liệu chế tạo thiết bị là thép không gỉ X18H10T. Vật liệu này

có:

Tính chất vật lý của thép không gỉ X18H10T : [2-299]

Hệ số dẫn nhiệt:  = 16,3 W/m. độ

Giới hạn bền kéo: k = 550.106 N/m2 Giới hạn bền chảy: ch = 220.106 N/m2

Hệ số an toàn theo giới hạn bền kéo: nk = 2,6

Hệ số an toàn theo giới hạn bền chảy: nch = 1,5

Theo quy ƣớc phân loại: [2-345]

Thiết bị lên men thuộc nhóm 2 loại II nên hệ số hiệu chỉnh  =

1,0 [2-346]

 Tính ứng suất cho phép:

Ứng suất cho phép khi kéo:

Ứng suất cho phép khi tính toán theo giới hạn bền chảy:

Vậy ứng suất cho phép của vật liệu X18H10T là:

41

SV: Đặng Trần Nghĩa

[] = 146,667.106 N/m2

Đồ án tốt nghiệp I.2.1. Tính chiều dày thân thiết bị:

Thân hình trụ hàn

Kiểu hàn: Hàn giáp mối hai bên

Phƣơng pháp hàn: Hàn hồ quang điện

Chiều dày thân thiết bị đƣợc tính theo công thức: (2-350)

Trong đó:

h: Hệ số bền theo phƣơng dọc của thân

h = 0,95 [2- 352]

Hệ số bền dọc của thân tại vị trí có cửa vệ sinh là:

Vậy khi tính toán phải lấy hệ số bền theo phƣơng dọc của thân là

h =0,92

P: Áp suất trong thiết bị, N/m2. Đƣơc tính theo công thức: [2-350]

P = Pk + Ptt , N/m2

Trong đó:

Pk : Áp suất khí trên bề mặt dịch trong thiết bị, N/m2

Ptt : Áp suất thuỷ tĩnh của dịch đƣờng tác dụng lên thành thiết bị,

N/m2

Pk = 1,7 kg/m2 = 16,677.104 N/m2

Ptt = .g.Ht

Trong đó:

 : khối lƣợng riêng của dịch đƣờng, lấy gần đúng  = 1044,13

kg/m3

g: gia tốc trọng trƣờng, m/s2 , g=9,81 m/s2

h: chiều cao lớn nhất của mức dịch trong thiết bị,

42

h = Ht + Hn = 5,4+0,69 = 6,09 m

Do đó: SV: Đặng Trần Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp

Ptt = 1044,13. 9,81. 6,09 = 6,238.104 N/m2 P = Pk + Ptt = 16,677.104 + 6,338.104 = 22,915.104 N/m2

C: hệ số bổ xung, m

C = C1 + C2 + C3

Trong đó:

C1 : hệ số bổ xung do ăn mòn, m

C2 : hệ số bổ xung do bào mòn, m

C1 : hệ số bổ xung do dung sai chiều dày của thép tấm, m

Vì thép X18H10T là vật liệu bền và làm việc trong môi trƣờng không

bị bào mòn nên C1 = C2 = 0.

Vì:

Nên có thể bỏ qua đại lƣợng P ở mẫu số trong công thức tính S.

Thay số vào công thức tính S ở trên ta đƣợc:

S = 2,2. 10-3+ C , m S-C = 2,2.10-3 , m C = C3 = 0,22.10-3 , m S = 2,2.10-3 + 0,22.10-3 = 2,42 (mm)

Quy chuẩn ta có: S=3mm

Kiểm tra ứng suất thành ở áp suất thử bằng công thức: [2-355]

N/m2

Trong đó:

P0 = Ptt + Pth , N/m2 Ptt : áp suất thuỷ tĩnh, N/m2 Ptt = 6,238.104 , N/m2

43

SV: Đặng Trần Nghĩa

Pth : áp suất thử thuỷ lực

Đồ án tốt nghiệp

Pth = 1,5.P = 1,5. 22,915.104 =34,373.104 N/m2

Từ đó suy ra:

P0 = 34,373.104 + 6,238.104 = 40,611.104 N/m2

Thay vào công thức thử:

 = 203,64. 106 N/m2 > c/2= 183,33. 106 N/m2

Do đó S= 3mm không đáp ứng đƣợc an toàn cho thân. Tăng S=4mm thì C=C3 = 0,4.10-3 m

Thay vào công thức thử:

 = 159,6. 106 N/m2 < c/2= 183,33. 106 N/m2

Do vậy S = 4mm đáp ứng đƣợc độ bền và an toàn cho thân.

I.2.2. Tính chiều dày nắp thiết bị

Chiều dày nắp thiết bị đƣợc tính theo công thức: [2-372]

, m

Trong đó:

Dt = 2,6 m [ ]= 146,667.106 N/m2

hb = 0,65 m

h : Hệ số bền của mối hàn hƣớng tâm (mối hàn vòng). Ở đây

nắp đƣợc chế tạo từ một tấm phôi liền nên h = 1

k: hệ số không thứ nguyên. khi ở đỉnh nắp có 1 lỗ thoát hơi

đƣờng kính 30mm

k=1 – d/Dt = 1 – 0,03/2,6 = 0,99

44

SV: Đặng Trần Nghĩa

P: áp suất tính toán cho nắp P = 1,7 (kg/cm2) = 16,677 .104 N/m2

Đồ án tốt nghiệp Thay số :

, m

S = 3,85.10-3 + C , m S- C = 3,85.10-3 m < 10 mm C3 = (0,4+2).10-3 = 2,4.10-3 m

Vậy:

S = 3,85.10-3 + 2,4.10-3 = 6,25.10-3 m

Quy chuẩn, có S = 6 mm

Kiểm tra ứng suất thành của nắp thiết bị theo áp suất thử thuỷ lực bằng

công thức: [2-376]

Trong đó:

P0 : áp suất thử thuỷ lực P0 = 1,5. P = 1,5. 221,915.104 = 34,373.106 N/m2

Thay số:

[ ]= 129,6. 106 N/m2 < 183,33.106 N/m2

Vậy S = 6mm đáp ứng đƣợc độ an toàn cho nắp.

I.2.3. Tính chiều dày đáy thiết bị.

