Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất bia công suất 6 triệu/lít/năm

Đồ án tốt nghiệp

Mở đầu
Bia là một loại nớc uống mát bổ, có độ cồn thấp, có bọt mịn xốp, có hơng vị đặc trng. Hơng vị và màu sắc cảm quan của bia là do các hợp chất
chiết từ malt đại mạch, hoa houplon, cồn, CO 2 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 ngời uống.
Ngày nay bia là một trong những loại nớc giải khát phổ biến nhất trên
khắp thế giới và sản lợng của nó không ngừng tăng lên gắn liền với tên tuổi
của những hãng bia lớn nh Heineken (Hà Lan), Heninger (Đức), Carlberg
( Đan Mạch), Foster (úc), Tiger (xingapore), với tổng sản l ợng hàng tỉ lít
bia mỗi năm, đã tạo công ăn việc làm cho nhiều lao động và thu về những lợi
nhuận khổng lồ.
Nớc ta là một nớc nằm trong xứ nóng, vì vậy nhu cầu về nớc giải khát
chiếm một vị trí khá quan trọng nhất là trong những ngày hè oi bức nếu
không cung cấp đủ nớc 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 nớc uống. Cho đến nay, ngoài các nhà máy
bia lớn nh 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 xởng sản xuất bia ở
hầu khắp các tỉnh và thành phố trong cả nớc. 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 ngời, nhu cầu tìm kiếm công ăn việc làm và nhu cầu giải trí, giải khát của ngời
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 đợc xây dựng, góp phần giải quyết công ăn việc làm cho nhiều lao
động, đáp ứng nhu cầu nớc giải khát cho nhân dân, và ngành sản xuất bia của
nớc ta sẽ tiến nhanh và đuổi kịp các nớc tiên tiến trên thế giới.

SV: Đặng Trần Nghĩa

1


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 thờng thành phần chính của bia bao gồm:
H2O

80-86%

Chất hoà tan

5-10%

CO2

0.3-0.4%

Rợu Etylic

2.5-6.0%

Chất chát

60- 80 mg/lit

Chất đắng

70-100 mg/lit

Ngoài các thành phần chính, bia còn có một số sản phẩm khác của quá
trình lên men nh rợu bậc cao, glyxêrin, các axit hữu cơ, các Este thơm. Chính
các chất này đã tạo nên hơng vị đặc trng cho bia.
I.2. Tính chất của bia thành phẩm.
Để đánh giá chất lợng của bia thờng dựa vào các chỉ tiêu sau đây:
Mùi và vị của bia:
Chỉ số quan trọng để đánh giá chất lợng của bia là mùi và vị. Bia phải có
mùi và vị đặc trng cho từng loại. Bia có mùi thơm của đại mạch, vị đắng dễ
chịu của hoa houblon và vị lạnh tê của CO 2 bão hoà, có vị đắng dịu, ngon,
đậm hoà tan trong bia; bia không đợc có mùi chua, mốc. Mùi và vị của bia
phải đầy đủ, tinh khiết, không đợc có mùi lạ. Mùi và vị của bia phụ thuộc vào
các yếu tố sau: Chất lợng của nguyên liệu sử dụng nh malt, nớc, hoa houblon
và nấm men, phụ thuộc vào chế độ lên men, thời gian tàng trữ, hàm lợng rợu,
mức độ bão hoà CO2 trong bia,
Màu sắc và độ trong suốt của bia:
Màu sắc của bia phụ thuộc vào màu và chất lợng của malt, thành phần
của nớc và quá trình kỹ thuật trong phân xởng nấu. Màu sắc của bia phụ thuộc
SV: Đặng Trần Nghĩa

2


Đồ án tốt nghiệp

vào từng loại bia, đối với bia vàng thì màu vàng rơm, sáng óng ánh và trong
suốt. Bia đạt đợc tiêu chuẩn trong suốt nếu nhìn thấy sự lấp lánh sáng qua cốc
thuỷ tinh.
Độ bền của bọt.
Bia khác với những loại nớc uống khác là khả năng tạo bọt và giữ bọt đợc lâu. Bọt gồm những phần tử CO 2 liên kết với nhau trên bề mặt của bia. Độ
bền của bọt là khái niệm đợc 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 lợng 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 dới đáy cốc thờng
xuyên có những bóng nhỏ ly ti đợc tách ra và chạy lên bề mặt.
Độ bền của bia.
Đây là yếu tố quan trọng để đánh giá chất lợng 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. Lợng hoa houblon càng lớn thì giúp cho bia càng bền. Bia kém bền
vững nếu trong bia hàm lợng 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,
nấm men và nớc.
II.1.1. Malt đại mạch.
Malt đại mạch là một nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia. Nó đợc
hình thành từ các hạt đại mạch nhờ quá trình nảy mầm. Có hai loại malt vàng
SV: Đặng Trần Nghĩa

