Ứng dụng PID mờ điều khiển nhiệt độ cho thiết bị trao đổi nhiệt

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐẮC HUYÊN

ỨNG DỤNG PID MỜ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ
CHO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 8520216

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. ĐOÀN QUANG VINH

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của thầy PGS. TS. Đoàn Quang Vinh.
Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng và
trung thực tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố.
Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi
xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Người cam đoan

NGUYỄN ĐẮC HUYÊN

TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH
ỨNG DỤNG PID MỜ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ
CHO THIẾT Ị TRAO ĐỔI NHIỆT
Họ

N

Đ

Mã số: 8520216

C
óa

ỹ thuật đ ều khiển và tự động hóa.

34.TĐ .QN Trườ

Đại học Bách khoa - Đ ĐN

Tóm tắt: Đ ề
ể
t độ t t tra đ
t tạ N
a
Q t
ộđề
ể
tr ề t ố để đ ề
ể

t độ. T
đố tư
đ
t
đ
t ư
t
độ
a
t a t
ộđề
ể
đề
ể
. ộ đề
ể
tr ề t ố
ạ
đ
t a đ
đ t ra
đ
ư
đ
t ư

tđề
t t tra
ộ
đư

ự
a.

Từ nh ng v đề trên, tác gi đề xu t “Ứng d ng PID mờ đ ều khiển nhi t độ
t t tra
đ
t
t
ộđề
ể
ờ
ộđề
ể
tr
t ố
t t để
t
t ư
đề
ể
a t ố . ựa vào k t qu đ ều khiển nhi t
độ theo các hình 4.15, 4.16, 4.17, 4.18. Tác gi
ậ t
t
ộđề
ể
ờ
t
r t tốt đưa ra ư
t tr ể

đề t .
Từ khóa – Tra đ

t

ờ

- ờ

t độ.

APPLICATION OF TEMPERATURE CONTROL FUZZY PID TO HEAT
EXCHANGE EQUIPMENT
Abstract: The temperature control for heat exchange equipment at Dung Quat Brewery almost
uses traditional PID control set in control. However, heat exchange equipment always requires
high static and moving quality, therefore it is necessary to replace PID control set by another
control set. Traditional PID control set with weaknesses that cannot meet the change of
technology has led to the influence of beer quality.
Fr
a e
e t e re ear er
r
“A
at
f te erat re
tr f zz
t eat ex a e e
e t w
a e at
ing fuzzy control set with PID control set in

order to improve control quality of the system. Base on the temperature control result in picture
4.15, 4.16, 4.17, 4.18, the researcher realized that the result of application of fuzzy PID control
set is very
t at’ w t e re f t e t e e
e
e e e .
Keywords - Heat exchange equipment; PID; Fuzzy; PID-fuzzy; temperature.


MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜ CA ĐOAN
TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Lý do chọ đề tài .................................................................................................1
2. M đí
u ...........................................................................................2
3. Đối tư ng nghiên c u ..........................................................................................3
4. Nội dung nghiên c u............................................................................................3
5. Ý
a
a ọc và thực ti n c a đề tài .............................................................4
6. Bố c c luậ ă ..................................................................................................4
C ƯƠNG 1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HỆ THỐNG
THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT ...................................................................................5
1.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT TẠI NHÀ
MÁY BIA DUNG QUẤT ...........................................................................................5