Lấy giá trị lớn trong 2 giá trị S1 và S2 đƣợc tính theo công thức sau:

[2-399]

, m

, m

45

SV: Đặng Trần Nghĩa

Trong đó:

Đồ án tốt nghiệp

Dt = 2,6 m

D’ : Đƣờng kính đƣợc xác định theo công thức: [2-399]

D’ = Dt – 2. [Rg. (1- cos) + 10. S1. sin] , m

Nhƣng D’ không đƣợc nhỏ hơn 0,5. [Dt – 2. Rg. (1- cos) + D] , m

Rg : Bán kính uốn gờ; Rg = 0,39 m [2-386]

d: đƣờng kính lỗ ở đáy; d = 0,05 m

[] = 146,667.106 , N/m2

h : hệ số bền của mối hàn hƣớng tâm; h = 1  = 350

y: yếu tố hình dạng đáy. Ta có: [2-400]

Với tỉ số Rg/ Dt = 0,15 thì y = 1,1

h : hệ số bền theo phƣơng dọc của đáy, chính là hệ số bền của

mối hàn dọc

h = 0,95

P: Áp suất tính cho đáy thiết bị. Để đảm bảo an toàn thì đó chính

là tổng áp suất khí và áp suất thuỷ tĩnh trong thiết bị, N/m2

P = Pk + Ptt , N/m2

Trong đó:

Pk : áp suất khí trên bề mặt dịch trong thiết bị Pk = 1,7 kg/cm2 = 16,677.104 N/m2

Ptt : áp suất thuỷ tĩnh của dịch đƣờng lên thành thiết bị,

Ptt = . g. h

h = Hd + Ht + Hn = 1,9 + 5,4 + 0,69 = 7,99 m Ptt = 1044,13. 9,81. 7,99 = 8,184. 104 N/m2 Suy ra: P = 16,677.104 + 8,184.104 = 24,861.104 N/m2

 Thay số tính S1:

46

SV: Đặng Trần Nghĩa

S1 = 2,6.103 + C , m

Đồ án tốt nghiệp

C = C3 = (2+ 0,22).10-3 m

Vậy: S1 = 2,6.103 + 2,22.10-3 = 4,82.10-3, m

Quy chuẩn S1 = 5 mm

 Tính S2:

Ta có:

0,5. [2,6- 2. 0,39. (1- cos350)+ 0,05] = 1,25 m

D’ = 2,6 - 2. [0,39. (1- cos350) + 10. 5. 10-3. sin350] = 2,4 m

Vì:

Nên có thể bỏ qua đại lƣợng P ở mẫu số, do đó:

S = 2,6. 10-3+ C C= C3= 2. 10-3+ 0,22. 10-3

Suy ra:

S = 4,82. 10-3 m

Lấy tròn: S2 = 5 mm.

Vì S1= S2 do đó chiều dày của đáy đƣợc lấy theo S1.

 Kiểm tra ứng suất thành theo áp suất thuỷ lực theo công thức: [2-399]

Trong đó:

P0 = 1,5.P = 1,5. 24,861.104 = 37,29.104 N/m2

Thay vào công thức thử:

47

SV: Đặng Trần Nghĩa

Vậy S = 4 mm đáp ứng đƣợc độ bền và độ an toàn cho đáy.

Đồ án tốt nghiệp I.2.4. Tính chiều dày lớp bảo ôn.

Coi toàn bộ thiết bị nhƣ một buồng lạnh có nhiệt độ 00C

Lớp bảo ôn có kết cấu nhƣ sau:

1

1. Lớp bảo vệ

4

2. Lớp cách ẩm

2

3. Lớp cách nhiệt

4. Lớp kết dính

5. Thành thùng lên men

3

5

a. Chọn lớp bảo vệ là lớp tôn dày 0,5mm. Vật liệu này có:

hệ số dẫn nhiệt  = 50 W/m.độ

khối lƣợng riêng  = 7850 kg/m3

b. Chọn vật liệu cách ẩm là lớp bitum dày 2,5mm [8-61]. Vật liệu này có:

hệ số dẫn nhiệt  = 0,18 W/m.độ

khối lƣợng riêng  = 700 kg/m3

c, Chọn vật liệu cách nhiệt là Polystirol [8-61]. Vật liệu này có:

hệ số dẫn nhiệt  = 0,047 W/m.độ

khối lƣợng riêng  = 40 kg/m3

d. Chọn lớp kết dính là lớp bitum dày 1 mm [8-61]. Vật liệu này có:

hệ số dẫn nhiệt  = 0,18 W/m.độ

khối lƣợng riêng  = 700 kg/m3

48

SV: Đặng Trần Nghĩa

Chiều dày lớp bảo ôn đƣợc tính theo công thức: [8-63]

Đồ án tốt nghiệp

Trong đó:

cn: Chiều dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, m.

cn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/m.độ.

K: Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bảo ôn. Theo [8-63] lấy K=0,3 W/m2.độ

i : Hệ số dẫn nhiệt (W/m.độ)

i : Chiều dày của lớp thứ i trong kết cấu bảo ôn không kể lớp

cách nhiệt, m.

1, 2: Hệ số cấp nhiệt phía không khí và phía dịch bia,

W/m2.độ.

 Tính 1, 2:

Để tính 1, 2 giả thiết rằng chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên ngoài và bề mặt lớp bảo vệ là t1= 3,7970C và chênh lệch nhiệt độ giữa thành thiết bị và bia là t2= 0,180C.

Với giả thiết này ta có hệ số cấp nhiệt đƣợc tính theo công thức: [2-23]

1 = 1,98. (t1)0,25 , W/m2.độ 1 = 1,98. (3,797)0,25 = 2,7639, W/m2.độ

Mật độ dòng nhiệt truyền qua bề mặt lớp bảo vệ là:

q1 = 1. t1 = 2,7639. 3,797 = 10,495 W/m2

 Với dịch bia ta có:

Chuẩn số Gratkov đƣợc tính theo công thức: [2-13]

Chuẩn số Pran đƣợc tính theo công thức: [2-12]

49

SV: Đặng Trần Nghĩa

Trong đó:

Đồ án tốt nghiệp

g: gia tốc trọng trƣờng, g = 9,81 m/s2

l : kích thƣớc chủ yếu, chính là chiều cao của thân thiết bị,

l = 5,4 m

 : khối lƣợng riêng của bia,  = 1044,13 kg/m3

 : hệ số dãn nở thể tích của bia,  = 7.10-5 độ-1

 : độ nhớt động lực của bia,  = 2,652.10-3 NS/m2

 : hệ số dẫn nhiệt của bia,  = 0,5745 W/m.độ

Cp : nhiệt dung riêng của bia, Cp = 4220,42 J/kg.độ

Chuẩn số Gratkov:

Chuẩn số Pran:

Gr. Pr = 3,1.109. 19,482 = 6,041.1010 > 109

Chuẩn số Nuyxen đƣợc tính theo công thức: [2-24]

Nu = 0,15. (Gr. Pr)0,33. (Pr/Prt)0,25

Trong đó:

Prt : là chuẩn số Pran tính ở nhiệt độ thành thiết bị tiếp xúc bia.

