Đồ án thiết kế hệ thống lạnh cho nhà máy bia công suất 50 triệu lítnăm

MỤC LỤC


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay bia đóng một vai trò quan trọng trong đời sống con người. Nó là
một loại giải khát có độ cồn thấp, có chất dinh dưỡng cao, có mùi vị thơm, ngon
và bổ dưỡng. Khi ta uống một lượng bia thích hợp, không những có lợi cho sức
khoẻ, ăn cơm ngon dễ tiêu hoá mà còn giảm được sự mệt mỏi sau những ngày
làm việc mệt nhọc.
Khi đời sống xã hội phát triển thì nhu cầu tiêu thụ bia đối với con người
ngày càng nhiều, thậm chí đó là nước giải khát không thể thiếu được đối với
người dân phương tây.
Đối với nước ta là một nước 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 nước ta lượng bia do các nhà máy sản xuất ra vẫn còn thấp. Vì vậy để
đáp ứng được 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 lượng nhiệt và thiết
kế hệ thống lạnh, nhằm cung cấp đủ lượng nhiệt cho toàn bộ nhà máy.
Đối với em là một sinh viên thuộc viện KH&CN Nhiệt Lạnh, sau quá trình
học tập dưới sự dẫn dắt của các thầy cô trong ngành, nay đã có cho mình một
khối kiến thức tương đối đầy đủ, nên việc giao thiết kế nhà máy bia là khá phù
hợp.
Với sự hạn chế của bản thân, nên bản đồ án này chắc chắn không tránh
khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý thêm của các thầy cô
và các bạn.


CHƯƠNG 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 thông thuận tiện cho việc cung cấp 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 được nhiều người dân ưa
chuộng. Miền trung là nơi có nguồn lực lao động rất lớn, con người miền 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
trước kia với số vốn đầu tư nhỏ, nhà máy đã đầu tư 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 được tăng lên 7 triệu lít/năm 12 triệu lít/năm, 18 triệu
lít/năm, và bây giờ với 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 lượng hơn. Nhà máy ngoài các trang thiết bị máy móc của hệ
thống cũ còn sử dụng được nay tăng thêm năng suất của nhà máy lên, ta cần bổ
xung thêm các trang thiết bị máy móc hiện đại hơn, chất lượng 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, như 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 được 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 NH 3, một bình bay hơi và một
bình chứa glycol. Hệ thống nồi nấu cũ, với một nồi malt, một nồi cháo, một nồi
lọc, một nồi lắng, một nồi hoa và hai nồi nước 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, như 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 trường nhận định rằng Châu Á đang ngày càng giữ vị trí dẫn
đầu trên thị trường 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, trước kia, nhiều nước có mức tiêu thụ bia trên đầu
người 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 lượng bia của Nhật là 30 triệu lít một năm và mức tiêu thụ
bình quân đầu người tương đương ở Việt Nam hiện nay, năm 1960 sản lượng bia


vượt quá 100 triệu lít một năm, đến năm 1998 mức tiêu thụ bình quân đầu người
là 55,6 lít/người/ năm.
Công nghiệp bia của Trung Quốc, từ năm 1980 tới 1993 sản lượng bia
tăng từ 69,8 triệu lít nên 1,230 triệu lít, tức tăng 17 lần. Thời kì từ năm 1981 đến
1987, mức tăng trưởng trên 30% năm, từ năm 1988 tốc độ tăng trưởng bình quân
mỗi năm trên 20%.