1.2. THIẾT BỊ NẤU BIA:...........................................................................................8
1.2.1. Máy nghiề
a t ư t:.....................................................................................8
1.2.3. Nồi lọc (Lauter tun): ....................................................................................12
1.2.4. Nồ đ
..................................................................................................13
1.3. LÊN MEN BIA ..................................................................................................14
1.3.1. C u tạo chung: .............................................................................................15
1.3.2. Nguyên lý làm vi c: .....................................................................................15
C ƯƠNG 2. XÂY ỰNG
Ô ÌN ĐỐ TƯỢNG HỆ THỐNG TRAO
ĐỔI NHIỆT ...............................................................................................................17
2.1. MÔ TẢ TOÁN HỌC VỚ ĐỐ TƯỢNG:[1],[3], [5],[7],[8],[9] .......................17
2.2. MÔ HÌNH THIẾT BỊ VAN Đ ỀU KHIỂN .......................................................21
2.2.1. Hàm truyền bộ chuyể đ đ n khí nén: .....................................................22
2.2.2. Hàm truyền c a van: ....................................................................................22
2.3. MÔ HÌNH THIẾT BỊ ĐO CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ ..........................................23
C ƯƠNG 3. Ý T YẾT Đ Ề
ỂN
VÀ
Ờ .................................25
3.1. Ý T YẾT Ộ Đ Ề
ỂN
3 5],[4],[10]......................................25
3.1.1. Bộ đ ều khiển PID: ......................................................................................25
3.1.2. Nhi m v và các gi i pháp khi thi t k bộ đ ều khiển PID: ........................28
3.1.3. Thi t k và chỉ đ nh bộ đ ều khiển PID: ..................................................29


3.2. Ý T YẾT Đ Ề

ỂN
Ờ 6 .........................................................33
3.2.1. Tậ
ờĐ
a ..............................................................................34
3.2.2.Bộ đ ều khiển mờ:.........................................................................................40
3.2.3.C
ư c xây dựng bộ đ ều khiển mờ: .........................................................43
C ƯƠNG 4. Đ ỀU KHIỂN
VÀ
Ờ C O ĐỐ TƯỢNG .......................46
4.1. Đ Ề
ỂN
C O ĐỐ TƯỢNG 11 .....................................................46
4.2. Đ ỀU KHIỂN PID MỜ C O ĐỐ TƯỢNG: ....................................................49
4.3. NHẬN XÉT CHUNG: .......................................................................................61
4.3.1. Bộ đ ều khiển PID: ......................................................................................62
4.3.2. Bộ đ ều khiểnmờ PID (Fuzzy-PID):..............................................................62
4.3.3. Các k t qu đạt đư c: ..................................................................................63
KẾT LUẬN ...............................................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................65
Q YẾT ĐỊN G AO ĐỀ TÀ LUẬN VĂN T ẠC SĨ ( ẢN SAO)
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘ ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.


DANH MỤC CÁC BẢNG
B ng 4.1: B

ật cho Kp. .................................................................................53

B ng 4.2: B

ật cho Ki...................................................................................54

B ng 4.3: B

ật cho Kd. .................................................................................54


DANH MỤC CÁC HÌNH
1 S đồ
tr
e
a. .............................................1
1.1 S đồ công ngh s n xu t bia......................................................................5
Hình 1.2: Thi t b tra đ i nhi t Alfalaval. .................................................................7
Hình 1.3: T tra đ i nhi t Alfalaval. ......................................................................8
Hình 1.4: S đồ c u tạo máy nghiề
a t ư t. ...........................................................9
1.5 S đồ h thố
xa
a t ư t tại nhà máy bia Dung Qu t. ................10
1.6 S đồ nồi gạo và nồi malt tại nhà máy bia Dung Qu t. ............................11
1.7 S đồ nồi lọc tại nhà máy bia Dung Qu t. ................................................13
Hình 1.8: S đồ nồ đ
tại nhà máy bia Dung Qu t. .........................................14
Hình 1.9: S đồ tank lên men tại nhà máy bia Dung Qu t. ......................................16
Hình 2.1: S đồ nguyên lý thi t b tra đ i nhi t t m. ..............................................17
Hình 2.2: S đồ tra đ i nhi t t m tại nhà máy bia Dung Qu t................................21