Vì t2 nhỏ nên Pr/Prt  1. Do đó:

Nu = 0,15. (Gr. Pr)0,33 = 0,15. (6,041. 1010)0,33 = 541,826

Hệ số cấp nhiệt phía bia là:

Mật độ dòng nhiệt truyền qua bề mặt thành thiết bị tiếp xúc với dịch bia

là:

q2 = 2. t2 = 57,6442. 0,18 = 10,283 W/m2

50

SV: Đặng Trần Nghĩa

Sai số:

Đồ án tốt nghiệp

do đó chấp nhận giả thiết t1= 3,7970C

Thay 1 , 2 vào công thức tính chiều dày lớp cách nhiệt:

cn= 0,138 m

Thử lại:

Chênh lệch nhiệt độ giữa thành thiết bị và dịch bia là:

’= 35- t2- t1- q1.r

t2

t2= 0,1820C  0,180C

Vậy giả thiết t1=3,7970C và t2= 0,180C là phù hợp song để đảm bảo

an toàn ta lấy cn=0,14 m= 14 cm.

 Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu là: [ 2-3]

K = 0,296 W/m2.độ

Kiểm tra đọng sƣơng của kết cấu bảo ôn bằng công thức: [ 8-66]

W/m2.độ

Trong đó:

1= 2,7639 W/m2.độ t1: Nhiệt độ không khí ngoài trời, t1= 350C t2: Nhiệt độ trong thiết bị, t2= 00C.

ts: Nhiệt độ đọng sƣơng của không khí. Khi nhiệt độ không khí ngoài trời là 350C, độ ẩm 83% thì nhiệt độ đọng sƣơng của không khí là: [-

51

SV: Đặng Trần Nghĩa

178]

Đồ án tốt nghiệp

ts= 310C.

Thay số tính đƣợc:

Vậy bề mặt thiết bị không bị đọng sƣơng.

I.3. Tính nhiệt tổn thất ra môi trƣờng xung quanh trong giai đoạn lên

men phụ. Ta coi rằng trong tổng diện tích bề mặt thiết bị có 0,5 m2 không đƣợc

bảo ôn. với giả thiết này ta có:

Diện tích đƣợc bảo ôn là: 56,568- 0,5= 56,068 m2

I.3.1. Tính lượng nhiệt tổn thất qua phần thiết bị được bảo ôn: [2-3]

QTT1= K. F. t , W

Trong đó:

K: Hệ số truyền nhiệt, K= 0,296 W/m2.độ F: Bề mặt truyền nhiệt, F= 56,068. 2,67/2,6= 57,62 m2

t: Hiệu số nhiệt độ giữa hai môi trƣờng,

t= 35- 0= 350C

Thay số tính đƣợc:

QTT1= 0,296. 57,62. 35= 596,94 W

I.3.2. Lượng nhiệt tổn thất qua phần thiết bị không được bảo ôn.

QTT2= K. F. t , W

Trong đó:

K: Hệ số truyền nhiệt, W/m2.độ F= 0,5 m2

t= 35- 0= 350C

52

SV: Đặng Trần Nghĩa

 Tính hệ số truyền nhiệt K: [2-3]

Đồ án tốt nghiệp

Trong đó: Để tính K ta phải tính đƣợc 1, 2. Ta giả thiết rằng chênh

lệch nhiệt độ giữa không khí bên ngoài và bề mặt lớp bảo vệ là t1= 33,550C.

Khi đó:

1 = 1,98. (t1)0,25 , W/m2.độ 1 = 1,98. (33,55)0,25 = 4,7653 W/m2.độ

Mật độ dòng nhiệt truyền qua bề mặt lớp bảo vệ là: q1 = 1. t1 = 4,7653. 33,55 = 159,875 W/m2

Chênh lệch nhiệt độ giữa thành thiết bị và bia là:

t2= 35-33,55-159,875. (4. 10-3/16,3)= 1,410C

Với dịch bia ta có:

Chuẩn số Gratkov: [2-13]

Chuẩn số Pran: [2-12]

Trong đó:

g = 9,81 m/s2  = 2,652.10-3 NS/m2

l = 5,4 m  = 0,5745 W/m.độ

 = 1044,13 kg/m3 Cp = 4220,42 J/kg.độ

 = 7.10-5 độ-1

Chuẩn số Gratkov:

Chuẩn số Pran:

Gr. Pr = 2,363.1010. 19,482 = 4,6043.1011 > 109

Chuẩn số Nuyxen đƣợc tính theo công thức: [2-24]

53

SV: Đặng Trần Nghĩa

Nu = 0,15. (Gr. Pr)0,33. (Pr/Prt)0,25

Đồ án tốt nghiệp Trong đó:

Prt : là chuẩn số Pran tính ở nhiệt độ thành thiết bị tiếp xúc bia.

Vì t2 nhỏ nên Pr/Prt  1. Do đó:

Nu = 0,15. (Gr. Pr)0,33 = 0,15. (4,6043. 1011)0,33 = 1059,095

Hệ số cấp nhiệt phía bia là:

Mật độ dòng nhiệt truyền qua bề mặt thành thiết bị tiếp xúc với dịch bia

là:

q2 = 2. t2 = 112,6760. 1,41 = 158,873 W/m2

Sai số:

Do đó chấp nhận giả thiết t1= 33,550C

Thay số vào công thức tính hệ số truyền nhiệt:

K= 4,567 W/m2.độ

Vậy QTT2= 4,567. 0,5. 35= 80 W

I.3.3. Tổng lượng nhiệt tổn thất trong quá trình lên men phụ.

QTTP= QTT1+ QTT2= 569,94+ 80= 676,94 W QTTP= 676,94. 3600/ (4,1868. 1103)= 582,064 Kcal/h

I.4. Tính lƣợng nhiệt tổn thất trong giai đoạn lên men chính.

