Đồ Án Thiết Kế Nhà Máy Sản Xuất Bia Công Suất 50 Triệu Lít Năm.pdf

Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh
Mục lục

Lời nói đầu..........................................................................................4
Chơng I:.................................................................................................5
Giới thiệu tổng quan về công ty cổ phần bia Nghệ
An và sự cần thiết phải mở rộng nhà máy bia, nâng
công suất 50 triệu lít/năm.......................................................5
I.1.Giới thiệu tổng quan về công ty cổ phần bia Nghệ An......................................5
I.2.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu lít/năm....6
I.2.1.Hiện trạng công nghiệp bia trên thế giới.....................................................6
I.2.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Viêt Nam............................................7
I.2.3.Định hớng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2005.........8
I.2.4.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu
lít/năm....................................................................................................................8
Chơng II : Giới thiệu quy trình công nghệ, tính toán
và lựa chọn thiết bị...................................................................10
II.1.Quy trình công nghệ sản xuất bia....................................................................10
II.1.2.Quy trình sản xuất.....................................................................................10
II.2. Tính toán và lựa chọn thiết bị..........................................................................11
II.2.1. Tính nguyên liệu chính cho 1000 lít bia..................................................11
II.2.1.1.Tính lợng malt và gạo........................................................................11
1.Tính lợng chất hoà tan của malt, gạo......................................................11
2.Lợng malt cần dùng cho 1000 lít bia......................................................13
3.Lợng gạo cần dùng cho 1000 lít bia hơi.................................................13
II.2.1.2.Lợng hoa houblon..............................................................................13
II.2.1.3.Tính lợng nớc tiêu dùng cho 1000 lít bia..........................................13
II.2.1.4.Tính toán về lợng men.......................................................................14
II.2.1.5. Tính lợng Cacbonnic (CO2 ) cần nạp cho bia trớc khi xuất xởng. .14

II.2.2.Tính thiết kế nhà nấu................................................................................16
II.2.2.1.Công suất nhà nấu..............................................................................16
II.2.2.2.Tính chọn thiết bị cho xëng nÊu........................................................16
1.TÝnh chän thïng chøa malt lãt................................................................16
2.TÝnh chän nåi hồ hoá...............................................................................17
3. Tính chọn nồi đờng hoá..........................................................................19
4.Tính chọn nồi lọc bÃ................................................................................20
5.Tính chọn nồi nấu hoa.............................................................................21
6.Tính chọn thùng lắng xoáy......................................................................22
7.Tính chọn hệ thống CIP...........................................................................22
8.Chọn thiết bị làm nguội dịch đờng..........................................................23
9.Thiết bị làm lạnh nớc (thiết bị trao đổi nhiệt )........................................23
12. Thiết bị sục khí vào nớc nha lạnh........................................................24
13.Thiết bị định lợng men vào dịch nha....................................................24
14.Thiết bị lên men.....................................................................................24
15.Tank thành phẩm....................................................................................26
chơng III: Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho
nhà máy bia công suất 5o triệu lít/năm........................27
A.Cân bằng nhiệt và cân bằng lạnh........................................................................27
A.1. Cân bằng nhiệt.................................................................................................27
A.1.1.Tính nhiệt cho các thiết bị nhà nấu..........................................................27
A.1.1.1. Quá trình nấu....................................................................................27
1. Quá trình nấu trong nồi hồ hoá..............................................................27

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

1


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

.....................................................................................................................28
Hình 6: Đồ thi nhiệt của nồi hồ hoá...........................................................28
2.Quá trình nấu trong nồi đờng hóa...........................................................28
3.Quá trình nấu trong nồi hoa....................................................................29
A.1.1.2.Tính nhiệt cÇn cung cÊp cho hƯ thèng nåi nÊu.................................30
A.1.1.2.1.NhiƯt cÇn cung cấp cho nồi hồ hoá................................................30
1.Nhiệt cần cung cấp để nâng dịch cháo từ 750C lên 1000C....................30
2.Nhiệt lợng truyền ra ngoài môi trờng.....................................................31
Nhiệt tính cho bề mặt vách phẳng....................................36
A.1.1.2.2.Nhiệt cần cung cấp cho nồi đờng hoá............................................38
1.Nhiệt cần cung cấp để nâng dịch đờng từ 650C lên 750C.....................38
2.Nhiệt truyền ra ngoài môi trờng..............................................................39
Nhiệt tính cho bề mặt vách phẳng....................................40
A.1.1.2.3.Nhiệt cần cung cấp cho nồi hoa.....................................................42
1.Nhiệt cần cung cấp để nâng dịch đờng từ 750C lên 1000C...................43
2.Nhiệt lợng truyền ra ngoài môi trờng.....................................................43
Nhiệt tính cho đáy nồi nấu....................................................44
A.1.2.Tính nhiệt cho hệ thống CIP.....................................................................46
1.Nhiệt lợng cần cung cấp để nâng nhiệt độ của nớc từ 200C nên 800C. 46
2.Nhiệt lợng toả ra môi trờng.....................................................................46
A.1.3.Nhiệt lợng cần cung cấp để gia nhiệt cho nớc nóng dùng để nấu bia.....48
1.Nhiệt lợng cần cung cấp để nâng nhiệt độ của nớc................................48
2. Nhiệt lợng toả ra môi trờng....................................................................49
A.1.4.Nhiệt lợng cần cho chiết chai...................................................................50
A.2.Tính cân bằng lạnh...........................................................................................50
A.2.1.Tính nhiệt lợng QI....................................................................................50
A.2.1.1.Tỉn thÊt nhiƯt víi tank 116 m3.........................................................50