3


Đồ án tốt nghiệp
dùng để sản xuất loại bia vàng và malt đen để sản xuất bia đen.
Dùng malt khi thuỷ phân sẽ nhận đợc dịch đờng có chất lợng cao, quá
trình thuỷ phân diễn ra hoàn toàn và hàm lợng các chất hoà tan trong dịch đờng là lớn nhất.
Malt đợc 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 tơi, 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 lợng tuyệt đối: 28-38 g/1000 hạt.
- Kích thớc hạt: Chiều rộng>2,5 mm
- Chiều dài mầm: Từ 2/3- 3/4 chiều dài hạt.
c. Thành phần hoá học.
Độ ẩm

: 6-8%

Chất hoà tan: 65-82%
Thành phần hoá học của malt tính theo phần trăm chất khô:
Tinh bột: 50-65%

Đạm hoà tan: 3%

Saccarozơ: 3-5%

Chất béo: 2-3%

Đờng khử: 2-4%

Chất khoáng: 2,5-3%

Pentoza hoà tan: 7-10%

Protid: 7-10%

Cellulo: 4-6%

Chất tro: 2-3%

Đạm chung: 10%
Hexoza và Pentoza không hoà tan: 9%
Ngoài ra còn một số các chất màu, chất thơm, chất đắng,
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 trng. Nhờ đó bia có vị đắng dễ
SV: Đặng Trần Nghĩa

4


Đồ án tốt nghiệp
chịu, có hơng thơm, bọt bền, bia bền khi thời gian bảo quản kéo dài. Hiện nay
ngời ta thờng sử dụng hoa dới 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 trng không hắc.
- Vị đắng đặc trng.
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. Nớc.
Trong bia thành phẩm hàm lợng nớc chiếm tới 80-86% do đó nớc là một
nguyên liệu không thể thiếu. Nớc giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành
vị của bia thành phẩm vì vậy chất lợng nớc đòi hỏi phải cao hơn so với nớc thờng dùng để uống.
Nớc sử dụng trong sản xuất bia cần đạt những yêu cầu sau:
Thông số

Tiêu chuẩn

pH

6.5- 8.5

Độ cứng (CaCO3) mg/l

500

Độ đục

5

Độ màu Pt-Co

40

Fe mg/l

0.3

SS mg/l

5

NxOy- mg/l

10

Trực khuẩn Coli

SV: Đặng Trần Nghĩa

< 3 tế bào/1lít

5


Đồ án tốt nghiệp
II.1.4. Nấm men.
Nấm men đợc sử dụng trong sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào
thuộc chủng Saccharomyces. Nhiệt độ tối u cho sinh trởng của chúng là
25 - 30 0C nhng 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 nhng 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 đờng thành cồn và tạo ra hơng vị đặc trng 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 đợc sử dụng dới 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 nớc.
- Nhóm điều chỉnh độ pH.
- Chất trợ lọc: Bột Diatomit.
- Nhóm các chất vệ sinh thiết bị, nhà xởng: axit, xút,...
- Nhóm các chất dùng để thu hồi CO2: Than hoạt tính, silicat,...
I.2.2. Nguyên liệu thay thế.
Nớc ta thờng dùng gạo làm nguyên liệu thay thế nhằm giảm giá thành
của bia thành phẩm và tạo đặc trng riêng cho bia.
Thành phần hoá học của gạo tính theo phần trăm chất khô:
Tinh bột : 70-75%

Các loại đờng : 2-5%

Khoáng : 1-1.5%

Prôtit

: 7-8%

Chất béo : 1-1.5%
III. Giá trị thực phẩm của bia.

Bia là một loại nớc giải khát khá thông dụng, nếu sử dụng đúng mức thì
bia sẽ gây cho con ngời một sự thoải mái dễ chịu và tăng sức lực của cơ thể.
SV: Đặng Trần Nghĩa

6

Đồ án tốt nghiệp
So với chè và cà phê thì bia không có chứa các kim loại có hại cho cơ thể con
ngời. So với rợu thì hàm lợng rợu êtylíc trong bia rất thấp, do đó ảnh hởng xấu
đến cơ thể rất ít. Trong bia chiếm tỉ lệ nớc lớn (80% khối lợng), còn lại là các
chất hoà tan Protid, Gluxid, các rợu 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 lợng muối khoáng nhất định, đặc biệt là
Ca, Mg, P, và trong bia có một số Vitamin B 1, B2 ,ngoài ra còn có CO 2
bão hoà trong đó có tác dụng giải khát rất hữu hiệu.
Nhờ những u điểm này mà bia đợc sử dụng ngày càng rộng rãi.