I.4.1. Tính lượng nhiệt tổn thất qua phần thiết bị được bảo ôn: [2-3]

QTT1= K. F. t , W

Trong đó:

K: Hệ số truyền nhiệt, W/m2.độ F= 57,62 m2

54

t= 35- 14= 210C

SV: Đặng Trần Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp

 Tính K:

Dịch đƣờng lên men chính có hàm lƣợng chất tan (tính theo % chất

khô) từ 11% xuống 4%. Để tính K, lấy giá trị trung bình là 7,5%. Khi đó dịch

đƣờng có: [1-181]

CP= 4190- (2514- 7,542. t). x , J/kg.độ CP= 4190- (2514- 7,542. 14). 7,5.10-2= 4010,5 J/kg.độ  = 1030 kg/m3

 = 15.10-5 độ-1

 = 1,171.10-3 NS/m2

 = 0,581 W/m.độ

Chuẩn số Gratkov:

Chuẩn số Pran:

Giả thiết rằng chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên ngoài và bề mặt

lớp bảo vệ là t1= 2,4760C

Với giả thiết này ta có hệ số cấp nhiệt phía bề mặt lớp bảo vệ đƣợc tính

theo công thức: [2-23]

1 = 1,98. (t1)0,25 , W/m2.độ 1 = 1,98. (2,476)0,25 = 2,4837 W/m2.độ

Mật độ dòng nhiệt truyền qua bề mặt lớp bảo vệ là:

q1 = 1. t1 = 2,4837. 2,476 = 6,15 W/m2

Chênh lệch nhiệt độ giữa thành thiết bị và dịch bia là:

t2= 35- t2- t1- q1. r

55

SV: Đặng Trần Nghĩa

t2= 0,0850C

Đồ án tốt nghiệp

Gr.Pr = 1,676.1011. 0,085.8,083 = 8,0807. 1010 > 109

Chuẩn số Nuyxen đƣợc tính theo công thức: [2-24]

Nu = 0,15. (Gr.Pr)0,33. (Pr/Prt)0,25

Trong đó:

Pr : là chuẩn số Pran tính ở nhiệt độ thành thiết bị tiếp xúc bia. Vì

t2 nhỏ nên Pr/Prt  1. Do đó:

Nu = 0,15. (Gr. Pr)0,33 = 0,15. (8,0807.1010)0,33 = 596,4169

Hệ số cấp nhiệt phía bia là:

Mật độ dòng nhiệt truyền qua bề mặt thành thiết bị tiếp xúc với dịch bia

là:

q2 = 2. t2 = 72,0601. 0,085 = 6,125 W/m2

Sai số:

Chấp nhận giả thiết t1=2,4760C

Thay số vào công thức tính hệ số truyền nhiệt:

K= 0,293 W/m2.độ

Vậy QTT1= 0,293. 57,62. 21= 354,34 W

I.4.2. Lượng nhiệt tổn thất qua phần thiết bị không được bảo ôn:

QTT2= K. F. t , W

Trong đó:

F = 0,5 m2

t = 35- 14= 210C

56

SV: Đặng Trần Nghĩa

 Tính K:

Đồ án tốt nghiệp

Để tính K ta phải tính 1, 2. Giả thiết rằng chênh lệch nhiệt độ giữa

không khí bên ngoài và bề mặt lớp bảo vệ là t1= 20,370C.

Khi đó:

1 = 1,98. (t1)0,25 , W/m2.độ 1 = 1,98. (20,37)0,25 = 4,064 W/m2.độ

Mật độ dòng nhiệt truyền qua bề mặt lớp bảo vệ là:

q1 = 1. t1 = 4,064. 20,37 = 85,685 W/m2

Chênh lệch nhiệt độ giữa thành trong thiết bị và dịch đƣờng là:

t2= 21- 20,37- 85,685. 4. 10-3/16,3= 0,6090C Gr. Pr = 1,676.1011. 0,609. 8,083 = 8,25. 1011 > 109

Chuẩn số Nuyxen đƣợc tính

Nu = 0,15. (Gr.Pr)0,33 = 0,15. (8,25. 1011)0,33 = 1283,896

Hệ số cấp nhiệt phía bia là:

Mật độ dòng nhiệt truyền qua bề mặt thành thiết bị tiếp xúc với dịch bia

là:

q2 = 2. t2 = 138,1377. 0,609 = 84,126 W/m2

Sai số:

Chấp nhận giả thiết t1=20,370C

Thay số vào công thức tính hệ số truyền nhiệt:

K= 4,078 W/m2.độ

Vậy QTT2= 4,078. 0,5. 21 = 42,82 W

I.4.3. Tổng lượng nhiệt tổn thất trong quá trình lên men chính.

57

SV: Đặng Trần Nghĩa

QTTC= QTT1+ QTT2= 354,34+ 42,82 = 397,16 W

Đồ án tốt nghiệp QTTC= 397,16. 3600/(4,1868.103)= 341,5 Kcal/h

I.5. Tính lƣợng nhiệt toả ra do lên men. Quá trình lên men từ đƣờng Hexoza thành rƣợu êtylíc và CO2 đƣợc biểu

diễn bằng phƣơng trình tổng quát sau:

Xúc tác C6H12O6 2C2H5OH+ 2CO2+ Q

Theo lý thuyết cứ lên men 1kg đƣờng Hexoza thì toả ra môi trƣờng

xung quanh một lƣợng nhiệt là 146,6 Kcal. Mặt khác, khi kết thúc giai đoạn

lên men chính, tốc độ lên men giảm, khi đó hàm lƣợng chất khô chỉ giảm

khoảng 0,15%/ngày. Vậy lƣợng nhiệt toả ra do lên men trong giai đoạn hạ nhiệt độ dịch đƣờng từ nhiệt độ lên men chính 160C xuống 40C trong 24 giờ

là:

QP1 = 25. 1073,58. 1044,13. 10-3. 0,15%. 146,6/24= 256,77 Kcal/h

Trong giai đoạn lên men chính, lúc lên men mạnh nhất thì hàm lƣợng chất

hoà tan giảm với tốc độ khoảng 1,8%/ ngày. với tốc độ này thì lƣợng nhiệt toả

ra tron 24h là:

QP = 25. 1073,58. 1044,13. 10-3. 1,8%. 146,6/24= 3081,23 Kcal/h I.6. Tính lƣợng nhiệt cần lấy để hạ nhiệt độ dịch đƣờng từ 140C xuống 20C:

, Kcal/h

Trong đó:

: là thời gian hạ nhiệt độ, = 24h

m: Khối lƣợng dịch bia non cần hạ nhiệt độ, kg m= 25. 1073,58. 1044,13. 10-3= 28023,93 kg

t: Hiệu nhiệt độ trƣớc và sau khi hạ

t= 14- 2= 120C

CP= 4190- (2514- 7,542. t). x

CP= 4190- (2514- 7,542. 12). 0,04= 4093,06 J/kg. độ

58

SV: Đặng Trần Nghĩa

Thay số tính đƣợc:

Đồ án tốt nghiệp

, Kcal/h.