A.2.1.2.Tỉn thÊt l¹nh ë tank thành phẩm.......................................................53
A.2.1.3.Nhiệt tổn thất qua vách cách nhiệt thùng níc 2 0C..........................54
A.2.1.4.Tỉn thÊt nhiƯt qua thµnh thïng glycol..............................................55
A.2.1.5.Tỉn thÊt lạnh qua bình bay hơi bình tách lỏng.................................57
A.2.1.6.Tổn thất nhiệt qua phòng lọc.............................................................57
A.2.1.7.Tổn thất nhiệt ở phòng bảo quản hoa................................................58
A.2.1.8.Tổn thất nhiệt do phòng gây rửa men...............................................58
A.2.2.Tính nhiệt lợng QII...................................................................................59
A.2.2.1.Lợng nhiệt cần làm lạnh nhanh.........................................................59
A.2.2.2.Lợng nhiệt để sản xuất nớc lạnh cho công nghệ..............................59
A.2.2.3.Nhiệt sinh ra trong quá trình lên men...............................................59
A.2.2.4.Lợng nhiệt trong các quá trình hạ nhiệt độ công nghệ.....................60
A.2.2.5.Nhiệt tổn thất do khâu gây rửa men..................................................60
A.2.3.Tính dòng nhiệt vận hành.........................................................................60
B.Tính toán thiết kế hệ thống lạnh.........................................................................61
B.1.Tính toán chu trình...........................................................................................61
B.2.Thiết kế thiết bị ngng tụ...................................................................................63
B.3.Thiết bị bay hơi.................................................................................................69
B.4.Tính chọn thiết bị phụ......................................................................................74
B.4.1.Bình chứa cao áp........................................................................................74
B.4.2. Bình tách dầu............................................................................................75
B.4.3.Bình chứa dầu............................................................................................75
B.5.Quy trình vận hành, xử lý sự cố hệ thống lạnh................................................75
B.5.1. Quy trình vận hành hệ thống lạnh NH3..................................................75

Nguyễn Văn HiÕu - NhiƯt L¹nh 2-K43

2

Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

B.5.2.Sửa chữa, xử lý sự cố hệ thống lạnh (MYCOM)......................................80
Chơng iv: Phân tích tính mới tính hiện đại và tiết
kiệm năng lợng trong đồ án thiết kế............................82
IV.1.Phân tích tính mới tính hiện đại......................................................................82
IV.2.Tiết kiện năng lợng trong đồ án......................................................................84
Kết luận.............................................................................................86
Tài Liệu Tham Khảo......................................................................87

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

3


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

Lời nói đầu
Ngày nay bia đóng một vai trò quan trọng trong đời sống con ngời. Nó là
một loại giải khát cã ®é cån thÊp, cã chÊt dinh dìng cao, cã mùi vị thơm, ngon
và bổ dỡng. Khi ta uống một lợng bia thích hợp, không những có lợi cho sức
khoẻ, ăn cơm ngon dễ tiêu hoá mà còn giảm đợc sự mệt mỏi sau những ngày làm
việc mệt nhọc.
Khi đời sống xà hội phát triển thì nhu cầu tiêu thụ bia đối với con ngời
ngày càng nhiều, thậm chí đó là nớc giải khát không thể thiếu đợc đối với ngời
dân phơng tây.

Đối với nớc ta là một nớc đang trên đà phát triển, cùng với khí hậu nhiệt
đới nóng ẩm, do đó nhu cầu tiêu thụ bia đóng một vai trò quan trọng. Trong khi
đó ở nớc ta lợng bia do các nhà máy sản xuất ra vẫn còn thấp. Vì vậy để đáp ứng
đợc nhu cầu tiêu thụ, ta phải xây dựng thêm các nhà máy sản xuất bia mới. Khi
xây dựng sản xuất bia mới thì ngoài việc lựa chọn công nghệ sản xuất, thiết kế
các thiết bị, dây truyền sản xuất... còn phải tính toán lợng nhiệt và thiết kế hệ
thống lạnh, nhằm cung cấp đủ lợng nhiệt cho toàn bộ nhà máy.
Đối với em là một sinh viên thuộc viện KH&CN Nhiệt Lạnh, sau quá trình
học tập dới sự dẫn dắt của các thầy cô trong ngành, nay đà có cho mình một khối
kiến thức tơng đối đầy đủ, nên việc giao thiết kế nhà máy bia là khá phù hợp.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo TS Đinh Văn Thuận, kỹ
s Phạm Tuấn Anh, các thầy cô giáo trong Viện, các bạn bè đồng nghiệp đà tận
tình chỉ bảo, hớng dẫn để đồ án của em hoàn thành đạt yêu cầu.
Với sự hạn chế của bản thân, nên bản đồ án này chắc chắn không tránh
khỏi những thiếu sót. Em rất mong đợc sự chỉ bảo, góp ý thêm của các thầy cô và
các bạn.
Hà Nội ngày 5 tháng 5 năm 2003
Sinh Viên:
Nguyễn Văn Hiếu

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

4


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh
Lời Cam Đoan

1.Bản đồ án tốt nghiệp này do tôi tự lập tính toán, thiết kế và nghiên cứu dới sự
hớng dẫn của thầy giáo: TS Đinh Văn Thuận.
2.Để hoàn thành bản đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu tham khảo đà đợc
ghi trong bản các tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu nào khác mà không
đợc liệt kê ở phần tài liệu tham khảo.