SV: Đặng Trần Nghĩa

7


Đồ án tốt nghiệp

Phần II: Lựa chọn công nghệ sản xuất bia
I. Đờng hoá nguyên liệu.

Mục đích của quá trình đờng hoá là nhằm chuyển hoá về dạng hoà tan
tất cả các chất có phân tử lợng cao nằm dới 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 đờng.
Nấu dịch đờng có nhiều phơng pháp, nhng ta có thể chia thành hai phơng pháp chính sau: Phơng pháp ngâm và phơng pháp đun sôi từng phần. Đặc
trng của phơng pháp thứ nhất là toàn bộ khối lợng hồ malt sẽ đờng hoá cùng
một lúc ở nhiệt độ ban đầu hay nhiệt độ cuối 75 0C, không đun sôi. Đặc trng

của phơng pháp thứ hai là malt sau khi đợc trộn lẫn với nớc sẽ chia thành từng
phần, các phần này sẽ đờng hoá và đun sôi liên tiếp nhau, sau đó lại hoà lẫn
với hồ malt ban đầu.
Trong thực tế việc lựa chọn phơng pháp nấu dịch đờng tuỳ thuộc vào
chất lợng nguyên liệu, chất lợng bia nhà máy định sản xuất, thiết bị sử dụng
và năng suất. Phơng pháp ngâm đợc dùng nhiều khi sản xuất bia bằng phơng
pháp lên men nổi. Phơng pháp này đợc ứng dụng rộng rãi ở các nớc 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 nhợc
điểm là việc thuỷ phân tinh bột khó khăn và kéo dài do tinh bột cha đợc hồ
hoá. Để khắc phục nhợc điểm này ta dùng phơng pháp đun sôi từng phần. Đây
là phơng pháp đợc sử dụng phổ biến ở nớc ta hiện nay. phụ thuộc vào số phần
của hồ malt chia ra để đờng hoá và đun sôi mà ngời ta chia ra: Đun sôi 3 phần,
đun sôi 2 phần hay đun sôi 1 phần.
I.1. Phơng pháp đun sôi 3 phần.
Bột malt và nớc đợc trộn theo tỉ lệ nhất định rồi cho vào nồi hồ hoá.
Nhiệt độ của nớc cần phải điều chỉnh sao cho sau khi trộn ta đợc một hộ hợp
có nhiệt độ 35-370C. Sau khi trộn đều toàn bộ lợng malt và nớc nh vậy ta để
yên một thời gian ngắn để cho thành phần rắn lắng xuống dới. Sau đó bơm 1/3
lợng hồ malt sang nồi đờng hoá, phần hồ malt này gọi là phần thứ nhất. Ta bắt
SV: Đặng Trần Nghĩa

8


Đồ án tốt nghiệp
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 đờng 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 ngợc 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 52 0C, Ta để yên hỗn hợp này
trong một thời gian ngắn, sau đó tiếp tục bơm 1/3 khối lợng hỗn hợp này sang
nồi đờng hoá. Phần hồ malt này gọi là phần thứ hai. Ta giữ đúng các yêu cầu
nh phần thứ nhất. Sau khi trộn đều phần thứ hai với toàn bộ khối lợng 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 lợng hỗn hợp sang nồi đờng hoá nhiệt độ tăng lên đến 75770C nhằm đờng 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 đờng hoá đợc
bơm sang bộ phận lọc. Toàn bộ thời gian nấu theo phơng pháp này mất
khoảng 5 giờ 30 phút. Phơng pháp này đợc sử dụng nhiều khi sản xuất bia đen
hay loại bia có nguyên liệu phân huỷ kém.
I.2. Phơng pháp đun sôi hai phần.
Hoà lẫn bột malt với nớc ở nhiệt độ 50-520C và để yên trong khoảng 20
phút cho các phần rắn lắng xuống. Sau đó 2/5 hồ malt đợc bơm sang nồi đờng
hoá và bắt đầu đun nóng để nâng nhiệt độ lên 70-72 0C. Quá trình đờng 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 ngợc 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 đợc bơm sang nồi đờng hoá, nâng nhiệt độ đến 720C. Sau khi đờng
hoá xong ta lại đun sôi 15-20 phút. Sau đó ta bơm ngợc về nồi hồ hoá trộn lẫn
với phần còn lại, Nhiệt độ hỗn hợp lên đến 75-77 0C. Toàn bộ thời gian của phơng pháp nấu này mất 4-4,30 giờ.
I.3. Phơng pháp đun sôi một phần.
Bột malt và nớc đợc hoà lẫn ở nhiệt độ 50-520C sau 30 phút, toàn bộ
khối hồ malt đợc bơm sang nồi đờng hoá, đun nóng và nâng nhiệt độ lên từ từ
SV: Đặng Trần Nghĩa