I.7. Tính kết cấu áo nƣớc muối làm lạnh. Để duy trì nhiệt độ của dịch ổn định ở nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men và làm lạnh dịch bia non từ nhiệt độ lên men chính 140C đến khi kết thúc quá trình lên men chính ở nhiệt độ 20C ta sử dụng nƣớc muối lạnh –50C

chạy trong các khoang áo muối xung quanh thân thùng lên men để bù tổn thất

lạnh và lấy đi lƣợng nhiệt cần theo yêu cầu công nghệ.

Lƣợng nhiệt cần cấp là:

Q = QTTP+ QP+ Qh

Q = 582,064+ 3081,23+ 13698,24

Q = 17361,54 W

Chọn phƣơng án sử dụng nƣớc muối 20% ở nhiệt dộ –50C để làm lạnh

và sau khi ra khỏi áo muối, nƣớc muối có nhiệt độ là: -30C. Trong khoảng -50C đến -30C nƣớc muối có:

CP= 2940 J/kg.độ= 0,702 Kcal/kg.độ [1-207]  = 1160 kg/m3 [1-52]

Vậy lƣợng nƣớc muối cần dùng là:

, Kg/h

Thể tích nƣớc muối tƣơng ứng là:

, m3/h.

Bề mặt truyền nhiệt cần thiết đƣợc tính theo công thức: [2-11]

, m2

Trong đó:

Q là lƣợng nhiệt trao đổi trong thời gian  Q = 17361,54 Kcal/h = 17361,54. 4,1868.103. 24 = 1,7445.109 J

 : Thời gian hạ nhiệt độ, s

59

SV: Đặng Trần Nghĩa

 = 24. 3600 = 86400 s

Đồ án tốt nghiệp

0C

t : Hiệu suất nhiệt độ trung bình giữa nƣớc muối và dịch bia,

K: hệ số truyền nhiệt W/m2.độ

 Tính t: [2-29]

Trong đó:

T1, T2: Nhiệt độ đầu và cuối của dịch bia, 0C T1 = 140C, T2 = 00C t1, t2: Nhiệt độ của nƣớc muối vào, ra, 0C t1 = -50C, t2 = -30C

0C

Suy ra:

Nhiệt độ ra trung bình của nƣớc muối: [2-11]

T2= t1+ t. lnA= -5+ 10,205. ln1,4= -1,5660C

 Tính K:[2-3]

, W/m2.độ

Trong đó:

1 : Hệ số cấp nhiệt phía nƣớc muối, W/m2.độ 2: Hệ số cấp nhiệt phía dịch bia, W/m2.độ r : Nhiệt trở của thành thiết bị, m2.độ/W

60

SV: Đặng Trần Nghĩa

, m2.độ/W

Đồ án tốt nghiệp

r1: Nhiệt trở cặn bẩn phía nƣớc muối, m2.độ/W r1 = 0,232.10-3 m2.độ/W [2-4] r2: Nhiệt trở cặn bẩn phía dịch bia, m2.độ/W r2 = 0,725.10-3 m2.độ/W [2-4]  = 4.10-3 m

 = 16,3 W/m.độ

Thay số:

, m2.độ/W

Nhiệt độ trung bình của dịch bia là:

Ở nhiệt độ 8,0C dịch bia non có:

 = 1044,13 kg/m3 [1-65]

Cp = 4092 J/kg.độ [1-181]  = 1,386.10-3 N.S/m2 [1-105]

 = W/m2.độ = 0,552 W/m2.độ [1-155]

 = 7.10-5 độ-1 [1-340]

Nhiệt độ trung bình của nƣớc muối:

Ở nhiệt độ này nƣớc muối có:

 = 1160 kg/m3

Cp = 3349 J/kg.độ [1-181]  = 3,013.10-3 N.S/m2 [1-112]

 = 0,54 W/m2.độ [1-157]

 = 3,549.10-5độ-1 [1-337]

Ở nhiệt độ 80C dịch bia có:

61

SV: Đặng Trần Nghĩa

Chuẩn số Gratkov:

Đồ án tốt nghiệp

Với t2 là chênh lệch nhiệt độ giữa bia non và tƣờng tiếp xúc với nó, 0C

Chuẩn số Pran:

Ta có:

Gr. Pr = 5,978.1010. t2.10,126= 6,054.1010. t2

Chọn khoang áo muối có kích thƣớc 100x18mm. Với kích thƣớc này

thì đƣờng kính tƣơng đƣơng của nó là:

Trong đó:

F: Tiết diện dòng chảy, m2

U: Chu vi thấm ƣớt, m

Chọn 3 áo làm lạnh: 2 trên thân thiết bị + 1 ở đáy

Vận tốc nƣớc muối chảy trong khoang:

m/s

Nhƣ vậy, nƣớc muối chảy trong khoang ở chế độ chảy Do đó chuẩn số

Nuyxen đƣợc tính theo công thức: [2-16]

0,43.( Pr/ Prt)0,25

Nu = K0.1.Pr

62

SV: Đặng Trần Nghĩa

Trong đó:

Đồ án tốt nghiệp

1: hệ số kể đến ảnh hƣởng của chiều dài ống tới hệ số toả nhiệt

1=1 [2-15]

K0 hệ số phụ thuộc vào Re . K0 = 10,33 [2-16]

Pr : chuẩn số Pran của nƣớc muối

Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa nƣớc muối và thành thiết bị tiếp xúc

với nó là:

t1 =1,480C Nu= 10,33. 1,48. 18,68860,43.1= 53,8443

Do vậy, ta có hệ số cấp nhiệt:

W/m2. độ

Mật độ dòng nhiệt qua bề mặt tƣờng tiếp xúc với nƣớc muối là:

q1 = 1. t1 = 881,0892. 1,48 = 1304,012 W/m2

Chênh lệch nhiệt độ giữa thành trong và bia non là:

t2 = [8- (-1,566)]- t1- q1. r = 9,566 - 1,48 - 1304,012. 1,2.10-3 = 6,5210C

Nhiệt độ của tƣờng tiếp xúc với dịch bia non là: 8- 6,521= 1,4790C

Ở nhiệt độ này 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 của dịch bia non ở nhiệt độ 1,4790C là:

63

SV: Đặng Trần Nghĩa

Suy ra:

Đồ án tốt nghiệp

Với t2 = 6,5210C ta có:

Gr. Pr= 6,054. 1011. 6,521= 4. 1012

Chuẩn số Nuyxen đƣợc tính theo công thức: [2-24]

Nu = 0,15. ( 4.1012)0,33. 0,9317 = 2005,2527

Hệ số cấp nhiệt phía dịch bia non:

W/m2. độ

Nhiệt tải riêng phía dịch bia non:

q2 = 2. t2 = 204,9814. 6,521 = 1336,684 W/m2

Sai số:

Vậy chấp nhận giả thiết t1 = 1,620C và ta có:

Từ đó tính đƣợc bề mặt truyền nhiệt:

64

SV: Đặng Trần Nghĩa

m2

Đồ án tốt nghiệp PHẦN VI: TÍNH VÀ CHỌN MỘT SỐ THIẾT BỊ THIẾT BỊ KHÁC

I. CÔNG ĐOẠN NẤU.

I.1. Cân nguyên liệu.