Ký tên

Sinh Viên: Nguyễn Văn Hiếu

Chơng I:
Giới thiệu tổng quan về công ty cổ phần bia Nghệ An và
sự cần thiết phải mở rộng nhà máy bia, nâng công
suất 50 triệu lít/năm
I.1.Giới thiệu tổng quan về công ty cổ phần bia Nghệ An
Nhà máy bia Nghệ An nằm trong thành phố Vinh Nghệ An thuộc miền
trung của Việt Nam đây chính là cầu nối giữa hai miền Nam Bắc, do đó vị trí địa
lý của nhà máy bia rất thuận tiện cho sự phát triển của nhà máy bia, nó là đầu
mối giao th«ng thn tiƯn cho viƯc cung cÊp bia cho các tỉnh miền Trung, miền
Nam, miền Bắc. Nhà máy bia nằm trên khu vực miền trung với điều kiện thời tiết
khắc nhiệt do đó nhu cầu giải khát là một yếu tố cần thiết nhất là đối với bia. Với
bia đây là một loại giải khát rất phổ biến và rất đợc nhiều ngời dân a chuộng.
Miền trung là nơi cã ngn lùc lao ®éng rÊt lín, con ngêi miỊn trung có sự chăm
chỉ, cần cù. Chính vì thế mà việc tăng công suất của nhà máy bia Nghệ An lên 50
triệu lít/năm là một điều rất quan trọng. Nhà máy bia Nghệ An trớc kia với số
vốn đầu t nhỏ, nhà máy đà đầu t xây lắp với công suất ban đầu là 3 triệu lít/ năm
sản xuất với dây truyền công nghệ Đan Mạch sau đó công xuất của nhà máy liên
tục đợc tăng lên 7 triệu lít/năm 12 triệu lít/năm, 18 triệu lít/năm, và bây giờ với

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

5


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

nhu cầu tiêu thụ bia lớn ban lÃnh đạo nhà máy quyết định nâng công suất lên 50
triệu lít/năm, với vị trí địa lý thuận lợi nhà máy lại nằm trên dải đất rộng của
thành phố Vinh. Nhà máy dần dần mở rộng bằng cách mua thêm các mảnh đất
gần nhà máy bia. Để mở rộng nhà máy bia với quy mô sản suất lớn hơn, chất lợng hơn. Nhà máy ngoài các trang thiết bị máy móc của hệ thống cũ còn sử dụng
đợc nay tăng thêm năng suất của nhà máy lên, ta cần bổ xung thêm các trang
thiết bị máy móc hiện đại hơn, chất lợng hơn. Để đảm bảo yêu cầu sản suất phù
hợp với công nhân sao cho an toàn hơn dễ sử dụng vận hành hơn.
Trang thiết bị của nhà máy bia Nghệ An hiện nay còn sử dụng tốt, nh đối
với hệ thống tank lên men, nhà máy hiện nay có 22 tank nằm trong nhà gần hệ
thống nấu cũ và hệ thống nhà chiết bia ngoài ra còn có 12 tank lên men có dung
tích 36 m3 mới đợc lắp đặt. Đối với hệ thống nhà hơi cung cấp cho nhà máy hiện
nay gồm có 2 lò của Đức với công suất của từng lò là 3 tấn/h và 2 tấn/h. Còn đối
với hệ thống lạnh hiện nay có 3 máy nén NH3, một bình bay hơi và một bình
chứa glycol. Hệ thống nåi nÊu cị, víi mét nåi malt, mét nåi ch¸o, một nồi lọc,
một nồi lắng, một nồi hoa và hai nồi nớc sôi với quy mô nhỏ. Do đó để nâng
công suất của nhà máy nên 50 triệu lít/năm ta cần phải bổ xung thêm một số thiết
bị mới, nh thêm các tank lên men, nâng công suất lạnh, công suất lò hơi...
I.2.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu
lít/năm
I.2.1.Hiện trạng công nghiệp bia trên thế giới
Sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới
Sản xuất và tiêu thụ bia ở Châu á

Châu á là một trong những khu vực tiêu dùng bia đang tăng nhanh, các
nhà nghiên cứu thị trờng nhận định rằng Châu á đang ngày càng giữ vị trí dẫn
đầu trên thị trờng bia thế giới.
Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu suy giảm từ năm 1989-1993 tăng bình
quân 4,4% năm, thì Châu á, trớc kia, nhiều nớc có mức tiêu thụ bia trên đầu ngời
thấp, đến nay bình quân 6,5% năm. Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất
26,5% năm, tiếp đến là Philippin 22,2% năm, Malaysia 21,7% năm, Indonesia
17,7% năm.
Năm 1939 sản lợng bia của Nhật là 30 triệu lít một năm và mức tiêu thụ
bình quân đầu ngời tơng đơng ở Việt Nam hiện nay, năm 1960 sản lợng bia vợt
quá 100 triệu lít một năm, đến năm 1998 mức tiêu thụ bình quân đầu ngời là 55,6
lít/ngời/ năm.
Công nghiệp bia của Trung Quốc, từ năm 1980 tới 1993 sản lợng bia tăng
từ 69,8 triệu lít nên 1,230 triệu lít, tức tăng 17 lần. Thời kì từ năm 1981 đến 1987,

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt L¹nh 2-K43

6


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

mức tăng trởng trên 30% năm, từ năm 1988 tốc độ tăng trởng bình quân mỗi năm
trên 20%.
I.2.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Viêt Nam
Bia đợc đa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự xuất hiện của nhà máy
bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội, nh vậy bia Việt Nam đà có lịch sử trên một
trăm năm.