9

Đồ án tốt nghiệp
đến 650C để cho hồ malt đờng hoá. Sau khi đờng hoá xong ta đẻ yên một lúc
cho các phần rắn của bột malt lắng xuống, phần nớc ở trên ta gọi là dịch malt,
ta gọi phần nớc 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 phơng pháp này là 3 giờ 30 phút.
So với hai phơng pháp trên nó có u điểm là thời gian nấu đợc rút ngắn và
quy trình nấu đơn giản hơn. Phơng pháp nấu một phần thờng đợc ứng dụng
khi chế biến dịch đờng có hàm lợng 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 phơng pháp nấu đun sôi một phần là thích hợp nhất.
II. Lên Men.

Đay là công đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đờng hoa houblon hoá
thành bia dới 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 lợng lớn cơ
chất (chủ yếu là đờng và dextrin bậc thấp) có trong dịch đờng để tạo thành rợu
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, hơng vị đặc trng.
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 đợc tiến hành ở hai thiết bị khác nhau. Nhợc điểm lớn nhất của phơng
pháp này là thời gian lên men quá dài (Nhanh nhất là 28 ngày).
Theo công nghệ lên men hiện đại của Nathan, cả hai quá trình lên men
chính và lên men phụ đợc tiến hành trong cùng một tank hình trụ, đáy côn,
làm bằng kim loại, có áo lạnh bên ngoài, góc ở đáy là 70 0. Quá trình lên men
đợc tiến hành nh sau: Hai ngày đầu toàn bộ khối dịch len men giữ ở 14 0C, từ

ngày thứ ba đến ngày thứ năm thì phần trên của tank lên men giữ ở 13-14 0C
SV: Đặng Trần Nghĩa

10


Đồ án tốt nghiệp
nhng phần dới 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 lợng chất hoà tan giảm từ
11% xuống 2,2-2,6% thì kết thúc lên men chính. Lúc này ngời 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 0-2 0C. Quá
trình lên men phụ coi nh đợc bắt đầu và kéo dài 5-7 ngày. Sau khi kết thúc lên
men phụ, cặn nấm men đợc tách ra bảo quản ở 0-40C. Quá trình lên men kết
thúc.
Công nghệ sản xuất bia hiện đại có nhiều u điểm hơn so với công nghệ
cổ điển: Thời gian lên men rút ngắn xuống ít nhất hai lần, vốn đầu t 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 u điểm trên, ta chọn lên men bia theo công nghệ hiện đại của
Nathan.

SV: Đặng Trần Nghĩa

11


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 đợc cân định lợng cho một mẻ nấu sau đó đợc
nghiền trong máy nghiền búa (2) rồi qua gầu tải (4) vào nồi hồ hoá (5). ở đây
bột gạo đợc lót 10% bột malt, trộn với nớc theo tỉ lệ nhất định đợc hỗn hợp có
nhiệt độ khoảng 500C, vận hành cơ cấu khuấy đảo đều nâng nhiệt độ nồi cháo
lên 860C (nhiệt độ trơng 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 86 0C thì giữ
ở nhiệt độ đó 30 phút. Sau đó hạ xuống 72 0C 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 đợc cân định lợng cho một mẻ nấu sau đó đa vào
nghiền trong máy nghiền trục (3) rồi đợc chuyển đến cơ cấu phối trộn (7)
bằng gầu tải (4). ở đây malt và nớc đợc phối trộn với nhau theo tỉ lệ nhất định
đợc hỗn hợp có nhiệt độ khoảng 35-370C rồi đổ xuống nồi đờng 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 đờng hoá (8) bằng bơm ly tâm (6) đến khi nhiệt độ đạt 52 0C thì dừng
bơm và giữ ở nhiệt độ này khoảng 10 phút. Tiếp tục bơm toàn bộ lợng dịch
cháo còn lại sang và điều chỉnh nhiệt độ của nồi đờng hoá ở 650C , giữ ở nhiệt
độ này 60 phút. Sau đó nâng từ từ nhiệt độ lên 76 0Cvà giữ ở nhiệt độ này 1520 phút. Quá trình đờng hoá kết thúc.
Dịch malt sau khi đờng hoá xong gồm 2 hợp phần rắn và lỏng. Dịch
malt đợc đa sang máy lọc khung bản (10) để tách dịch đờng ra khỏi lớp bã
malt và các chất không tan khác.
SV: Đặng Trần Nghĩa