I.2.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Viêt Nam
Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự xuất hiện của nhà
máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội, như vậy bia Việt Nam đã 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 trường, chỉ trong thời gian ngắn ngành sản xuất
bia đã có những phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư mở rộng nhà máy bia
đã có từ trước và xây dựng các nhà máy bia thuộc Trung Ương và địa phương
quản lý, các nhà máy bia liên doanh với nước ngoài.
Ngành bia là một trong những ngành có mức thuế TTĐB cao nên hàng
năm nộp vào ngân sách nhà nước đáng kể.
Hiện trạng và năng lực sản xuất
Theo thống kê hiện nay, cả nước 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 phương ở 311 cơ sở, chiếm 97,18% số cơ sở nhưng sản lượng chỉ
chiếm 31,41% sản lượng bia cả nước (đạt 241 triệu lít) và đạt 60,73% công suất
thiết kế.
Bên cạnh đó, 7 nhà máy bia liên doanh với nước ngoài đạt 172 triệu lít
/năm, chiếm 27,5% lượng bia của nước và mới chỉ đạt 58,1% công suất thiết kế.
Hai công ty bia Sài Gòn và Hà Nội thuộc tổng công ty Rượu-Bia -Nước
giải khát Việt Nam sản xuất đạt 230 triệu lít/năm (chiếm 30,4% sản lượng bia
của cả nước) và vượt công suất 105,13% là hai đơn vị có hiệu quả kinh tế nhất
hiện nay.


Từ năm 1995-1997 tăng trưởng bình quân 22% năm.
Hiệu quả kinh kế
Theo số liệu thu nhập được, các nhà máy bia lớn như: 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 được 2,74 đồng doanh thu, nộp ngân sách được 1,56
đồng, hơn hẳn những cơ sở sản suất có quy mô nhỏ (như bia Thái Bình, Thanh
Hoá, Đồng Nai) bình quân 1 đồng tài sản cố định chỉ tạo ra được 1,31 đồng
doanh thu và nộp ngân sách 0,52 đồng (tương 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.
Công ty bia Hà Nội nộp ngân sách 119,041 tỷ đồng.
Năm 2000:
Tổng công ty Rượu –Bia –Nước giải khát Việt Nam nộp 1425,7 tỷ đồng,
vượt 10% so với năm 1999.
I.2.3.Định hướng 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 nước 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 nước Châu Á tiêu thụ bình quân 17 lít cho một
người trong một năm.
Theo nghiên cứu của nước ngoài, bia hiện nay chiếm khoảng từ 50% đến
96% tổng mức tiêu thụ các loại đồ uống có cồn trên thị trường các nước Đông
Nam Á.
Mức tiêu thụ bình quân theo đầu người vào năm 2005 đạt 17 lít cho một
người trong một năm, sản lượng 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 tư chiều sâu, đổi mới công
nghệ sản xuất, hiện đại hoá dây chuyền sản xuất bia. Ngoài việc đáp ứng được

nhu cầu cung cấp bia cho người tiêu thụ. Nâng cao tính hiện đại hoá của dây
truyền công nghệ, làm cho dây chuyền sản xuất ổn định, an toàn, người công
nhân dễ dàng điều khiển được 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 được nguyên nhiên liệu như: điện
nước, xăng dầu...Việc tăng năng suất quy hoạch tổng thể đầu tư chiều sâu, đổi
mới công nghệ, hiện đại hoá dây chuyền sản xuất còn làm cho sự quản lý của
cán bộ nhà máy được 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 trường trong lên kinh tế mở cửa, hội nhập
khu vực và xu thế phát triển mạnh của ngành công nghiệp bia, nước giải khát do
đó việc tiết kiệm năng lượng, quy hoạch tổng thể, nâng công suất, tính hiện đại
của dây chuyền công nghệ là rất cần thiết.


CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ, TÍNH TOÁN VÀ
LỰA CHỌN THIẾT BỊ
II.1.Quy trình công nghệ sản xuất bia
Bia được 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 nước Châu Âu như Bỉ, Đan
Mạch, Pháp. Được 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) được cho vào nấu (dịch hoá) tại
nồi gạo.