Bia là loại sản phẩm có tỉ suất lợi nhuận cao, tạo nguồn thu ngân sách
đáng kể thông qua thuế tiêu thụ đặc biệt và thuế thu nhập doanh nghiệp.
Hiện nay do nhu cầu thị trờng, chỉ trong thời gian ngắn ngành sản xuất bia
đà có những phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu t mở rộng nhà máy bia đà có
từ trớc và xây dựng các nhà máy bia thuộc Trung Ương và địa phơng quản lý, các
nhà máy bia liên doanh với nớc ngoài.
Ngành bia là một trong những ngành có mức thuế TTĐB cao nên hàng
năm nộp vào ngân sách nhà nớc đáng kể.
Hiện trạng và năng lực sản xuất
Theo thống kê hiện nay, cả nớc có khoảng trên 320 nhà máy bia và các cơ
sở sản xuất bia với tổng năng lực sản suất đạt trên 800 triệu lít một năm
Bia địa phơng ë 311 c¬ së, chiÕm 97,18% sè c¬ së nhng sản lợng chỉ
chiếm 31,41% sản lợng bia cả nớc (đạt 241 triệu lít) và đạt 60,73% công suất
thiết kế.
Bên cạnh đó, 7 nhà máy bia liên doanh với nớc ngoài đạt 172 triệu lít
/năm, chiếm 27,5% lợng bia của nớc và mới chỉ đạt 58,1% công suất thiết kế.
Hai công ty bia Sài Gòn và Hà Nội thuộc tổng công ty Rợu-Bia -Nớc giải
khát Việt Nam sản xuất đạt 230 triệu lít/năm (chiếm 30,4% sản lợng bia của cả
nớc) và vợt công suất 105,13% là hai đơn vị có hiệu quả kinh tế nhất hiện nay.
Từ năm 1995-1997 tăng trởng bình quân 22% năm.
Hiệu quả kinh kế
Theo số liệu thu nhập đợc, các nhà máy bia lớn nh: Bia Sài Gòn, Bia Hà
Nội có hiệu quả kinh tề rất cao. Bình quân 1 đồng vốn tạo ra 0,72 đống lÃi, và 1
đồng tài sản cố định làm ra đợc 2,74 đồng doanh thu, nộp ngân sách đợc 1,56
đồng, hơn hẳn những cơ sở sản suất có quy mô nhỏ (nh bia Thái Bình, Thanh
Hoá, Đồng Nai) bình quân 1 đồng tài sản cố định chỉ tạo ra đợc 1,31 đồng doanh
thu và nộp ngân sách 0,52 đồng (tơng ứng bằng 47% so với các cơ sở bia ở Trung
Ương).
Công ty bia Sài Gòn và Công ty bia Hà Nội cứ một tỷ lít bia thì nộp ngân
sách từ 3,5 đến 4 tỷ đồng.

Năm 1996:
Công ty bia Sài Gòn nộp ngân sách: 881,22 tỷ đồng.

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

7


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

Công ty bia Hà Nội nộp ngân sách 119,041 tỷ đồng.
Năm 2000:
Tổng công ty Rợu Bia Nớc giải khát Việt Nam nộp 1425,7 tỷ đồng, vợt 10% so với năm 1999.
I.2.3.Định hớng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2005.
Do mức sống ngày càng tăng, mức tiêu thụ bia ngày càng cao. Không kể
các nớc Châu Mỹ, Châu Âu có mức tiêu thụ bia theo đầu ngời rất cao do có thói
quen uống bia từ rất lâu đời, các nớc Châu á tiêu thụ bình quân 17 lít cho một
ngời trong một năm.
Theo nghiên cứu của nớc ngoài, bia hiện nay chiếm khoảng từ 50% đến
96% tổng mức tiêu thụ các loại đồ uống có cồn trên thị trờng các nớc Đông Nam
á.
Mức tiêu thụ bình quân theo đầu ngời vào năm 2005 đạt 17 lít cho một ngời trong một năm, sản lợng bia đạt khoảng 1500 lít, tức là tăng gấp hai lần so với
năm 1999, bình quân tăng 20% năm.
I.2.4.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu
lít/năm
Việc tăng năng suất, quy hoạch tổng thể, đầu t chiều sâu, đổi mới công
nghệ sản xuất, hiện đại hoá dây chuyền sản xuất bia. Ngoài việc đáp ứng đợc nhu
cầu cung cấp bia cho ngời tiêu thụ. Nâng cao tính hiện đại hoá của dây truyền

công nghệ, làm cho dây chuyền sản xuất ổn định, an toàn, ngời công nhân dễ
dàng điều khiển đợc các thiết bị phuc vụ cho công việc của mình, đồng thời nâng
cao hiệu suất công việc. Làm giảm nhân lực lao động, tiết kiệm nguồn tài chính
cho nhà máy. Ngoài ra còn tiết kiệm đợc nguyên nhiên liệu nh: điện nớc, xăng
dầu...Việc tăng năng suất quy hoạch tổng thể đầu t chiều sâu, đổi mới công nghệ,
hiện đại hoá dây chuyền sản xuất còn làm cho sự quản lý của cán bộ nhà máy đợc dễ dàng chính xác.
Với nhiệm vụ phải thực hiện là phục hồi và phát triển công ty do sức cạnh
tranh mạnh mẽ của các loại bia trên thị trờng trong lên kinh tÕ më cưa, héi nhËp
khu vùc vµ xu thÕ phát triển mạnh của ngành công nghiệp bia, nớc giải khát do
đó việc tiết kiệm năng lợng, quy hoạch tổng thể, nâng công suất, tính hiện đại
của dây chuyền công nghệ là rất cần thiết.