12


Đồ án tốt nghiệp
Quá trình lọc bã malt đợc tiến hành theo hai bớc:
Lọc dịch malt để tách dịch đờng ra khỏi dung dịch thủy phân.
Dùng nớc nớng rửa bã thu hồi những chất hoà tan còn bám ở bã malt, thu
dịch đờng cuối.
Kết thúc quá trình lọc dịch đờng thu đợc có nhiệt độ khoảng 650C, độ
pH < 6 đợc đa bơm đun hoa (12). Bã malt đợc 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 đờng sau lọc tránh trờng hợp khi lọc mẻ sau đã xong
nhng nồi đun hoa vẫn cha kết thúc mẻ nấu trớc.
Nồi nấu hoa có hai tác dụng chính: Thứ nhất là chiết rút các thành phần
có trong hoa houblon vào dịch hèm nh 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 hơng thơm đặc trng, 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
nớc để tăng nồng độ dịch hèm lên 110Bx theo yêu cầu công nghệ.
Quá trình nấu hoa đợc thực hiện nh sau: Dịch đờng trong quá trình lọc
và rửa bã đợc bơm liên tục vào nồi nấu hoa. ở đây, chúng đợc cấp nhiệt để
nâng dần nhiệt độ lên 760C và giữ ở nhiệt độ này khoảng 10 phút để đờng hoá
nốt phần tinh bột còn lại trong dịch đờng. Sau đó đun sôi khối dịch trong 5
phút rồi cho 1/2 lợng hoa dùng cho mẻ nấu vào. Tiếp tục đun sôi khoảng 3040 phút rồi cho 1/2 lợng hoa còn lại vào. Tiếp tục đun sôi trong 30 phút thì kết
thúc quá trình nấu hoa. Dịch đờng 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 đờng đợc 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 đờng, đồng thời lợi dụng sự bay hơi của nớc để giảm nhiệt độ dịch đờng

từ 100 oC xuống 90 oC.
Quá trình lắng trong và làm nguội đợc tiến hành trong thùng lắng
Whirlpool. Đây là một thiết bị thân trụ đáy côn, cổ thùng đợc nối với ống
thoát hơi cao từ 4-5m. ở độ cao 1/4 thân thùng từ đáy lên là đờng ống để bơm
SV: Đặng Trần Nghĩa

13


Đồ án tốt nghiệp
dịch vào thùng theo hớng tiếp tuyến với thân thùng. Khi dịch cách thùng 0.40.5m đờng ống đột ngột thắt lại, làm cho dịch đờng phóng vào thùng với tốc
độ rất cao tạo ra một xung lợng theo phơng tiếp tuyến của cột chất lỏng bên
trong thùng và làm cho cả cột đó xoáy tròn. Nhờ lực hớng tâm lớn, cặn bị hút
vào tâm thùng và lắng xuống đáy. kết thúc quá trình dịch đờng đợc bơm sang
thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn bị nén chặt ở đáy thùng đợc dội nớc và xả ra
ngoài.
Dịch đờng tiếp tục đợc 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 đợc
tiến hành theo hai giai đoạn:
Làm lạnh dịch từ 900C xuống 55-600C, dùng tác nhân lạnh là nớc.
Làm lạnh nhanh dịch từ 55-600C xuống nhiệt độ lên men chính 14 0C, dùng
tác nhân lạnh là nớc muối.
Ra khỏi thiết bị làm lạnh nhanh dịch đờng có nhiệt độ 140C, độ pH= 5,5
đợc bổ xung ôxy hoà tan rồi đợc bơm sang thiết bị lên men theo đờng đáy
thiết bị cùng với lợng men giống dự kiến dùng cho một mẻ nấu đợc 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 lợng lớn
cơ chất (chủ yếu là đờng và dextrin bậc thấp) có trong dịch đờng 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, hơng vị đặc trng.
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 đợc 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 thờng nếu men
giống tốt thì có thể sử dụng đợc khoảng 10 đời. Sau đó toàn bộ dịch trong
thùng đợc hạ đồng đều xuống 0-20C, quá trình lên men phụ coi nh đợc bắt
đầu. Sau 6-8 ngày, lên men phụ kết thúc, cặn men đợc tháo ra ngoài. Bia non
tạo thành đợc bơm chuyển sang máy lọc (20) để loại bỏ các chất lơ lửng ra
SV: Đặng Trần Nghĩa

14


Đồ án tốt nghiệp
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 lợng bia theo yêu cầu công nghệ thờng sử dụng chất
trợ lọc Diatomit theo 2 dạng: Thô và tinh. Đầu tiên dạng thô đợc hoà vào nớc
sau đó bơm tuần hoàn trong thiết bị để tạo thành lớp phủ kín giấy lọc. Tiếp
theo trộn dạng tinh và dạng thô theo tỉ lệ rồi bơm vào thiết bị để đồng nhất lớp
lọc và ổn định chất lợng bia sau lọc.
Bia đợc chuyển vào các khung của máy lọc. Dới áp suất tăng dần, bia
trong đợc ép qua giấy lọc vào các bản và đợc dẫn ra khỏi máy lọc đa sang
thiết bị trữ bia tơi.
Bia sau lọc đợc gọi là bia tơi có nồng độ cồn theo yêu cầu công nghệ
khoảng 50 đợc trữ trong thiết bị chứa bia tơi ở nhiệt độ khoảng 00C. Hàm lợng