Thêm nước 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 lượng dịch trong được chuyển sang nồi
nấu hoa. Bã được chuyển ra ngoài dùng cho chăn nuôi. Thực hiện houblon tại
nồi houblon với hoa houblon (dạng viên và tinh chất). Dịch đã houblon hoá
chuyển sang làm lạnh nhanh. Dịch lạnh được 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 được tạo ra trong giai đoạn này, tạo hương vị đặc trưng cho bia. Kết
thúc quá trình lên men khi bia đã chín. Khi bia đã chín chuyển 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 trưng. Bia trong sau lọc được chứa, bảo quản tại tank tàng
trữ từ 1 đến 2 ngày để bia ổn định. Khi bia đã ổn định được bơm qua máy chiết
bia vào chai, lon và đóng nắp, đưa sang thanh trùng, dán nhãn, nhập kho để tiêu
thụ.
II.1.2.Quy trình sản xuất
Xem hình H1
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 lượng malt và gạo
1.Tính lượng chất hoà tan của malt, gạo
a. Tổn thất do khâu chiết bock là 3%.
Vậy bia trước khi chiết là:

1000.1,03 =1030 (lít)
b. Tổn thất trong quá trình nạp CO2 là 0,5%.
Lượng bia trước khi nạp CO2 là:
1030.1,005 = 1035 (lít).
c. Tổn thất trong quá trình lọc là 1%.
Lượng bia trước khi lọc:
1035.1,01 = 1045,5 (lít).
d. Tổn thất trong quá trình lên men chính và phụ là 2,5%.
Lượng dịch trước 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%.
Lượng dịch trước 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 đường sau khi đun sôi ở 1000C
1078,7.1,04 =1131 (lít)


Hình 1: Quy trình sản xuất


g.Dịch đường có khối lượng riêng khoảng 1,043kg/lít.
Khối lượng của dịch:
1131.1,043 =1180 (kg)
h.Tổng lượng 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 lượng nhất định hoà tan
kết tủa, nhưng lại được bổ xung thêm, một lượng chất hoà tan từ hoa. Do vậy coi
lượng chất hoà tan trước và sau khi đun hoa là không đổi. Vậy tổng lượng chất
hoà tan cần có để có thể nhận được 1000 lít bia có nồng độ 110Bx là 129,8 kg.

Chọn lượng chất hoà tan từ malt là70% từ gạo là 30%.
Do đó lượng chất hoà tan từ malt sẽ là:
129,8.0,7 = 90,9 (kg).
Lượng chất hoà tan từ gạo:
129,8.0,3 = 38,9 (kg)
2.Lượng 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 lượng malt cần dùng:
90,9

100 100
.
.1,005 =145 (kg)
68 100 − 8

3.Lượng 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 lượng gạo cần dùng:
38,9.

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

II.2.1.2.Lượng hoa houblon

Dùng 0,1 gam hoa và 1 gam hoa cánh cho một lít bia.
Vậy lượng hoa cần dùng cho 1000 lít bia:


0,1.10-3.1000 = 0,1(kg)

cao hoa = 0,1kg

1.10-3.1000 = 1 (kg)

hoa cánh = 1kg

II.2.1.3.Tính lượng nước tiêu dùng cho 1000 lít bia.
Khi nấu tỉ lệ nước trên nguyên liệu: 5/l
Vậy lượng nước tiêu dùng trong quá trình nấu:
Malt có độ ẩm 8% do đó lượng nước có sẵn trong malt sẽ là:
145,5.0,08 =11,64 (lít)
Gạo có độ ẩm 13% do đó lượng nước có sẵn trong gạo là:
55,5.0,13 =7,22 (lít)
Trong quá trình hồ hoá, đường hoá lọc bã lượng nước bay hơi là 5%.
Vậy lượng nước còn lại trong dịch đường sau khi lọc:
(1005 + 11,64 + 7,22).0,95 = 972,66 (lít)
Lượng dịch đường lên men là:1180 kg
Lượng chất khô hoà tan trong dịch trước khi lên men:
1180 - 129,8 = 1050 (kg)
Trong quá trình nấu, lượng nước tổn thất là 10%. Do đó lượng nước có trong
dịch đường khi nấu hoa:
1050,2.