Nguyên liệu đƣợc cân cho từng mẻ nấu:

 Với lƣợng malt: 614,5 kg. Do đó ta chọn cân đồng hồ mã 1000kg

 Với lƣợng gạo : 263,4kg. Do đó ta chọn cân đồng hồ mã500kg

Thời gian cân nguyên liệu cho một mẻ nấu là: 10 phút

I.2. Máy nghiền Malt.

Lƣợng malt cần nghiền trong 1 ngày: 614,5. 5 = 3072,5 kg

Máy làm việc 2 ca/ngày, mỗi ca 3 giờ

Vậy lƣợng malt cần nghiền trong 1h là:

kg/h

Hệ số sử dụng máy 0,7. Vậy năng suất của máy nghiền:

kg/h

Chọn máy nghiền trục (4 trục): Năng suất 1000 kg/h

I.3. Máy nghiền gạo.

Lƣợng gạo cần nghiền trong 1 ngày là: 263,6. 5 = 1318 kg

Máy làm việc 2 ca 1 ngày, mỗi ca 3 giờ

Vậy lƣợng gạo cần nghiền trong 1 giờ là:

kg/h

Hệ số sử dụng máy là 0,7. Vậy năng suất của máy nghiền:

kg/h

Chọn máy nghiền búa có năng suất 500 kg/h

I.4. Máy lọc ép khung bản.

Chọn thiết bị lọc là máy lọc ép khung bản, thiết bị này có ƣu điểm là:

 Năng suất lớn, trong một ngày đêm có thể lọc 5 đến 6 mẻ.

65

SV: Đặng Trần Nghĩa

 Chất lƣợng dịch đƣờng cao, ít hao tổn về nƣớc rửa bã hơn.

Đồ án tốt nghiệp

 Dễ vận hành và dễ thay thế.

Tính số khung:

Lƣợng bã ƣớt thu đƣợc mỗi mẻ là: 160,13. 5 = 800,65 kg Tỉ trọng của bã gần bằng tỉ trọng của dịch đƣờng = 1,044.103 kg/m3

Vậy thể tích của bã:

Chọn khung có kích thƣớc: 800x800x60 mm , bề dày 6mm

Thể tích khoảng trống của khung: 795. 795. 6. 10-9 = 0,038 m3

Với hệ số sử dụng là 0,7 thể tích khung thì số khung cần dùng là:

cái

Số bản = số khung - 1 = 28 cái

I.5. Thiết bị xoáy lốc:

Thiết bị có thân hình trụ, đáy côn.

Coi lƣợng bã bia có kích thƣớc không đáng kể so với lƣợng dịch đƣờng.

Lƣợng nƣớc bay hơi trong quá trình nấu hoa là 10%, tổn thất bơm nhỏ, Lƣợng

dịch còn lại vào thùng:

Áp dụng công thức tính kích thƣớc cho hình trụ:

chọn H = D

Tính đƣợc:

m

Vậy H = D = 1,8 m

I.6. Bơm.

Dùng bơm vận chuyển dịch từ nồi cháo sang nồi đƣờng hoá, sang thiết

66

SV: Đặng Trần Nghĩa

bị lọc, sang nồi nấu hoa sang thùng lắng và lạnh nhanh, cuối cùng bơm sang

Đồ án tốt nghiệp hệ thống lên men. Tính công suất bơm quy chuẩn cho toàn hệ thống phân

xƣởng nấu

Thể tích dịch đƣờng một mẻ nấu: 4763 lit

Hệ số sử dụng: 0,75

Thời gian bơm: 30 phút

Năng suất bơm:

Dùng bơm ly tâm có năng suất 12,7 m3/h

I.7. Máy lạnh nhanh. 1. Tính kích thước.

Trong quá trình lắng hao tổn dịch 0,8%. Vậy lƣợng dịch vào máy lạnh:

Thời gian làm việc tối đa 90 phút

Hệ số sử dụng máy: 0,7

Vậy thể tích thiết bị cần dùng:

Máy lạnh là giàn làm lạnh tấm bản có năng suất 5,2 m3/h

2. Bề mặt truyền nhiệt.

a. Vùng nƣớc lã:

Nhiệt độ dịch vào: 900C Nhiệt độ dịch ra: 550C Nhiệt độ nƣớc vào: 250C Nhiệt độ nƣớc ra: 450C Nồng độ dịch đƣờng 110Bx, có tỉ trọng 1,044.103 kg/m3 Lƣợng dịch đƣờng G = 4,763.1,044.103 = 4,97.103 kg

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

67

SV: Đặng Trần Nghĩa

Với thiết bị làm lạnh kiểu tƣới có hệ số truyền nhiệt là:

Đồ án tốt nghiệp k = 1100 kcal/m3.h.độ

Hiệu số nhiệt độ:

b. Vùng nƣớc muối:

Nhiệt độ dịch vào: 550C Nhiệt độ dịch ra: 140C Nhiệt độ nƣớc muối vào: -50C Nhiệt độ nƣớc muối ra: 50C

Lƣợng nƣớc muối cần dùng:

Q = G. C. (tc-tđ) = 4,97. 103. 0,93. (55-14) = 189506 kcal

Hệ số truyền nhiệt đối với nƣớc muối:

K = 650 kcal/m3.h.độ

Vậy bề mặt truyền nhiệt:

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 lƣợng men giống cần dùng cho 1 mẻ nấu là:

107,358. 5 = 536,79 lit  0,54 m3

Vì 5 mẻ nấu cho vào một thùng lên men nên tính thiết bị cho 5 mẻ:

68

SV: Đặng Trần Nghĩa

Hệ số đổ đầy thùng là 0,75 nên thể tích thực của thùng là:

Đồ án tốt nghiệp

Thiết bị là thùng hình trụ 2 vỏ, đáy nón làm bằng thép không gỉ:

Chọn H = 1,2 D, h = 0,15D,

Tính đƣợc:

D = 1,4m

H = 1,68m

h = 0,25m

I.1.2. Thùng nhân giống cấp 1:

Thể tích bằng 1/5 thể tích của thùng nhân giống cấp 2:

Thiết bị là thùng hình trụ 2 vỏ, đáy nóng, làm bằng thép không gỉ:

Với H = 1,2 D, h = 0,15D

Tính đƣợc:

Với H = 1,2D = 0,96m

H = 0,15D = 0,12m

II.1.3. Thùng rửa men:

Lƣợng dịch đƣờng 5 mẻ nấu: 5. 1078,58 = 5367,9 lit

Cứ 1000 lit thu đƣợc 8lit men. Vậy lƣợng men đem đi rửa:

69

SV: Đặng Trần Nghĩa

Hệ số sử dụng thùng: 0,8

Đồ án tốt nghiệp

Vậy thể tích thùng: 43/0,8 = 54 lit =0,054 m3

Chọn D = 1,5H. Tính đƣợc:

D = 1,5H = 0,45m

Thể tích chỏm cầu không đáng kể

II.1.4. Thùng hoạt hoá men:

Nấm men sau khi rửa cần đƣợc bảo quản ở 0 – 40C. Việc hoạt hoá nấm

men đƣợc tiến hành trƣớc khi sử dụng từ 10 đến 20 giờ để nấm men thích

nghi dần với môi trƣờng sẽ lên men, để rút ngắn thời gian trong thùng lên

men.

Men tái sử dụng cần dùng: 5.10,736 = 53,68 lit

Lƣợng men cho vào nồi từ 2 đến 3 lit dịch đƣờng lạnh cho 1 lit men sệt.

Vậy thể tích dịch đƣờng trong thùng là:

3.53,68 lit = 161,04 lit

Tổng thể tích dịch trong thùng là:

161,04 + 53,68 = 214,72 lit

Hệ số sử dụng thùng: 0,8

Vậy thể tích thùng là:

Thiết bị là thân thùng hình trụ đáy côn, 2 vỏ làm bằng thép không gỉ.

áp dụng:

Chọn H = 1,5D

h = 0,15D

70

SV: Đặng Trần Nghĩa

Tính đƣợc:

Đồ án tốt nghiệp

H = 0,3m

h = 0,03m = 30mm

II.1.5. Thùng thu hồi men:

Cứ 1000 lit dung dịch men thu hồi đƣợc 20 lit tình khối.

Vậy 5637,9 lit thu hồi đƣợc 107 lit tinh khối

Chọn H = 1,5D ( thiết bị là hình trụ đáy bằng)

Chọn H = 1,5D suy ra:

H = 0,6m

II.2. Thiết bị lọc bia.

Lƣợng bia cần lọc trong 1 ngày:

V = 5. 1030,64. 5 = 25766 lit

Mỗi ngày máy làm việc 2 ca, mỗi ca 5 giờ

Hệ số sử dụng máy 0,75

Vậy năng suất yêu cầu của máy:

lít/h

Chọn máy lọc khung bản làm bằng hợp kim nhôm (hoặc thép) dùng bột

trợ lọc diatomit, năng suất của máy là 4000 lit/h

II.3. Thiết bị tàng trữ bia.

Lƣợng bia cần nạp CO2 trong ngày:

5.1015,18.5 = 25380 lit

Năng suất máy hấp thụ CO2 với hệ số sử dụng: 0,8

71

SV: Đặng Trần Nghĩa

Vậy năng suất của máy:

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế với năng suất: 3500 lit/h

Thiết bị tàng trữ bia đồng thời cũng là thùng hấp thụ CO2. Coi thể tích

thiết bị bằng 1/4 thể tích 1 thùng lên men. Do đó, thể tích thiết bị bão hoà CO2

là:

34,73/4 = 8,7 m3

Thùng hình trụ kiểu đứng đƣợc chế tạo bằng thép X18H10T, có áo lạnh

bằng muối chạy xung quanh, chịu áp lực 4 kg/cm2

Kích thƣớc thùng đƣợc xác định nhờ cồng thức:

Chọn H = 1,2D

h = 0,15D

Tính đƣợc:

m

Suy ra:

H = 2,4 m; h = 0,3 m

III. PHÂN XƢỞNG HOÀN THIỆN SẢN PHẨM.

Bia đƣợc dùng 50% để chiết chai và 50% dùng làm bia hơi

III.1. Đối với bia hơi

Với lƣợng bia 25000 lit/ngày. Hiện nay thƣờng dùng bock có dung tích

25 lit. Vậy số bock cần dùng trong 1 ngày là:

13500/25 = 1500 chiếc

III.1.1. Máy rửa bock.

Mỗi ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 3h, hệ số sử dụng máy 0,8. Vậy năng

72

SV: Đặng Trần Nghĩa

suất cần có của máy:

Đồ án tốt nghiệp

Chọn 4 máy làm việc song song, mỗi máy có năng suất 26 bock/h

III.1.2. Máy chiết bốc.

Lƣợng bia chiết bock trong ngày: 13500 lit

Mỗi ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 6h

Hệ số sử dụng máy là: 0,8

Vậy năng suất yêu cầu:

Chọn máy có năng suất 1500 lit/h

III.2. Đối với bia chai.

Chai qua công đoạn rửa đƣợc sấy khô sang thiết bị chiết chai, kiểm tra

độ đầy và dán nhãn. Năng suất của máy chiết chai cần thiết:

Lƣợng bia chiết chai trong ngày: 13500 lit

Mỗi ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 6h

Hệ số sử dụng máy là: 0,8

Vậy năng suất yêu cầu:

lít/h

73

SV: Đặng Trần Nghĩa

Chọn máy có năng suất 1500 lit/h

Đồ án tốt nghiệp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. PTS Trần xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, kỹ sƣ Hồ Lê Viên.

Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập I. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-1978.

2. PTS Trần xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, PTS Phạm Xuân Toản.

Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập II. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-1999.

3. GS.TS Nguyễn Bin.

Tính toán quá trình Thiêt bị trong công nghệ hoá chất và thực phẩm tập 1. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-1999.

4. GS.TS Nguyễn Bin.

Tính toán quá trình Thiêt bị trong công nghệ hoá chất và thực phẩm tập 2. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-1999.

5. Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đỗ Ngọc Cử, Đinh Văn

Huỳnh. Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 1, tập 2. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội-2000.

6. PGS.TS Hoàng Đình Hoà.

Công nghệ sản xuất malt và bia. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-2000.

7. Hồ Sƣởng.

Công nghệ sản xuất bia. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-1992.

8. Nguyễn Đức Lợi.

Hƣớng dẫn thiết kế hệ thống lạnh. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật- 2002.

9. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ.

Kỹ thuật lạnh cơ sở. Nhà xuất bản Giáo dục-1996.