CO2 hoà tan trong bia tơi lúc này cha đạt đến hàm lợng cần thiết vì vậy ta cần
bổ sung CO2 vào bia. Quá trình hấp thụ CO2 đợc thực hiện ngay trong thiết bị
tàng trữ bia với áp lực khoảng 1.6-1.7 kg/cm 2 cho đến khi hàm lợng CO2 trong
bia dạt chỉ tiêu 2-4g/lít Thì bia đợc bơm sang phân xởng đóng gói. Một phần
bia đợc chiết bock từ máy chiết bock (23) để cho ra sản phẩm bia hơi bán ra
thị trờng. Một phần bia đợc bơm sang máy chiết chai. Dây chuyền đóng chai
hoạt động nh sau: Vỏ chai đợc rửa trong máy rửa chai (24) rồi chuyển qua
máy chiết chai (25). ở đây bia đợc chiết vào chai rồi chuyển qua hầm thanh
trùng (26) sau đó đợc đa sang máy dán nhãn (27) và đem bán ra thị trờng.

SV: Đặng Trần Nghĩa

15


Đồ án tốt nghiệp

Phần Iv: Tính cân bằng vật liệu
Để tính cân bằng vật liệu ta phải dựa vào: Công suất của Nhà máy là
6 triệu lít/năm, giả thiết rằng nhà máy hoạt động 240 ngày liên tục, mỗi ngày
sẽ phải nấu 6000000/240 = 25000 lít. Chọn phơng án 1 ngày nấu 5 mẻ, lợng
bia xuất xởng cho 1 mẻ nấu là 25000/5 = 5000 lít
Sản lợng bia xuất xởng là 25000 l/1 ngày.
Hàm lợng chất tan trong dịch đờng trớc lúc lên men là 11 oBx.
Lợng nguyên liệu cần dùng đợc tính dựa trên năng suất bia thành
phẩm và các tổn hao trong các giai đoạn.
Chọn đơn vị tính là 1000 lít bia thành phẩm.
I. Tính lợng dịch đờng trớc lúc lên men.

Lợng bia tổn thất khi chiết xuất xởng là 1%. Vậy lợng bia đã bão hoà

CO2 là:

1000/(1- 0,01)= 1010,10 lít

Lợng bia tổn thất trong quá trình sục CO2 là 0,5%. Vậy lợng bia trớc khi
sục CO2 là:

1010,10/(1- 0,005)= 1015,18 lít

Lợng bia tổn thất trong quá trình lọc tinh là 1,5%. Vậy lợng bia trớc khi
lọc tinh là:

1015,18/(1- 0,015)= 1030,64 lít

lợng dịch tổn thất trong quá trình lên men là 4%. Vậy lợng dịch hèm đa
vào lên men là:

1030,64/(1- 0,04)= 1073,58 lít

Lợng dịch tổn thất trong quá trình lắng trong và làm lạnh là 3%. Vậy lợng dịch đờng đa vào lắng trong là:
1073,58/(1- 0,03)= 1106,78 lít
Dịch hèm ở 11oBx ở 20 oC có khối lợng riêng là:
= 1044.13 kg/cm3 = 1.044 kg/lít
Khối lợng dịch hèm sau khi đun hoa là:
1106,78. 1,044= 1155,63 kg
Lợng chất chiết có trong dịch hèm sau khi đun hoa là:
1155,63. 0,11= 127,12 kg

SV: Đặng Trần Nghĩa

16


Đồ án tốt nghiệp
Tổn hao chất chiết trong quá trình nấu và lọc bã malt là 1,5%. Vậy lợng
chất chiết cần thiết là:
127,12/(1- 0.015)= 129,05 kg
II. Tính lợng 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 lợng malt cần dùng thì lợng chất chiết thu đợc từ malt là:
M. 0,94. 0,76. 0,995= M. 0,71
Với tỉ lệ thay thế là 30% so với khối lợng malt thì lợng chất chiết thu đợc từ gạo là:
M. 0,88. 0,9. 0,995. 0,3/0,7= M. 0,34
Tổng lợng chất chiết thu đợc 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

Lợng gạo cần dùng là:
(0,3/0,7). 122,9= 52,68 kg
III. Tính lợng hoa houplon sử dụng.

Khi sử dụng hoa viên thì tỉ lệ hoa cho vào là 1,8 g/1lít dịch đờng. Nh
vậy lợng hoa cần sử dụng là:
1,8. 1106,78= 1992,2 g 1,99 kg
IV. Tính lợng bã malt và bã hoa.