100

= 1166,9 (kg)
100 − 10

Vậy lượng nước dùng để rửa là:
1166,9 - 972,6 = 194,3 (kg)
Tổng lượng nước tiêu tốn cho quá trình nấu, đường hoá và rửa bã là:
194,3 + 1005 = 1199,3 (kg)
II.2.1.4.Tính toán về lượng men
Nấm men ở đây thuộc chủng men Sachasomyces carlbergenis có thể sử
dụng men giống và men tái sinh
Nếu sử dụng men giống, tỷ lệ giống cho vào thùng là 10% thể tích.
Vậy dịch men giống cần dùng cho 1000 lít bia :


1071,6.

10
= 107,2 (lít)
100

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

1
= 10,72 (lít)
100

Trong thực tế sản xuất cứ 1000 lít dịch lên men thu hồi được 20 lít men sữa có
độ ẩm 85%. Vậy lượng men sữa thu hồi là:

1071,6.

20
= 21,43 (lít)
1000

Trong số 21,43 lít men sữa chỉ có khoảng 50% được đem lên men cho mẻ sau.
II.2.1.5. Tính lượng Cacbonnic (CO2 ) cần nạp cho bia trước khi xuất
xưởng
Trong quá trình lên men đường Maltoza biến đổi như sau :
C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6
+
2C6H12O6 → 4CO2 + 4C2H5OH
C12H22O11 + H2O → 4CO2 + 4C2H5OH
342g

4g

4,46 g

Từ một phân tử C12H22O11 tạo ra 4 phân tử CO2. Như vậy 342g C12H22O11 chuyển
hoá thành :
4.44 = 476 (g)
Lượng khô trong 1071,6 lít dịch đường (có khối lượng riêng 1,043 kg ) là:
1071,6.1,043.

11
= 122,94 (kg)
100

Trong quá trình lên men, lượng chất khô của dịch đường giảm từ 11 0 Bx xuống
3,50 Bx
Vậy lượng chất khô tham gia vào quá trình tạo rượu là:


122,954.

70
= 86,1 (kg)
100

Ta coi một cách gần đúng lượng chất khô này lượng đường Maltoza. Vậy lượng
CO2 tạo ra trong quá trình lên men là:
8.

176
= 44,3 (kg)
342

Lượng CO2 hoà tan trong bia là 2,5g/l do đó lượng CO2 hoà tan trong 1045,5 lít
bia là:
1045,5.2,5 = 2613,7g = 2,6137 (kg)
Như vậy lượng CO2 bay ra trong quá trình lên men là:
44,3 – 2,6137 = 41,69 (kg)
Lượng CO2 bay ra thu hồi lại khoảng 60% còn lại thoát ra ngoài. Vậy lượng CO2
thu hồi được là :
41,69.

60
= 25 (kg)

100

Lượng CO2 cần là: Trong quá trình lên men, CO2 hoà tan trong bia là 2,5 g/l
nhưng do tổn thất trong quá trình lọc lượng CO2 còn lại là 2 g/l mà bia hơi thành
phẩm phải có hàm lượng CO2 là 3,5 g/l tổn thất khi bão hoà là 20%. Với hệ số
tổn thất 1,2. Vậy lượng CO2 cần nạp là :
(3,5 - 2).1035.1,2 = 1863 (g/l) = 1,863 (kg/l)
II.2.2.Tính thiết kế nhà nấu
II.2.2.1.Công suất nhà nấu
Đối với sản phẩm nước giải khát nói chung và bia nói riêng, không phải
lúc nào sản lượng 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 được sản lượng 50
triệu lít/năm, thì sản lượng tiêu thụ được phân bố theo các tháng như sau: vào
các tháng có mùa mưa sản lượng 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 lượng nguyên liệu cho mỗi mẻ nấu
Khối lượng malt
145.16,5 = 2392,5 (kg/ mẻ)
Khối lượng gạo
55,5.16,5 = 915,75 (kg/mẻ)
II.2.2.2.Tính chọn thiết bị cho xưởng nấu
1.Tính chọn thùng chứa malt lót
Lượng malt đem ngâm là 10% so với lượng gạo vậy lượng malt lót ngâm cho
một mẻ là
915,75.0,995.0,1 = 91,1 (kg)
Nước cho vào ngâm malt lót theo tỷ lệ nước /malt lót = 5/1
5.91,1 = 455,5 (kg)
Hỗn hợp malt lót có khối lượng riêng d= 1,08 kg/lít