Hình 2.3: Va đ ều khiển tuy n tính. ........................................................................22
Hình 2.4: C m bi n nhi t độ và bộ chuyể đ i transmister. .....................................24
Hình 3.1: S đồ toán họ đ ều khiển PID. ................................................................25
Hình 3.2: Đ
ng các bộ đ ều khiển. .......................................................................27
Hình 3.3: D i giá tr tham số bộ đ ều khiển. .............................................................28
Hình 3.4: S đồ c u trúc c a đ ều khiển quá trình đư đ
n hóa. ....................29
Hình 3.5: Mô t đ
t a đ i giá tr đ t mạch vòng kín. .............................30
Hình 3.6: Đ
ng h tại KCth. ..................................................................................31
Hình 3.7: ư
ận dạng dùng h t độ r e. .......................................33
3.8 Đồ th c a tậ
ờ. ..............................................................................35
Hình 3.9: Độ a
ạ
í t c c a tập mờ. ......................................................35
Hình 3.10: ề x đ nh c a tập mờ. ......................................................................36
Hình 3.11: ề
tr c a bi n. ..............................................................................37
Hình 3.12: Tập mờ ạ t
tí . .........................................................................38
Hình 3.13: Tập mờ dạng tam giác. ............................................................................38
Hình 3.14: Tập mờ dạng hình thang. ........................................................................39
3.15. G a a tậ
ờ .......................................................................................39
Hình 3.16: H p hai tập mờ. .......................................................................................40
Hình 3.17: Bù hai tập mờ. .........................................................................................40

Hình 3.18: S đồ khối bộ đ ều khiển mờ. .................................................................41
Hình 3.19: C u trúc h thống s d ng bộ đ ều khiển mờ. ........................................41
4.1 ể đồ nhi t độ d ch bia tại nhà máy bia Dung Qu t. .............................46
h 4.2: Đườ đ tí
độ c a nhi t độ d ch bia. ..........................................47
4.3
đ ều khiển nhi t độ d ch bia b ng PID. ......................................47


4.4 Thông số bộ đ ều khiển PID. ....................................................................48
4.5 Đồ th nhi t độ đư đ ều khiển b ng PID. ..............................................48
4.6 Đồ t
t độ
t a đ
tr
t độ đ t. .......................................49
4.7 Các tập mờ c a bi n ETT. .........................................................................50
4.8 Các tập mờ c a bi n DETT. ......................................................................51
4. Các tập mờ c a bi n Kp. ............................................................................51
4.10 Các tập mờ c a bi n Ki. ..........................................................................52
4.11 Các tập mờ c a bi n Kd. ..........................................................................53
4.12 Bộ đ ề
ể F zz . ..............................................................................55
4.13 K t qu gi i mờ Kp, Ki, Kd bộ đ ề
ể F zz
t độ. .....................56
4.14 Thông số bộ đ ều khiển Fuzzy-PID. .......................................................57
4.15 Đồ th nhi t độ đư đ ều khiển b ng Fuzzy-PID. .................................58
4.16 Đồ t
t độ đ t đư t a đ

đề
ể
F zz
. ......58
4.17: Đồ th nhi t độ so sánh gi a hai bộ đ ều khiển b ng PID và Fuzzy_PID.
...................................................................................................................................59
4.18 Đồ th nhi t độ so sánh gi a hai bộ đ ều khiển b ng PID và Fuzzy-PID
t a đ i các giá tr nhi t độ
đ t................................................60
4.1 Đồ th giá tr eta
t a đ i nhi t độ
đ t. ..................61


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Quy trình công ngh s n xu t bia gồ

ó a

a đ ạn n m

ba phân

xư ng n u bia, lên men bia và chi t bia. Thi t b tra đ i nhi t làm lạnh d ch
â xư ng n u. Thi t b làm lạnh d

bia n m

â xư ng n

a

đ ạn chuyển giao d

â xư ng lên men bia. Ở cuố

đ ạn cuối c a
a đư c làm lạnh sang

a đ ạn l ng xoáy d ch bia có nhi t độ 970C

đ n nhi t độ 90C theo yêu c u công ngh và ch ng loại giống

c n làm lạ
e để

e

a

í .T

t ường kho

0.5 đ n 1 lít men trên 100 lít

đường.

d

nh 1:

đ nguy n l

u t nh n u và l n m n ia

đề đ t ra là h u h t đ ều s d ng bộ đ ều khiển PID (Proportional

V

Integral Derivative) truyền thố
đ

để đ ều khiển nhi t độ, v i hạn ch là không

đư c sự t a đ i thông số vận hành d
í

x

a

đ

đư c yêu c

đ n vi

đ ều khiển không

t a đ i công ngh . Khi nhi t


2

độ ra c a d ch bia không
ư

đ n men bia, d
đó

đ nh, làm cho bia b s m màu, có thể gây nh

đ n

ư ng ch t ư ng c a bia.

n c i ti n bộ đ ều khiển PID b ng cách k t h p v i các bộ đ ều
đại

khiển hi

ư đ ều khiển mờ để đ ều khiển nhi t độ là gi i pháp c n thi t

đư c lựa chọn.
Trong quá trình vận hành thi t b tra đ i nhi t khi có sự t a đ i thông số
trong h thống một số bộ đ ều khiển t ra hoạt động không chính xác theo

đ

thời gian ho

đư c yêu c u công ngh trong thực t làm vi c.

Đ ều khiển mờ s d ng kinh nghi m c a chuyên gia gi i quy t đư c v n
đề c a bộ đ ều khiể

đ ển là nó áp d ng r t hi u qu trong các quá trình

còn thi u thông tin, không thể đ đạc chính xác hay các quá tr
đ

rõ.

đó

đ ều khiển mờ vào trong h thố

ck th

ưa x

đ ều khiển thi t

b tra đ i nhi t là gi i pháp c n thi t để c i thi n ch t ư ng h thống.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên c u thi t k bộ đ ều khiển PID mờ cho thi t b tra đ i nhi t dựa
trên lý thuy t mờ a đó ó t ể áp d ng thật

đ ều khiển tại nhà máy Bia

Dung Qu t.
tr

Nhiên c
lạ

t

a

ư c lạ
đ

ư

ể tra đ i nhi t gi a hai ch t l ng nóng và

ă t m m ng c a thi t b tra đ i nhi t t m. ư

đư
a ó

D

đề

đ ều khiển b ng van tuy n tính

đ

at

t b tra đ i nhi t đư

ngõ ra thi t b tra đ i nhi t.
đ ều khiển b

ố

ư ng và ngõ ra là nhi t độ d ch bia.

H thống có mô hình toán ph c tạp, s d ng
để đ ề

ể đố tư

í

x

a

ư

ng nhanh.

đề

ể

ột thời gian làm vi c.

Ứng d ng bộ đ ều khiển PID mờ đ ều khiển nhi t độ d ch bia ra
đ

ư ng

đ nh và


3

3. Đối tượng nghiên cứu
Đố tư

t

t

xú

a

t

tra đ

t

tr

â xư

a . Đố tư

Q t. Đố tư

a a
- ọ
đ ạ

tr

a

ã t

đ

t

a

ề

ố

ađ

t độ
e

ể t

t

tr

ù

a

tr

at đ

đ

đ ạ
a

đố tư

t e

at ự

x t

tr

tra đ

đâ

t
a

a t

x

t độ
đề

ố

ố

a t-

ọ
â xư

N

a

đ ạ đ

a

a để đưa đ

a a

đ ạ

đ ạ

a

đ ạ

đ ạ

t ộ

ể t

t

a đ ạ

e

ể t

a.

a

t

a

a trọ

a

a
ột

ẻ

.
N

at

a

a ó

tra đ

ạ

tt

a t
trao đ
T

ư

tra đ

tra đ

at

tí

ra ư

t

tra đ

ạ

ật ó ạ đồ

t ờ

t độ

ề

a ra đư

đề

a ra

ể
t

a ó
o

t độ
ể

t

ạ.

a

7oC x ố

ư
t độ

ư
ể t

ể t

t
.N

a
t

độ

t

t
ạ

ađ

t a
t

t

C

ta

t
tr

a để t ự

ự â

a
tr

men bia.
4. Nội dung nghiên cứu
N

ng d ng lý thuy t đ ề

ể

khiển nhi t độ thi t b tra đ i nhi t.
Thi t lậ

t

ọc c a đố tư

.