IV.1. Tính lợng bã malt.
Với malt ta có:
- Độ ẩm: 6%
- Tổn thất do xay nghiền: 0,5%
SV: Đặng Trần Nghĩa

17


Đồ án tốt nghiệp
- Lợng malt sử dụng: 122,9 kg
Với gạo ta có:
- Độ ẩm:12%
- Tổn thất do xay nghiền: 0,5%
- Lợng gạo sử dụng: 52,68 kg
Tổng lợng chất khô của malt là:

0,94. 0,995. 122,9= 114,95 kg
Tổng lợng chất khô của gạo là:
0,88. 0,995. 52,68= 46,13 kg
Tổng lợng chất khô của gạo và malt là:
114,95+ 46,13= 161,08 kg
Tổng lợng bã khô của malt và gạo là:
161,08- 129,05= 32,03 kg
Với độ ẩm 80% thì lợng bã ớt thu đợc là:
32,03. 100/20= 160,13 kg
IV.2. Tính lợng bã hoa.
Chất không hoà tan của hoa: 50%
Độ ẩm của bã: 80%
Vậy lợng bã hoa là:
1,99. 100/20= 4,975 kg
V. Tính lợng nớc cần dùng để rửa bã malt.

V.1. Tính lợng nớc cần dùng để nấu cháo.
ở nồi hồ hoá, ta đa các chất vào theo tỉ lệ:
(bột gạo+ 10% bột malt)/nớc= 1: 5
Nớc ở 200C có = 998,23 kg/m3 [1-12]
Do vậy lợng nớc cần dùng là:
0,995. ( 262,07+ 611,5. 0,1). 5/998,23= 0,324 m3
V.2. Tính lợng nớc cần dùng để đờng hoá nguyên liệu.
ở nồi đờng hoá, tỉ lệ malt/nớc= 1: 5
SV: Đặng Trần Nghĩa

18


Đồ án tốt nghiệp

Do đó lợng nớc cần dùng là:
0,995. 0,9. 122,9. 5/ 998,23= 0,551 m3
V.3. Tính lợng nớc trong quá trình rửa bã.
Tính lợng nớc có trong dịch đờng sau khi đờng hoá:
Lợng dịch ở nồi cháo là:
0,995. ( 52,68+ 122,9. 0,1). 6= 387,87 kg
Khi nấu cháo, lợng dịch bị giảm 5% do nớc bay hơi. Vì vậy khối lợng
dịch cháo sau khi hồ hoá là:
387,87. (1- 0,05)= 368,48 kg
Lợng dịch ở nồi đờng hoá là:
0,995. 0,9. 122,9. 6= 660,34 kg
Lợng dịch ở nồi đờng hoá sau khi chuyển cháo sang là:
660,34+ 368,48= 1028,82 kg
Khi đờng hoá lợng dịch trong nồi đờng hoá bị tổn thất 4% do nớc bay
hơi. Vì vậy lợng dịch sau khi đờng hoá là:
1028,82. (1- 0,04)= 987,67 kg
Trong đó lợng nớc là:
987,67- (122,9+ 52,68). 0,995= 812,96 kg
Tính lợng nớc trong quá trình rửa bã:
Trong khi đun hoa lợng dịch bị tổn hao là 10% do nớc bay hơi. Vậy lợng dịch trớc lúc đun hoa là:
1155,63. 100/90= 1284,03 kg
Lợng chất chiết có trong dịch đờng trớc lúc đun hoa là:
129,05. (1- 0,015)= 127,11 kg
Lợng nớc trong dịch đờng sau khi lọc bã malt là:
6388,37- 632.45= 5755,9 kg
Lợng nớc rửa bã cần dùng là:
1284,03+ 128,1- 812,96= 472,06 kg
Thể tích nớc rửa bã cần dùng là:
472,06/998,23 = 0,473 m3

SV: Đặng Trần Nghĩa

19


Đồ án tốt nghiệp
VI. Tính lợng men cần sử dụng.

Lợng men giống đa vào khi lên men chính là 10% so với lợng dịch đa
vào. vậy thể tích dịch men cần dùng là:
1073,58. 0,1= 107,358 lít
Khi sử dụng men tái sử dụng dới dạng sữa men thì lợng sữa men cần sử
dụng là 1% so với lợng dịch cần lên men. Vậy ta có lợng sữa men đa vào là:
1073,58. 0,01= 10,736 lít

SV: Đặng Trần Nghĩa

20


Đồ án tốt nghiệp

Phần V: Tính toán một số thiết bị chính
I. Nồi nấu cháo.

