Phan Iv Tinh Va Chon Thiet Bi

PHẦN IV : TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ IV.1. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu Theo kế hoạch sản xuất một mẻ nấu của bia hơi và bia chai cùng cho sản lượng bia thành phẩm như nhau, chỉ khác là nấu bia chai sử dụng nhiều nguyên liệu hơn bia hơi (trừ lượng nước rửa bã). Do đó ta tính toán thiết bị chủ yếu theo bia chai. IV.1.1. Cân nguyên liệu * Cân: Nguyên liệu được cân theo từng mẻ. Chọn cân gạo và malt lót có khả năng cân cao nhất 1000kg Cân malt dùng cân điện tử được gắn với phễu chứa; Phễu chứa có kích thước: đường kính 1m, cao 2m, đáy côn 60˚ chứa được khoảng 1000kg malt IV.1.2. Tính gầu tải để vận chuyển nguyên liệu. Gầu tải: Chọn gầu tải có năng suất vận chuyển 4500 kg/h. IV.1.3. Chọn máy nghiền Máy nghiền gạo: Một mẻ nấu sử dụng 974 kg gạo. Chọn máy nghiền gạo là máy nghiền búa có công suất 4000kg/h có các thông số kỹ thuật: * Máy nghiền malt: Một mẻ nấu lượng malt cần nghiền là 2922kg. Chọn máy nghiền malt ướt có công suất 8000 kg/h có các thông số kỹ thuật: Vật liệu chế tạo: thép không gỉ chịu mài mòn Kích thước thiết bị: dài 1,5m, rộng 1,5m, cao 3,2m Kích thước trục nghiền: đường kính 300mm, dài 1000mm Số đôi trục: 2 Nước ngâm malt có nhiệt độ 65˚C, lượng nước dùng để ngâm 60lít/100kg. Tổng thời gian ngâm và nghiền không quá 30 phút. Khi đó thuỷ phần của hạt tăng lên 20%. IV.1.4. Nồi hồ hoá Nhiệm vụ chính của nồi hồ hóa là thủy phân hóa gạo. Yêu cầu đối với nồi hồ hóa.

•

Làm việc ở chế độ không có áp lực

•

Tốc độ gia nhiệt cho khối nấu từ 1 - 1,5oC/ phút

•

Khuấy đảo đều hỗn hợp nấu bằng cánh khuấy, đảm bảo không bị vón cục khi pha trộn bột gạo với nước và chất lượng, hiệu quả trong quá trình hồ hóa.

•

Tất cả thân, nắp, đáy và các chi tiết khác được chế tạo bằng vật liệu Inox

Thể tích của hỗn hợp trong nồi hồ hoá là: 7008 lít = 7,008 m3 Thể tích sử dụng của nồi là 75%, thể tích của nồi cần đạt là: 7,008 = 9,344(m3) 0,75

* Chọn thiết bị hồ hoá là thiết bị thân hình trụ, đáy và nắp dạng nón, độ côn ở nắp là 130o, độ côn ở đáy là 144o có các thông số như sau: H = 0,6D; h 1 = 0,15D; h2 = 0,2D.

h2 H h1

Thể tích nồi: V = Vtrụ + Vđáy =

πD 2 πD 2 π H +( h1 + h13 ) = 4 8 6

πD 2 πD 2 π 0,6 D + 0,15 D + (0,15 D) 3 = 0,532D3 4 8 6

Ta có: 0,532D3 = 9,344(m3). Suy ra: D = 2,6m.

Quy chuẩn: D = 2,6m. H = 1,56m; h1 = 0,4m; h2 = 0,52m. Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài thùng: Dng = 2,8m. Thể tích thực của nồi là: V = 0,532D3 = 0,532.2,63 = 9,35(m3). 

Chọn cánh khuấy có đường kính: d = 0,8D = 2,08m, tốc độ khuấy 35 vòng/phút. Hệ thống truyền động cho cánh khuấy ở bên dưới bao gồm động cơ điện và hộp giảm tốc.

Lấy diện tích bề mặt truyền nhiệt 0,7 m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi hồ hoá là 7,008m3, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi là: F = 0,7×7,008= 4,91(m2) 

Nắp có cửa người ∅500, cấu trúc kín, phía trên có cửa kính quan sát



Ống thoát hơi từ nắp nồi lên nóc nhà có đường kính ∅ 500 bao gồm cả các vật dụng gá đỡ, có phần chống mưa thông gió và lưới bảo vệ chim.



Bảo ôn: Bảo ôn phần thân nồi và đáy nồi dày 100mm. Vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh



Bộ phận chân đỡ nồi gồm bốn ống Inox ∅200×5mm và bốn tấm kê chân nồi.



Các bộ phận khác: gồm một quả cầu vệ sinh, thiết bị phối trộn gạo và nước, đường ống dẫn nước, đường ống dẫn hơi, đường ống Cip, một nhiệt kế điện từ xa thang đo 0 - 1200oC, một đèn chiếu sáng bên trong nồi.