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

8


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

9


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

Chơng II : Giới thiệu quy trình công nghệ, tính toán và
lựa chọn thiết bị
II.1.Quy trình công nghệ sản xuất bia
Bia đợc sản xuất theo quy trình ủ men cổ điển trong khoảng thời gian 12 ngày
Với thời gian lên men chính 7 ngày
Thời gian lên men phụ 4 ngày
Tàng trữ bia 1 ngày
II.1.1.Quy trình công nghệ
Chọn nguyên liệu chính: Malt mua của các nớc Châu Âu nh Bỉ, Đan Mạch,
Pháp. Đợc chứa bảo quản trong Cilo một thời gian để bảo đảm ổn định và mùi
thơm.
Thực hiện xay theo yêu cầu công nghệ của từng loại bia dự kiến nấu, sau
đó chuyển sang thùng hoà trộn.
Đồng thời với quá trình này, thế liệu (gạo) đợc cho vào nấu (dịch hoá) tại
nồi gạo.
Thêm nớc ấm vào nồi hoà trộn, thực hiện quá trình ngâm, tiếp tục nâng
nhiệt lên 500C và duy trì nhiệt độ này trong một khoảng thời gian.
Bơm dịch cháo gạo sang nồi hoà trộn để nâng nhiệt dịch cháo malt. Sau đó
lấy khoảng 1/3 khối dịch vừa hoà trộn chuyển sang nồi nấu, nâng nhiệt đến sôi và
duy trì trong một khoảng thời gian. Bơm toàn bộ khối dịch ở nồi nấu sang nồi
hoà trộn, để yên trong một khoảng thời gian sau đó mới chuyển sang nồi lọc.
Tiến hành lọc và rửa bÃ: toàn bộ lợng dịch trong đợc chuyển sang nồi nấu
hoa. BÃ đợc chuyển ra ngoài dùng cho chăn nuôi. Thực hiện houblon tại nồi
houblon với hoa houblon (dạng viên và tinh chất). Dịch đà houblon hoá chuyển
sang làm lạnh nhanh. Dịch lạnh đợc nạp khí sạch (nhằm cung cấp oxi cho quá
trình nên men) và men giống rồi cho vào tank lên men
Quá trình lên men sẽ xảy ra tại tank lên men. Khi kết thúc quá trình lên
men chính, rút nhiệt để thực hiện quá trình lên men phụ. Nhiều sản phẩm tự
nhiên sẽ đợc tạo ra trong giai đoạn này, tạo hơng vị đặc trng cho bia. Kết thúc
quá trình lên men khi bia ®· chÝn. Khi bia ®· chÝn chun sang lọc trong tại máy

lọc thô dạng đĩa và lọc tinh tại máy lọc khung bản, đảm bảo bia trong, có mùi vị,
màu sắc đặc trng. Bia trong sau lọc đợc chứa, bảo quản tại tank tàng trữ từ 1 đến
2 ngày để bia ổn định. Khi bia đà ổn định đợc bơm qua máy chiết bia vào chai,
lon và đóng nắp, đa sang thanh trùng, dán nhÃn, nhập kho để tiêu thụ.
II.1.2.Quy trình sản xuất
Xem hình H1

Nguyễn Văn Hiếu - NhiƯt L¹nh 2-K43

10


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

II.2. Tính toán và lựa chọn thiết bị
II.2.1. Tính nguyên liệu chính cho 1000 lít bia
II.2.1.1.Tính lợng malt và gạo
1.Tính lợng chất hoà tan của malt, gạo
a. Tổn thất do khâu chiÕt bock lµ 3%.
VËy bia tríc khi chiÕt lµ:
1000.1,03 =1030 (lít)
b. Tổn thất trong quá trình nạp CO2 là 0,5%.
Lợng bia trớc khi nạp CO2 là:
1030.1,005 = 1035 (lít).
c. Tổn thất trong quá trình lọc là 1%.
Lợng bia trớc khi lọc:
1035.1,01 = 1045,5 (lít).
d. Tổn thất trong quá trình lên men chính và phụ là 2,5%.

Lợng dịch trớc khi lên men là:
1045,5.1,025=1071,6 (lít).
e. Tổn thất trong quá trình làm lạnh và tách cặn là 1,5%.
Lợng dịch trớc khi làm lạnh và tách cặn:
1071,6.1,015 =1087,7 (lít).
f. Khi làm lạnh từ 1000C xuống nhiệt độ lên men hệ số có thể tích.
Thể tích dịch đờng sau khi đun sôi ở 1000C
1078,7.1,04 =1131 (lít)

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

11


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

Hình 1: Quy trình sản xuất
g.Dịch đờng có khối lợng riêng khoảng 1,043kg/lít.