10. Thực Phẩm Đại Cƣơng. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội-1980. 11. Hoá Sinh Công Nghiệp. 12. Bùi Ái.

74

SV: Đặng Trần Nghĩa

Kỹ thuật sản xuất malt và bia. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội-1994.

Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1 PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ BIA .................................................................................... 2 I. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA BIA. ..................................... 2 I.1. THÀNH PHẦN CỦA BIA. .............................................................. 2 I.2. TÍNH CHẤT CỦA BIA THÀNH PHẨM......................................... 2 II. NGUYÊN LIỆU. .................................................................................. 3 II.1. NGUYÊN LIỆU CHÍNH. ............................................................... 3 II.1.1. MALT ĐẠI MẠCH. ........................................................................... 4 II.1.2. HOA HOUBLON. ............................................................................. 5 II.1.3. NƯỚC. ............................................................................................. 5 II.1.4. NẤM MEN. ....................................................................................... 6 II.2. CÁC CHẤT PHỤ GIA VÀ NGUYÊN LIỆU THAY THẾ. ............ 6 II.2.1. CÁC CHẤT PHỤ GIA. ..................................................................... 6 I.2.2. NGUYÊN LIỆU THAY THẾ. .............................................................. 6 III. GIÁ TRỊ THỰC PHẨM CỦA BIA. .................................................. 7 PHẦN II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA .............................................. 8 I. ĐƢỜNG HOÁ NGUYÊN LIỆU. .......................................................... 8 I.1. PHƢƠNG PHÁP ĐUN SÔI 3 PHẦN. .............................................. 8 I.2. PHƢƠNG PHÁP ĐUN SÔI HAI PHẦN. ......................................... 9 I.3. PHƢƠNG PHÁP ĐUN SÔI MỘT PHẦN. ..................................... 10 II. LÊN MEN. ......................................................................................... 10 PHẦN III: SƠ ĐỒ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA .............. 12 I. SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA. ......................................... 12 II. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN. ................................................... 12 PHẦN IV: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU ................................................................... 16 I. TÍNH LƢỢNG DỊCH ĐƢỜNG TRƢỚC LÚC LÊN MEN. ............. 16 II. TÍNH LƢỢNG GẠO VÀ MALT CẦN DÙNG. ............................... 17 III. TÍNH LƢỢNG HOA HOUPLON SỬ DỤNG. ............................... 17 IV. TÍNH LƢỢNG BÃ MALT VÀ BÃ HOA. ....................................... 17 IV.1. TÍNH LƢỢNG BÃ MALT. ......................................................... 17 IV.2. TÍNH LƢỢNG BÃ HOA. ........................................................... 18 V. TÍNH LƢỢNG NƢỚC CẦN DÙNG ĐỂ RỬA BÃ MALT. ............ 18 V.1. TÍNH LƢỢNG NƢỚC CẦN DÙNG ĐỂ NẤU CHÁO. .............. 18 V.2. TÍNH LƢỢNG NƢỚC CẦN DÙNG ĐỂ ĐƢỜNG HOÁ NGUYÊN LIỆU. ................................................................................................... 19 V.3. TÍNH LƢỢNG NƢỚC TRONG QUÁ TRÌNH RỬA BÃ. ............ 19 VI. TÍNH LƢỢNG MEN CẦN SỬ DỤNG. .......................................... 20 PHẦN V: TÍNH TOÁN MỘT SỐ THIẾT BỊ CHÍNH................................................. 21 I. NỒI NẤU CHÁO. ............................................................................... 21 I.1. TÍNH CÁC KÍCH THƢỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ. ................. 21 I.2. TÍNH BỀN CHO THIẾT BỊ. .......................................................... 22

75

SV: Đặng Trần Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp

76

SV: Đặng Trần Nghĩa

I.3. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƢỢNG VÀ BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT.................................................................................................. 29 II. NỒI ĐƢỜNG HOÁ. .......................................................................... 32 I.1. TÍNH CÁC KÍCH THƢỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ. ................. 32 I.2. TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT. ................................................ 33 III. NỒI ĐUN HOA. ............................................................................... 36 III.1. TÍNH CÁC KÍCH THƢỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ. .............. 36 III.2. TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT. ............................................. 36 I. THIẾT BỊ LÊN MEN. ........................................................................ 38 I.1. TÍNH CÁC KÍCH THƢỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ. ................. 39 I.2. TÍNH BỀN CHO THIẾT BỊ. .......................................................... 41 I.3. TÍNH NHIỆT TỔN THẤT RA MÔI TRƢỜNG XUNG QUANH TRONG GIAI ĐOẠN LÊN MEN PHỤ. .............................................. 52 I.4. TÍNH LƢỢNG NHIỆT TỔN THẤT TRONG GIAI ĐOẠN LÊN MEN CHÍNH. ...................................................................................... 54 I.5. TÍNH LƢỢNG NHIỆT TOẢ RA DO LÊN MEN. ......................... 58 I.6. TÍNH LƢỢNG NHIỆT CẦN LẤY ĐỂ HẠ NHIỆT ĐỘ DỊCH ĐƢỜNG TỪ 140C XUỐNG 20C: ......................................................... 58 I.7. TÍNH KẾT CẤU ÁO NƢỚC MUỐI LÀM LẠNH......................... 59 PHẦN VI: TÍNH VÀ CHỌN MỘT SỐ THIẾT BỊ THIẾT BỊ KHÁC ....................... 65 I. CÔNG ĐOẠN NẤU. ........................................................................... 65 I.1. CÂN NGUYÊN LIỆU. ................................................................... 65 I.2. MÁY NGHIỀN MALT. ................................................................. 65 I.3. MÁY NGHIỀN GẠO. .................................................................... 65 I.4. MÁY LỌC ÉP KHUNG BẢN. ...................................................... 65 I.5. THIẾT BỊ XOÁY LỐC: ................................................................. 66 I.6. BƠM. ............................................................................................. 66 I.7. MÁY LẠNH NHANH. .................................................................. 67 II. CÔNG ĐOẠN LÊN MEN. ................................................................ 68 II.1. THIẾT BỊ GÂY MEN GIỐNG. .................................................... 68 II.2. THIẾT BỊ LỌC BIA. .................................................................... 71 II.3. THIẾT BỊ TÀNG TRỮ BIA. ........................................................ 71 III. PHÂN XƢỞNG HOÀN THIỆN SẢN PHẨM. ............................... 72 III.1. ĐỐI VỚI BIA HƠI ...................................................................... 72 III.2. ĐỐI VỚI BIA CHAI. .................................................................. 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 74