Vậy thể tích hỗn hợp là
91,1 + 455,5
= 506,1 (lít)
1,08
Hệ số sử dụng là 0,8. Vậy thể tích sử dụng của thùng malt lót là
506,1

Vt = 0,8 = 632,6 (lít)

Chọn thùng ngâm có hình trụ đường kính D, chiều cao H, góc đáy 45 0, chiều cao
đáy h:
h= D/2; tg450 = 0,5; H= 2.D
Thể tích thùng ngâm được tính theo công thức
π .D 2 .H π .D 2 .h 13.π .D 3
+
=
V=
4
12
24

Vậy đường kính thùng ngâm là
D= 3

24.0,632
24.Vt
=3
= 0,72 (m)
13.3,14
13.π

Vậy thùng malt lót có kích thước
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
Lượng malt đem ngâm là 10% so với lượng gạo vậy lượng malt lót ngâm cho
một mẻ là
915,75.0,995.0,1 = 91,1 (kg)
Do tổn thất khâu xay xát 5%.

Vậy lượng gạo cho vào nồi hồ hoá là
915,75.0,995 = 911 (kg)
Chọn tỉ lệ nước vào gạo là 5/1.
Vậy lượng nước cho vào nồi hồ hoá là.
(911+91,1).5 = 5010,5 (kg)
Khối lượng hỗn hợp trong nồi hồ hoá.


5010,5 + 911 + 91,1 = 6012,6 (kg).
Hỗn hợp có khối lượng riêng là: d=1,08kg/lít.
Vậy thể tích hỗn hợp là
6012,6

V= 1,08 = 5567 (lít)
Nồi nấu có hiệu suất sử dụng là 0,8.
Vậy thể tích nồi hồ hoá là:
5567

Vn= 0,8 = 6959 (lít)
Chọn Vn =7 m3.
Chọn nồi hồ hoá có thân hình trụ có đường 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 đường kính
Thể tích nồi được tính theo công thức
π .D 2 .H π .D 2 .h2 1,95.π .D 3
+
=

V=
4
12
12

Vậy D= 3

12.Vn
12.7
=3
=2,39 (m)
1,95.π
1,95.π

Chiều cao phần 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 đường kính ngoài của nồi là
Dn = D + 0,1.2 = 2,39 + 0,2 = 2,59 (m)
Chọn hệ thống khuấy của nồi hồ hoá.


Đường 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.

h2

D

H

h1

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

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

V= 1,08 = 18286,3 (lít)
Nồi nấu có hiệu suất sử dụng là 0,85.
Vậy thể tích nồi đường hoá là

18286,3

Vn= 0,85 = 21513 (m3 )
Chọn Vn =21 m3.
Chọn nồi đường hoá có thân hình trụ có đường 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 đường kính
Thể tích nồi được tính theo công thức
π .D 2 .H π .D 2 .h2 1,95.π .D 3
+
=
V=
4
12
12

Vậy D = 3

12.Vn
12.21
=3
=3,4 (m)
1,95.π
1,95.π

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 đường kính ngoài của nồi là
Dn= D + 0,1.2 = 3,4 + 0,2 = 3,6 (m)
Chọn hệ thống khuấy của nồi đường hoá
Đường 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)


h1
H
h2

D

Hình 3.Nồi đường hoá
4.Tính chọn nồi lọc bã
Dùng nồi lọc để lọc dịch đường, thể tích khối dịch đường đem lọc mỗi mẻ
là thể tích dịch sau khi đường hoá.
Nồi nấu có hiệu suất sử dụng là 0,8
Vậy thể tích nồi lọc bã là
21

Vn= 0,8 = 26,25 (m3 )
Chọn Vn =27 m3.