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

12


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

Khối lợng của dịch:
1131.1,043 =1180 (kg)
h.Tổng lợng chất khô hoà tan trong dịch (với bia 11Bx)
1180.0,11 =129,8 (kg)
Trong quá trình đun sôi với hoa houblon có một lợng nhất định hoà tan kết
tủa, nhng lại đợc bổ xung thêm, một lợng chất hoà tan từ hoa. Do vậy coi lợng
chất hoà tan trớc và sau khi đun hoa là không đổi. Vậy tổng lợng chất hoà tan cần
có để có thể nhận đợc 1000 lít bia có nồng độ 110Bx là 129,8 kg.
Chọn lợng chất hoà tan từ malt là70% từ gạo là 30%.
Do đó lợng chất hoà tan từ malt sẽ là:
129,8.0,7 = 90,9 (kg).
Lợng chất hoà tan từ gạo:
129,8.0,3 = 38,9 (kg)
2.Lợng malt cần dùng cho 1000 lít bia.
Malt có độ ẩm w = 8%
Hiệu suất hoà tan thực tế 68%
Tổn thất trong quá trình nghiền: 0,5%
Vậy tổng lợng malt cần dùng:
90,9

100 100
.
.1,005 =145 (kg)
68 100 8

3.Lợng gạo cần dùng cho 1000 lít bia hơi.
Gạo có độ ẩm w=13%
Hiệu suất hoà tan thực tế 80%
Tổn thất trong quá trình nghiền là 0,5%
Vậy lợng gạo cần dùng:

38,9.

100 100
.
.1,005 = 55,5 (kg)
80 100 − 13

II.2.1.2.Lỵng hoa houblon
Dïng 0,1 gam hoa và 1 gam hoa cánh cho một lít bia.
Vậy lợng hoa cÇn dïng cho 1000 lÝt bia:
0,1.10-3.1000 = 0,1(kg)
cao hoa = 0,1kg
-3
1.10 .1000 = 1 (kg)
hoa cánh = 1kg
II.2.1.3.Tính lợng níc tiªu dïng cho 1000 lÝt bia.
Khi nÊu tØ lƯ nớc trên nguyên liệu: 5/l
Vậy lợng nớc tiêu dùng trong quá trình nấu:
Malt có độ ẩm 8% do đó lợng nớc có sẵn trong malt sẽ là:
145,5.0,08 =11,64 (lít)

Nguyễn Văn HiÕu - NhiƯt L¹nh 2-K43

13


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

Gạo có độ ẩm 13% do đó lợng nớc có sẵn trong gạo là:
55,5.0,13 =7,22 (lít)
Trong quá trình hồ hoá, đờng hoá lọc bà lợng nớc bay hơi là 5%.
Vậy lợng nớc còn lại trong dịch đờng sau khi lọc:
(1005 + 11,64 + 7,22).0,95 = 972,66 (lít)
Lợng dịch đờng lên men là:1180 kg
Lợng chất khô hoà tan trong dịch trớc khi lên men:
1180 - 129,8 = 1050 (kg)
Trong quá trình nấu, lợng nớc tổn thất là 10%. Do đó lợng nớc có trong dịch đờng khi nấu hoa:
1050,2.

100
= 1166,9 (kg)
100 10

Vậy lợng nớc dùng để rửa là:
1166,9 - 972,6 = 194,3 (kg)
Tổng lợng nớc tiêu tốn cho quá trình nấu, đờng hoá và rửa bà là:
194,3 + 1005 = 1199,3 (kg)
II.2.1.4.Tính toán về lợng men
Nấm men ở đây thuộc chủng men Sachasomyces carlbergenis cã thĨ sư
dơng men gièng vµ men t¸i sinh
NÕu sư dơng men gièng, tû lƯ gièng cho vào thùng là 10% thể tích.
Vậy dịch men giống cần dïng cho 1000 lÝt bia :
1071,6.

10
= 107,2 (lÝt)
100

NÕu sö men tái sinh, tỉ lệ tái sinh cho vào thùng là 1% thể tích
Vậy dịch men giống cần dùng cho 1000 lÝt bia:
1071,6.

1
= 10,72 (lÝt)
100

Trong thùc tÕ s¶n xuÊt cø 1000 lít dịch lên men thu hồi đợc 20 lít men sữa có độ
ẩm 85%. Vậy lợng men sữa thu hồi là:
1071,6.

20
= 21,43 (lít)
1000

Trong số 21,43 lít men sữa chỉ có khoảng 50% đợc đem lên men cho mẻ sau.
II.2.1.5. Tính lợng Cacbonnic (CO2 ) cần nạp cho bia trớc khi xuất xởng
Trong quá trình lên men đờng Maltoza biến đổi nh sau :
C12H22O11 + H2O 2C6H12O6

Nguyễn Văn Hiếu - NhiƯt L¹nh 2-K43

14


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

+
2C6H12O6 → 4CO2 + 4C2H5OH
C12H22O11 + H2O → 4CO2 + 4C2H5OH
342g
4g
4,46 g
Từ một phân tử C12H22O11 tạo ra 4 phân tử CO2. Nh vậy 342g C12H22O11 chuyển
hoá thành :
4.44 = 476 (g)
Lợng khô trong 1071,6 lít dịch đờng (có khối lợng riêng 1,043 kg ) là:
1071,6.1,043.

11
= 122,94 (kg)
100

Trong quá trình lên men, lợng chất khô của dịch đờng giảm từ 110 Bx xuống 3,50
Bx
Vậy lợng chất khô tham gia vào quá trình tạo rợu là:
70
122,954.
= 86,1 (kg)
100
Ta coi một cách gần đúng lợng chất khô này lợng đờng Maltoza. Vậy lợng CO2
tạo ra trong quá trình lên men là:
8.