ờ vào trong h thố

đ ều


4

T

t

ộđề

tt
a

ể

ờđề

õ ra đạt
t ố

ể

đ t 9oC đồ

t độ

t độ

a

a ộ tra đ

t ờ

t ờ

a x

ậ

.

N

đư

tr

at a

để đ

t

.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Để gi i quy t v
ó

đề đ ều khiển nhi t độ trong các thi t b tra đ i nhi t

đố tư

“Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm
đí

nhà máy bia. Nh m m

i thi n, nâng cao sự

ó r

đ nh c a s n ph m.

Vi c áp d ng các bộ đ ều khiể t

tr

đ ều khiển nhi t

độ tại nhà máy bia Dung Qu t là một gi i pháp có tính thực ti
nhanh,

đ

đ

tr

a

đ

ng

ại hi u qu kinh t .

6. Bố cục luận văn:
Ngoài ph n m đ u và k t luậ
các nộ
C ư

đề t

đư c thực hi n trong 4

ư

i

ư a
1: Quy trình công ngh s n xu t bia và h thống thi t b tra đ i

nhi t.
C ư

2: Xây dựng mô hình h thố

đố tư

C ư

3: Lý thuy t đ ều khiển PID và PID mờ

C ư

4: Đ ều khiển PID và PID mờ

tra đ i nhi t

đố tư ng


5

CHƯƠNG 1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HỆ
THỐNG THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
1.1.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
TẠI NHÀ MÁY BIA DUNG QUẤT

Hình 1.1:

đ công nghệ sản xu t bia.


6

Thiết bị trao đổi nhiệt tấm:
Thi t b tra đ i nhi t dạng t m (plate heat exchanger) là loại thi t b đư c
s d ng rộ

rã để gia nhi t ho c làm lạnh nhanh trong công nghi p ch bi n

thực ph m nói chung và ch bi n chi t rót bia nói riêng.
Ưu điểm:
- Làm lạnh nhanh
- Ít chi m không gian
- Công su t cao
- Hi u su t s d ng cao, t n th t về áp su t th p.
đ

- Vậ

n và r i ro th p.

a. Cấu tạo thiết bị:
tra đ i nhi t là bộ phận quan trọng nh t trong thi t b , quy t đ

T
ă

kh

này r t c ng , ch

ă

ó

t ường là AISI 316 có pha titan. T m

số truyền nhi t tốt.

Thi t b gồm nhiều t m kim loại m ng g n só
su chống rò, ghép ch t lại v i nhau tạ t
a

ù

ù

đ m cao

có g
tra đ i nhi t.

tra đ i nhi t liên ti p cách nhau b ng một t m kim loại dày gọi

là t m nối. T m khung b

đư c hàn ch t vào máy hay còn gọi là t m cố

đ nh, t m th hai gọi là t
cố đ

tra đ i nhi t đư c làm

u qu c a quá trình truyền nhi t. T

b ng thép không gỉ, vật li u s d

đ n

để tạ độ kín cho các t

độ

ù

để ép ch t t

tra đ i nhi t.

động về phía t m


7

Hình 1.2: Thiết bị t ao đổi nhiệt Alfalaval.
b. Tấm trao đổi nhiệt:
T

tra đ i nhi t là bộ phận quan trọng nh t c a thi t b tra đ i nhi t,

quy t đ
T

đ n kh

ă

u qu c a

tr

tra đ i nhi t có nhiều hình dạ

ch V lật

ư c) vì loại này có kh

ă

tra đ i nhi t.

t ường dùng loại ch A (ho c
u lực tốt.