I.1. Tính các kích thớc cơ bản của thiết bị.
Theo phần tính cân bằng sản phẩm, lợng dịch ở nồi cháo tính cho 1000
lít bia thành phẩm là: 387,87 kg. Do đó khối lợng dịch cháo của 1 mẻ nấu là:
5. 387,87= 1939,35 kg
Tỉ trọng dịch: 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 đờng 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 đợc: [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: H t =

4 ì( 2,4 2 ì0,421)
Vt Vn Vd
ì
4
=
= 1,013m
.D 4
3,14 ì1,4 2

Chiều cao mức dịch trong thân:
H dich =

4 ì( 1,796 0,421)
Vdich Vd
ì
4
=
= 0,63m
.D 4
3,14 ì1,4 2

SV: Đặng Trần Nghĩa

21


Đồ án tốt nghiệp
I.2. Tính bền cho thiết bị.
Đờng kính thân trong: 1400 mm
Đờng 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 nớc 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 ớc 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:

[k ] =

k
550 106
=
0,9 = 190,38 106 N/m2
nk
2, 6

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

[c ] =

c
220 106
=
0,9 = 132 106 N/m2
nc
1,5

Vậy ứng suất cho phép khi tính toán là:
[] = 132.106 N/m2
I.2.1. Tính chiều dày thân ngoài chịu áp lực trong.
Chiều dày thân thiết bị đợc tính theo công thức: [2-360]

SV: Đặng Trần Nghĩa

22


Đồ án tốt nghiệp
S=

Dt P
+C , m
2 [ ] P

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 phơng 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 trờng không bị
bào mòn nên C1 = C2 = 0
Vì:

[ ] = 132.106

P

0,25.106

0,95 = 501,6 > 50

Nên có thể bỏ qua P ở mẫu số trong công thức tính S.
Thay số vào công thức tính S ở trên ta đợc:
1,480 0,25 10 6
S=
+C ,m
2 132 10 60,95
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)
Quy chuẩn chọn: S=3mm
Kiểm tra ứng suất thành ở áp suất thử bằng công thức: [2-355]
c
[Dt + (S-C)].P0

=
23
SV: Đặng Trần Nghĩa
2.(S-C).
1,2

=

220.106

1,2

= 183,33.106 N/m2


Đồ án tốt nghiệp

Trong đó:
Po = 1,5. P = 1,5. 0,25. 106 = 0,38. 106 (N/m2)
Thay vào công thức thử:
1,480 + ( 3 0,18 ) 10 3 0,38 10 6
=
= 163 10 6 N/m2
-3
2. (3-0,18).10 0,95

Do vậy: S = 3mm đáp ứng đợc độ bền và an toàn cho thân.
I.2.2. Tính chiều dày đáy ngoài chịu áp lực trong.
Chiều dày đáy thiết bị đợc tính theo công thức: [2-385]
S=

Dt P
D
. t +C ,m
3,8 [ ] k P 2 h b

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 hớng tâm (mối hàn vòng).
h = 0,95
k: hệ số không thứ nguyên.
khi ở đáy lỗ tháo hơi ngng đờng kính 38mm:
k=1 d/Dt = 1 0,038/1,480 = 0,98
Vì:

[ ] k = 132.106
P

0,25.106

0,98 0,95 = 491,57 > 30

Nên có thể bỏ qua đại lợng P ở mẫu số trong công thức tính S.
Thay số ta có:
4220, 42 2, 652 10 3
Pr =
=19, 482
0, 5745

S = 1,6. 10-3 + C
SV: Đặng Trần Nghĩa

,m
24


Đồ án tốt nghiệp

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]
=

[Dt2 + 2hb(S-C)].P0
7,6.k.h.hb.(S-C)



c
1,2

=

220.106
1,2

= 183,33.106 N/m2

1,482 + 2 ì0,36 ì( 4 2,18 ) ì10 3 ì0,38 ì10 6
=
7,6 ì0,98 ì0,95 ì0,36 ì( 4 2,18 ) ì10 3
= 180. 106 N/m2 < c/1,2= 183,33 N/m2
Vậy chiều dày đáy trong S = 4mm đáp ứng đợc yêu cầu.
I.2.3. Tính chiều dày nắp chịu áp lực trong.
Chiều dày đáy thiết bị đợc tính theo công thức: [2-385]

S=

D t ìP
D
. t + C,m
3,8 ì[ ] ìk ì P 2 ìh b

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
k: hệ số không thứ nguyên.
Trên đỉnh nắp có gắn một ống thoát hơi đờng kính 200 mm
k=1 d/Dt = 1 0,2/1,4 = 0,86
=

H t d 1,013 + 0,35 0,2
=
= 0,85 < h = 0,95
Ht
1,013 + 0,35

SV: Đặng Trần Nghĩa

25