176
= 44,3 (kg)
342

Lợng CO2 hoà tan trong bia là 2,5g/l do đó lợng CO2 hoµ tan trong 1045,5 lÝt bia
lµ:
1045,5.2,5 = 2613,7g = 2,6137 (kg)
Nh vậy lợng CO2 bay ra trong quá trình lên men là:
44,3 2,6137 = 41,69 (kg)
Lợng CO2 bay ra thu hồi lại khoảng 60% còn lại thoát ra ngoài. Vậy lợng CO2
thu hồi đợc là :
41,69.

60
= 25 (kg)
100

Lợng CO2 cần là: Trong quá trình lên men, CO2 hoà tan trong bia lµ 2,5 g/l nhng
do tỉn thÊt trong quá trình lọc lợng CO2 còn lại là 2 g/l mà bia hơi thành phẩm
phải có hàm lợng CO2 là 3,5 g/l tỉn thÊt khi b·o hoµ lµ 20%. Víi hệ số tổn thất
1,2. Vậy lợng CO2 cần nạp là :
(3,5 - 2).1035.1,2 = 1863 (g/l) = 1,863 (kg/l)

Nguyễn Văn HiÕu - NhiƯt L¹nh 2-K43

15


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

II.2.2.Tính thiết kế nhà nấu

II.2.2.1.Công suất nhà nấu
Đối với sản phẩm nớc giải khát nói chung và bia nói riêng, không phải lúc
nào sản lợng tiêu thụ cũng đạt mức bình quân mà phụ thuộc theo mùa. Trong
thực tế qua các số liệu thống kê cho thấy rằng để đạt đợc sản lợng 50 triệu
lít/năm, thì sản lợng tiêu thụ đợc phân bố theo các tháng nh sau: vào các tháng có
mùa ma sản lợng đạt khoảng 70% công suất trung bình. Các tháng còn lại phải
sản xuất đạt công suất 110% công suất trung bình.
Để sản xuất bia đạt công suất 50 triệu lít/năm thì ta có thể thiết kế nhà máy
với hai hệ nồi nấu, với hệ nồi nấu cũ có công suất ban đầu là 18 triệu lít /năm. Do
đó ta phải thiết kế hệ nhà nấu mới có công suất 32 triệu lít /năm mới đủ khả năng
cho nhà máy hoạt động đủ công suất
Vậy đối với hệ mới ta phải tính toán thiết kế
Thời gian sản xuất thực tế: 300 ngày
Hệ số giảm thể tích dịch nấu từ 1000C xuống 200C là 0,96
Số mẻ nấu nhiều nhất trong ngày là: 8 mẻ
Một tuần có 1 ngày làm vệ sinh và ngày đó nấu 5 mẻ
Số mẻ bình quân cao nhất trong ngày là :
8.6 + 5.1
= 7,5 (mẻ/ngày)
7

Công suất cho một mẻ nấu là :
32000000
= 16460,9 (lít/mẻ) = 164,6 (hl/mẻ)
300.7,5.0,96.0,9

Vậy chọn công suất cho nhà nấu 165 hl dịch nóng/mẻ
Khối lợng nguyên liệu cho mỗi mẻ nấu
Khối lợng malt
145.16,5 = 2392,5 (kg/ mẻ)

Khối lợng gạo
55,5.16,5 = 915,75 (kg/mẻ)
II.2.2.2.Tính chọn thiết bị cho xởng nấu
1.Tính chọn thùng chứa malt lót
Lợng malt đem ngâm là 10% so với lợng gạo vậy lợng malt lót ngâm cho một mẻ
là
915,75.0,995.0,1 = 91,1 (kg)
Nớc cho vào ngâm malt lót theo tỷ lệ nớc /malt lót = 5/1
5.91,1 = 455,5 (kg)

Nguyễn Văn HiÕu - NhiƯt L¹nh 2-K43

16


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

Hỗn hợp malt lót có khối lợng riêng d= 1,08 kg/lít
Vậy thể tích hỗn hợp là
91,1 + 455,5
= 506,1 (lít)
1,08
Hệ số sư dơng lµ 0,8. VËy thĨ tÝch sư dơng cđa thùng malt lót là
Vt =

506,1
= 632,6 (lít)
0,8

Chọn thùng ngâm có hình trụ đờng kính D, chiều cao H, góc đáy 450, chiều cao
đáy h:
h= D/2; tg450 = 0,5; H= 2.D
Thể tích thùng ngâm đợc tính theo công thức
2
2
3
V= .D .H + π .D .h = 13.π .D

4

12

24

VËy ®êng kÝnh thùng ngâm là
24.0,632
D = 3 24.Vt = 3
= 0,72 (m)
13.

13.3,14

Vậy thïng malt lãt cã kÝch thíc
D= 0,72 m; H= 1,44 m; h= 0,36 m
Động cơ cánh khuấy có công suất 1kW
2.Tính chọn nồi hồ hoá
Lợng malt đem ngâm là 10% so với lợng gạo vậy lợng malt lót ngâm cho một mẻ
là

915,75.0,995.0,1 = 91,1 (kg)
Do tổn thất khâu xay xát 5%.
Vậy lợng gạo cho vào nồi hồ hoá là
915,75.0,995 = 911 (kg)
Chọn tỉ lệ nớc vào gạo là 5/1.
Vậy lợng nớc cho vào nồi hồ hoá là.
(911+91,1).5 = 5010,5 (kg)
Khối lợng hỗn hợp trong nồi hồ hoá.
5010,5 + 911 + 91,1 = 6012,6 (kg).
Hỗn hợp có khối lợng riêng là: d=1,08kg/lít.
Vậy thể tích hỗn hợp là
V=