Chọn nồi lọc bã có thân hình trụ có đường kính D, đáy bằng, chiều cao
phần trụ là H. Chế tạo bằng thép không gỉ.
H = 0,4.D
Đường kính của nồi lọc bã
D =3

4.Vn
4.27
=3
= 4,4 (m)
0,4.π
0,4.π

Chiều cao phần trụ là
H = 0,4.D =1,76 (m)
Chọn hệ thống khuấy của nồi lọc bã
Đường kính cánh khuấy: 4,1m
Mô tơ khuấy có công suất 7,5kW, 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)


5.Tính chọn nồi nấu hoa
Ta nhận thấy rằng ở nhiệt độ cao dung dịch hoa nở ra rất lớn. Do đó ta
chọn thể tích nồi nấu hoa bằng 1,4 thể tích nồi đường hoá
Vậy thể tích nồi nấu hoa
V = 21.1,4 = 29,4 (m3)
Chọn V = 29 m3
Thể tích nồi được tính theo công thức
π .D 2 .H π .D 2 .h2 1,95.π .D 3

+
=
V=
4
12
12

Vậy đường kính trụ của nồi nấu hoa
D= 3

12.Vn
12.29
=3
=3,8 (m)
1,95.π
1,95.π

Chiều cao phần trụ là
H = 0,6.D = 0,6.3,8 = 2,28 (m)
Chiều cao chóp đỉnh là
h1 = 0,2.D = 0,2.3,8 = 0,76 (m)
Chiều cao đáy côn là
h2 = 0,15.D = 0,15.3,8 = 0,57 (m)
Phần vỏ dày 0,1m (có một lớp cách nhiệt) nên đường kính ngoài của nồi là

h2

D

H

h1

Dn= D + 0,1.2 = 3,8 + 0,2 = 4 (m)

Hình 4: Nồi nấu hoa
6.Tính chọn thùng lắng xoáy
Chọn thùng lắng xoáy có thể tích bằng thể tích thùng lọc bã
Vậy thể tích nồi lắng xoáy là


Vn =27 m3.
Chọn nồi lắng xoáy có thân hình trụ có đường kính D, đáy bằng, chiều cao phần
trụ là H. Chế tạo bằng thép không gỉ.
H = 0,4.D
Đường kính của nồi lắng xoáy
D= 3

4.Vn
4.27
=3
= 4,4 (m)
0,4.π
0,4.π

Chiều cao phần trụ là
H = 0,4.D =1,76 (m)
7.Tính chọn hệ thống CIP
Hệ thống CIP của nhà máy bao gồm thùng CIP nóng và thùng CIP lạnh,
hai thùng này có kích thước bằng nhau, do đó ta chỉ cần tính cho một thùng CIP

nóng.
Sau mỗi mẻ nấu ta cần vệ sinh bằng nước nóng, mỗi nồi cần 300 lít. Vậy 5
nồi cần 1500 lít. Nước nóng cần vệ sinh và rửa máy lọc là 500 lít, 200 lít vệ sinh
các thiết bị khác
Như vậy dung tích nước nóng trong CIP
1500 + 500 + 200 = 2200 (lít)
= 2,2(m3)
Lấy hệ số sử dụng của CIP là 0,8
2,2

VCIP= 0,8 = 2,75 (m3)
Chọn VCIP = 2,7 (m3)
Tính đường kính của thùng CIP là
2
2
3
3
VCIP= π .D .H + π .D .h1 = 11 .π .D = 0,15.π .D = 3,45.π .D
4
12
4
12
12

Vậy D= 3

12.VCIP
12.2,7
=3
= 1,44 (m)