K t c u g n song tạo theo hình ch A (ho c ch V lật
c ng c a t
kho

3đ

ư c)

ú tă

độ

tra đ i nhi t vì có sự chênh áp lực c a dòng ch y d ch bia

4 ar

ti p xúc so v i loạ t

ư c gi i nhi t kho

2.5 đ n 3 bar.Tă

t ường và góp ph n tạo dòng ch y rối.

n tích


8

Hình 1.3:T m trao đổi nhiệt Alfalaval.
c. Miếng đệm:
đ

Mi

đư c làm từ cao su ch u nhi t đư c ch ng nhậ

độc

hạ

đ m b o an toàn khi ti p xúc v i thực ph m nói chung và bia nói riêng.

N

ra

ú

ót

đ ng tạo kho ng cách gi a hai t

tra đ i nhi t

và làm kín không cho bia ch y ra ngoài.
Mi

đ

đư c ch tạo b

đ khuôn v i ch t li u cao su ch áp lực,

hóa ch t và nhi t độ khi làm vi c.
1.2. THIẾT BỊ NẤU BIA:
1.2.1. Máy nghiền malt ướt:
M

đí :

- Máy nghiền malt m
bề m t ti p xúc v

đí

t ạt malt, càng nhuy n càng tốt để tă

ư c. Tạ đ ều ki n thuận l i cho quá trình n u chuyển


9

hóa nhanh nguyên li u.
xa

-

a t ư t đư c thi t k v i thân máy và bên trên là thùng ch a

malt v i dung tí

đ cho một mẻ n u cùng v i thùng ngâm m malt. Trong
at

thân máy có c p tr c nghiền, phểu ch a d

quan trọng nh t là c p tr c nghiền v i khe h đư
0.38

1

Hình 1.4:

C

đ ều khiển tự động nh

.

đ c u tạo máy nghiền malt ướt.

- Một tr c phân phố đư c l
theo m c li u

ch malt. Bộ phận

ía trư c c p tr c nghiề đư

thùng ngâm malt. Nguyên li u sau khi nghiề đư

t ẳng vào nồ đường hóa. H thống vòi phun đư
at

ư c vào bột ũ

ư ù

để v sinh máy.

ù

để

đ ều khiển
ch
ư t malt,


10

Nguyên lý hoạt động:
at a
ư

đư c tách tạp ch t đưa ề t ù

đ cho một mẻ n u.

ưa

a t đư c tr c phân phố

at

a máy xay v i số

ía ư i thùng ch a c p

vào thùng ngâm malt, tố độ c a tr c phân phối ph thuộc vào thi t b báo
m c trong thùng ngâm malt. Khi m c ch a tr
nghiền b t đ

xa

t ù

đạt 70% thì máy

đ n khi h t malt trong thùng ch a.

Sau mỗi l n hoạt động t t c các thi t b ti p xú v i malt sẽ đư c r a r t
ư c.

kỹ b ng h thố

Hình 1.5:

đ hệ thống m y xay malt ướt tại nhà máy bia Dung Qu t.

1.2.2.Nồi đường hóa:
Cấu tạo chung của nồi đường hóa:
- Nồi có dạng hình tr
ra

trờ

a đ u hình nón, phía trên chóp nón có ống khói thoát
ía ư

ó

ó đư c g n v i tr c cánh khu y. Bên

11

ngoài nố đư c bọc cách nhi t để gi nhi t và chống nóng. Phía chóp nón trên
đư c thi t k có kính quan sát

đè

u sáng bên trong nồi.

đ n i gạo và n i malt tại nhà máy bia Dung Qu t.