6012,6
= 5567 (lít)
1,08

Nguyễn Văn Hiếu - NhiƯt L¹nh 2-K43

17


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

Nồi nÊu cã hiƯu st sư dơng lµ 0,8.
VËy thĨ tÝch nồi hồ hoá là:
Vn=

5567
= 6959 (lít)
0,8

Chọn Vn =7 m3.
Chọn nồi hồ hoá có thân hình trụ có đờng kính D, chiều cao phần trụ là H,
chiều cao chóp đỉnh h1chiều cao đáy côn h2. Chế tạo bằng thép không gỉ.
Với h1= 0.2.D
h2 = 0,15.D
H = 0,6.D
TÝnh ®êng kÝnh
ThĨ tÝch nåi đợc tính theo công thức
2
2
3
V= .D .H + .D .h2 = 1,95.π .D

4

VËy D= 3

12

12

12.Vn
12.7
=3
=2,39 (m)
1,95.π

1,95.π

ChiỊu cao phÇn trụ là
H = 0,6.D = 1,43 (m)
Chiều cao chóp đỉnh là
h1 = 0,2.D = 0,2.2,39 = 0,478 (m)
Chiều cao đáy côn là
h2 = 0,15.D = 0,15.2,39 = 0,35 (m)
Phần vỏ dày 0,1m (có một lớp cách nhiệt) nên đờng kính ngoµi cđa nåi lµ
Dn = D + 0,1.2 = 2,39 + 0,2 = 2,59 (m)
Chän hƯ thèng khy cđa nåi hồ hoá.
Đờng kính cánh khuấy: 2m
Mô tơ khuấy có công suất 4kW, tốc độ 1450 vòng/phút
Hộp giảm tốc với tỉ số truyền 1/54.
Vậy tốc độ của cánh khuấy 1450/54=27 (vòng/phút)

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

18


Đồ án tốt nghiệp

h2

D

H

h1

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

Hình 2: Nồi hồ hoá
3. Tính chọn nồi đờng hoá
Lợng malt đem ngâm là 10% so với lợng gạo vậy lợng malt lót ngâm cho một mẻ
là
915,75.0,995.0,1 = 91,1 (kg)
Do tổn thất khâu xay xát 5%.
Vậy lợng malt cho vào nồi đờng hoá là
2392,5.0,995 - 91,1= 2289,4 (kg)
Chọn tỉ lệ nớc vào malt là 5/1.
Vậy lợng nớc cho vào nồi đờng hoá là.
2289,4.5 = 11447,2 (kg)
Khối lợng hỗn hợp trong nồi đờng hoá.
2289,4 + 11447,2 + 6012,6 = 19749,2 (kg)
Hỗn hợp có khối lợng riêng là d =1,08kg/lít.
Vậy thể tích hỗn hợp là
V=

19749,2
= 18286,3 (lít)
1,08

Nồi nấu có hiệu suất sử dụng là 0,85.
Vậy thể tích nồi đờng hoá là
Vn=

18286,3
= 21513 (m3 )

0,85

Chọn Vn =21 m3.
Chọn nồi đờng hoá có thân hình trụ có đờng kính D, chiều cao phần trụ là
H, chiều cao chóp đỉnh h1chiều cao đáy côn h2. Chế tạo bằng thép không gỉ.
Với h1 = 0,2.D
h2= 0,15.D
H = 0,6.D
Tính đờng kính
Thể tích nồi đợc tính theo công thức

Nguyễn Văn Hiếu - Nhiệt Lạnh 2-K43

19


Đồ án tốt nghiệp

Viện KH CN Nhiệt Lạnh

2
2
3
V= π .D .H + π .D .h2 = 1,95.π .D

4

VËy D = 3

12

12

12.Vn
12.21
=3
=3,4 (m)
1,95.
1,95.

h2

D

H

h1

Chiều cao phần trụ là
H = 0,6.D = 2,04 (m)
Chiều cao chóp đỉnh là
h1 = 0,2.D = 0,2.3,4 = 0,68(m)
Chiều cao đáy côn là
h2 = 0,15.D = 0,15.3,4 = 0,51 (m)
Phần vỏ dày 0,1m (có một lớp cách nhiệt) nên đờng kính ngoài của nồi là
Dn= D + 0,1.2 = 3,4 + 0,2 = 3,6 (m)
Chän hÖ thống khuấy của nồi đờng hoá
Đờng kính cánh khuấy: 2,6m
Mô tơ khuấy có công suất 5,5kW, tốc độ 1450 vòng/phút
Hộp giảm tốc với tỉ số truyền 1/54.

Vậy tốc độ của cánh khuấy 1450/54 = 27(vòng/phút)

Hình 3.Nồi đờng hoá
4.Tính chọn nồi lọc bÃ
Dùng nồi lọc để lọc dịch đờng, thể tích khối dịch đờng đem lọc mỗi mẻ là
thể tích dịch sau khi đờng hoá.
Nồi nấu có hiệu suất sử dụng lµ 0,8
VËy thĨ tÝch nåi läc b· lµ
Vn=

21
= 26,25 (m3 )
0,8

Chọn Vn =27 m3.
Chọn nồi lọc bà có thân hình trụ có đờng kính D, đáy bằng, chiều cao phần
trụ là H. Chế tạo bằng thép không gỉ.

Nguyễn Văn Hiếu - NhiƯt L¹nh 2-K43

20