3,45.π
3,45.3,14

Kích thước của CIP
H = 1,1.D = 1,1.1,44 = 1,58 (m)

3


h1= 0,15.D = 0,15.1,44 = 0,21 (m)
8.Chọn thiết bị làm nguội dịch đường.
Chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (máy lạnh nhanh) một khoang chất
tải lạnh là nước có nhiệt độ 20C để làm lạnh dịch đường.
Các thông số kỹ thuật
Nhiệt độ dịch đường vào: từ 900C đến 950C .
Nhiệt độ dịch đường ra: 50C
Nhiệt độ nước làm lạnh vào: 20C
Nhiệt độ nước làm lạnh ra: 750C
Công suất 240 hl/h
Bơm và các phụ lion kèm theo.
9.Thiết bị làm lạnh nước (thiết bị trao đổi nhiệt ).
Chọn thiết bị dạng tấm, một khoang (máy làm lạnh nhanh) chất tải lạnh
(dung dịch cồn 30%)
Các thông số kỹ thuật:
Nhiệt độ nước vào: từ 250C đến 300C .
Nhiệt độ nước ra: 20C
Công suất 100 hl/h.
Bơm và các phụ kiện kèm theo.
10.Tank chứa nước lạnh 200C.
Gồm một tank chứa nước đã được làm lạnh xuống 20C

Thể tích của thùng 50 m3
Đường kính trong Dt = 3,6 (m)
Đường kính ngoài Dn = 3,7 (m)
11.Tank chứa nước nóng.
Gồm một tank chứa nước nóng 750C ÷ 850C
Thể tích của thùng 50 m3
Đường kính trong Dt = 3,6 (m)


Đường kính ngoài Dn = 3,7(m)
12. Thiết bị sục khí vào nước nha lạnh
Bao gồm
Bộ lọc vô trùng không khí
Bộ phận sục khí vào dịch đường lạnh.
Các phụ kiện kèm theo
13.Thiết bị định lượng men vào dịch nha.
Bao gồm
Thiết bị chứa men 5 hl
Bơm định lượng men: 1,5 m3 /h
Các phụ kiện kèm theo.
14.Thiết bị lên men
Lượng dịch đường lên men cho một mẻ
1071,6

16500
= 16266,2lit = 16,26 (m3).
1087

Ta chọn tank lên men sao cho lượng dịch đường sản suất trong 6 mẻ/tank
Vậy thể tích hữu ích của tank lên men là:

Vt = 16,26.6 = 97,5 (m3 ).
Hệ số sử dụng của tank là 0,85
Vậy thể tích tổng thể của tank
97,5

Vt= 0,85 = 114,8 (m3).
Ta lấy thể tích của tank là 116 m3
Ta chọn tank lên men có thân hình trụ
Toàn bộ các phần của tank được chế tạo bằng inox, các phần tiếp xúc với
dịch bia được chế tạo bằng inox của Averta-Thuỵ Điển
Tank làm việc ở chế độ áp suất ≤ 1,5 at áp suất thử bền là 3 bar
Thể tích của tank được tính theo công thức
Vt=

π .D 2 .H π .D 2 .h1 2π .D 2 .h2
+
+
4
12
12


Với α = 600 ta có h1= 0,5.D.tg600 = 0,866.D
h2 = 0,15.D ;H = 3D
Vt=
Vậy D= 3

3
0,3π .D 3 .
3.π .D 3 . 0,866π .D .

10,166.π .D 3
+
+
=
4
12
12
12

12.VP
12.116
=3
= 3,5 (m).
10,166.π
10,166.3,14
H = 3.D = 3.3,5 = 10,5 (m).
h1=0,866.D = 0,866.3,5 = 3,03 (m ).
h2= 0,15.D = 0,15.3,5 = 0,5 (m)

Chiều dày đáy tank S = 5,5 (mm).
Số lượng của tank được tính theo công thức
32.10 6.11
= 11,89 (tank).
300.116000 .0,85

Chọn 12 tank lên men loại 116 m3