Hình 1.6:

Các biến đổi trong quá trình đường hóa:
+ Tính ch t c a các enzyme: hoạt tính c a các enzyme ph thuộc vào các y u
tố

ư

Hoạt tí

t độ, PH.
e z

e tă

t độ tă

đạt cao nh t tại nhi t độ thích h p

riêng. Ở nhi t độ cao thì enzyme b vô hoạt nhanh chóng.
Đối v i PH có

ư ng ít

i nhi t độ, do cáu trúc các enzyme thay

đ i theo PH nên mỗi loại enzyme hoạt động mạnh nh t tại một kho ng PH
nh t đ nh và gi m
+ Sự bi

đ

r te

PH r t cao.
ư i tác d ng c a protease có sẵn trong malt, protein

b th y phân thành acid amin, các peptone, peptid là nh ng thành ph n c n


12

thi t cho quá trình lên men bia sau này, nhi t độ tố ư

480C đ n 520C và

5 5 đ n 5,8. Ở nhi t độ 600C thì s n ph m là các protid b c trung gian.
Mục đích:

- Đường hóa là quá trình th y phân chuyển hóa các thành ph n chính c a
Malt và nguyên li u thay th là gạo thành nh ng ch t
tr

đó

a trọng nh t là các loạ đườ

ax t a

th y phân x y ra một cách tố ư

a ta tr

ư c,

. Để cho quá trình

c ph đư c thực hi n một cách

h p lí, và ph i thực hi n bên trong nồ đường hóa.
tă

óa tă

t độ th y phân lên một gi i hạn nh t đ nh thì tố độ đường
a

ư

tr

ho

tă

i hạn thì enzyme b gi m hoạt lực

đường hóa sẽ chậm ho c dừng hẳn. Nồn độ enzyme có nh

ư ng t i s n ph m c a

tr

â t

thích v i PH c a enzyme th
thời gian gi m. N

đường hóa, khi PH c a d

ra tr

tr

acid béo, các h p ch t photpho, sự bi

tr

tư

đường hóa x y ra r t nhanh,

đường hóa còn x y ra sự th y phân
đ i tính keo t và k t l ng protein.

1.2.3. Nồi lọc (Lauter tun):
-D

a

đường hóa còn ch a r t nhiều ch t

a ta

đ ển

hình là cellulose và tinh bột sống.
-M

đí

a quá trình này là trích ly nhanh nh t các h p ch t hòa tan

có l i từ quá trình n u, loại b các ch t tan b t l i nh m thu hồi d
có số ư ng và ch t ư

ư

ốn.

- Nguyên t c lọc là s d ng sự chênh l ch áp su t
ư i màng lọc, d
hi

đường

phía trên và phía

đường sẽ ch y qua l p lọ để thoát ra ngoài. Khi lọc có

tư ng oxy hóa ch t polyphenol do d

đường ti p xúc v i không khí,


13

đề

v

đư c kh c ph c b ng cách gi cho bã malt luôn ngậ

bia có v đ ng khó ch
ư

ư ng tanin hòa tan nhiề

ù

ư c. N u

ư cc

để r a

r a quá lâu.

đ n i lọc tại nhà máy bia Dung Qu t.

Hình 1.7:
1.2.4. Nồi đun sôi:
Mục đích:
- M c đí

a nồ đ

ư

a ó

a
ù t

a ư

chính là trích ly các ch t t
đồng thờ
đ

độ thích h

t từ

a

ư c nha và
.Đ

a

t đ ng và một số ch t khác từ hoa houblon,

đ

t protein, m t

đ nh thành ph

t hoạt lực enzyme không c n thi t n a, làm
t a

trù

đối v i từng loại bia.

ư

a

đ

ư

a đ n nồng


14

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
- Có dạng hình tr đ

tr

ồi có thi t b gia nhi t dạng ống tu n

hoàn trung tâm, phía trên có dạng phân phối d ch hình nón. D
qua ố
d

ó

đ x

a

ố

.

đó

ội d

đườ

đ

ư

t ,

đường phân tán rộng ra ngoài nhờ một nón ch n phía trên chùn ống, c u

trúc này tránh tạo bọt và d

Hình 1.8:

đường tuàn hoàn tốt bên trong nồ đ

.

đ n i đun sôi tại nhà máy bia Dung Qu t.

1.3. LÊN MEN BIA
Quá tr
e
a đ ạn quy t đ
để chuyển hóa d

đường
t
a ư t động c a n m men thông qua hoạt động sống c a
chúng thành nh ng s n ph m là bia và CO2.


15

Q tr
e
lên men ph và tàn tr .
ư

t

e
t
đ

í
rư
ư

đường di

et

ra

a

a đ ạn: Lên men chính,

t đườ
ột ố
tr

CO2
a a

ể

extr
ó tr
óa

ó

â t
at

ờ

ật.
e
t ư
a
xung thêm CO2

t

a. T

tr
t

tr
e

a

t

a trọ để
đ
đườ
ót ạ
t ư
a.

t
a

a để

1.3.1. Cấu tạo chung:
Thi t b lên men bia là các tank ch a hình tr
thể đ t n
tạ t

a

ư

để gi m cột

tă

đ
ă

.C

đ

e

ó

ồn bậc cao và ester

cho bia.
đ

Hi n nay ph bi n nh t là kiểu tank thân tr
ngoài trời có dung tích l
Thân tr ta

e

.C

ta

đ t

để ch a bia trong quá trình lên men.

đư c làm từ h p kim không rỉ, bên ngoài có l p v kép dùng

để ch t t i lạ

đ

a để làm lạnh d ch bia lên men trong tank. L p v

đư c hàn vào thân tr

đ

a tank, mỗi tank có ba khoang trao

đ i nhi t v i hai c m bi n nhi t độ đư c l p trên tank.
1.3.2. Nguyên lý làm việc:
D ch bia sau khi làm lạ
đ

ta

a

e t e đường ố

đư c s c khí O2 vào trong d
ía ư

đ

ta

nạp phối trộn men giống vào trong tank theo tỉ l tí
d ch vào tank liên t

a a đó

đồng thời quá trình
trư c. Quá trình nạp

đ n khi tank ch a đạt kho ng 85% thì k t thúc.


16

Hình 1.9:

đ tank lên men tại nhà máy bia Dung Qu t.


17

CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỐI TƯỢNG HỆ THỐNG
TRAO ĐỔI NHIỆT

2.1. MÔ TẢ TOÁN HỌC VỚI ĐỐI TƯỢNG:[1],[3], [5],[7],[8],[9]
Các bi n vào c a đố tư
thi t b (W1, TL1) ư
c a đố tư

ư

ư

ư ng và nhi t độ

ư ng và nhi t độ d ch bia vào thi t b (W2, TN2). Bi n ra
ư ng và nhi t độ ư c lạnh ra (W1’, T 1’) ư

nhi t độ d ch bia ra (W2, TN2’). Trong thi t b

ư
ư

chuyển liên t c không dừng lại nên ta có thể
a

d

ư

a . Tr

ư

ư ng và

ư ng ch t l ng vận

ư ng dòng vào và ra c a

thống thi t b này, bi n c n đ ều khiển là nhi t

độ dòng d ch bia TN2’, bi
W1’ tr

ư c lạnh vào

đ ều khiể đư c là ư

đố tư ng

ư

ư i thì bi

ư c lạnh ra

đ ều khiể đư

ư

ư c lạnh ra W1’, các bi n TL1, TN2 đư c xem là nhi u c a đố tư ng.

Bi n ra không c

đ ều khiển là nhi t độ ư c lạ

a

tra đ i nhi t T 1’.

TT

TL1; W1

TL1'; W1'

TN2'; W2

TN2; W2

Hình 2.1:

đ nguyên lý thiết bị t ao đổi nhiệt t m.

Nhi t độ c a d ch bia ra TN2’ đư

đ

ng c m bi n nhi t độ, c m bi n

nhi t độ sẽ g i tín hi u dòng theo chu n 4-20mA về bộ đ ều khiển so sánh v i
nhi t độ

đ t. Bộ đ ều khiển sẽ đ ều chỉnh tín hi

đ u ra tuỳ thuộc vào sự sai

khác gi a giá tr nhi t độ thực và giá tr nhi t độ đ t.Tín hi
t

a đ ều khiển, v trí m c a van ph thuộc vào tín hi

đ

ra đư

đ ều khiển.

đưa