IV.1.5. Nồi đường hoá Nhiệm vụ chính của nồi đường hóa là thủy phân các hợp phần cao phân tử có trong dịch. Yêu cầu đối với nồi đường hóa. •

Làm việc ở chế độ không có áp lực

•

Tốc độ gia nhiệt cho khối nấu từ 1 - 1,5oC/ phút

•

Khuấy đảo đều hỗn hợp nấu bằng cánh khuấy, đảm bảo không bị vón cục khi pha trộn bột malt với nước và chất lượng, hiệu quả trong quá trình đường hóa.

•

Tất cả thân, nắp, đáy và các chi tiết khác được chế tạo bằng vật liệu Inox

Tổng lượng dịch trong nồi đường hoá ứng với một mẻ nấu là: 20328lít = 20,328m3 Thể tích sử dụng của nồi là 75%, thể tích của nồi cần đạt là:

20,328 = 27,104(m 3 ) 0,75

* Chọn thiết bị đường hoá là thiết bị thân hình trụ, đáy và nắp dạng nón, độ côn ở nắp là 130o, độ côn ở đáy là 144o có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,15D; h2 = 0,2D.

h2 H h1

Thể tích nồi: V = Vtrụ + Vđáy =

πD 2 πD 2 π H +( h1 + h13 ) 4 8 6

πD 2 πD 2 π 0,6 D + 0,15 D + (0,15 D) 3 = 0,532D3 = 4 8 6

Ta có: 0,532D3 = 27,104m3. Suy ra: D = 3,71m. Quy chuẩn: D = 3,7 m. H = 2,22m; h1 = 0,56m; h2 = 0,74m. Thể tích thực của nồi: V = 0,532D3 = 0,532.3,73 = 26,95(m3). Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài là: Dng = 3,9m. Chọn cánh khuấy có đường kính: d = 0,8D = 2,96m. Tốc độ khuấy 35vòng/ph. Diện tích bề mặt truyền nhiệt 0,7m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi đường hoá là 20,328 m3, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi là:

F = 0,7× 20,328 = 14,23(m2) 

Nắp có cửa người ∅500, cấu trúc kín, phía trên có cửa kính quan sát



Ống thoát hơi từ nắp nồi lên nóc nhà có đường kính ∅ 500 bao gồm cả các vật dụng gá đỡ, có phần chống mưa thông gió và lưới bảo vệ chim.



Bảo ôn: Bảo ôn phần thân nồi và đáy nồi dày 100mm. Vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh



Bộ phận chân đỡ nồi gồm bốn ống Inox ∅200×5mm và bốn tấm kê chân nồi.



Các bộ phận khác: gồm một quả cầu vệ sinh, đường ống dẫn hơi, đường ống Cip, một nhiệt kế điện từ xa thang đo 0 - 1200oC, một đèn chiếu sáng bên trong nồi.

IV.1.6. Thùng lọc đáy bằng Nhiệm vụ của thùng lọc đáy bằng là tách phần bã ra khỏi dịch nấu. Yêu cầu: Làm việc ở chế độ không có áp lực, đảm bảo lọc nhanh, trong. Tất cả các bộ phận của nồi được chế tạo bằng Inox. Thiết bị lọc đáy bằng có thân hình trụ, có đáy bằng, bên trong thiết bị có bố trí hệ thống quả cầu phun nước để rửa bã và vệ sinh thiết bị .Ngoài ra còn có hệ thống cánh khuấy tốc độ khuấy được điều chỉnh bởi hộp số gắn với môtơ .Trên cánh khuấy có gắn hệ thống dao cào bã ,dưới thiết bị là hệ thống vít tải có tác dụng đẩy bã ra ngoài . Thùng đáy bằng, thân trụ, nắp nón h2 = 0,2D.

h2

D

H

Tổng lượng dịch đường bơm sang từ nồi đường hóa là 19,92m3. Hệ số sử dụng của nồi chọn là 0,8. Thể tích của nồi cần đạt được là 24,9m3 πD 2 (0,6 D) = 0,628D3 Chọn H = 0,6D. Ta có thể tích của nồi được tính là: 4

0,628D3 = 24,9 → D = 3,41m Quy chuẩn: D = 3,5m. Lớp vỏ bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của thùng là: Dng = 3,7m. Nắp nón: h2 = 0,2D = 0,7m. H = 3,5×0,6 = 2,1m Thể tích thực của nồi là 0,628× 3,43 = 26,9 m3 Hệ thống cào bã quay với tốc độ 16vòng/ph. Lưới lọc thiết kế các khe hình nêm kích thước 0,5mm × 70mm, diện tích thoát dịch trên tổng diện tích sàn: 14%. Cửa thoát dịch hình côn với góc mở rộng. Dao cào bã được chế tạo bằng đồng thau. * Cửa xả bã được thiết kế có đường kính 30cm được đóng mở bằng động cơ điện. Bã xả ra được vít tải đẩy sang xyclon chứa. IV.1.7. Nồi nấu hoa Dịch sau nấu hoa có thể tích: 22398 lít = 22,398 m3

Quá trình đun hoa thể tích dịch giảm 10% do nước bay hơi, thể tích dịch trước đun hoa:

22,398 = 24,89( m 3 ) 1 − 0,1

Thể tích sử dụng của nồi là 70%, thể tích của nồi cần đạt là:

24,89 = 35,55(m 3 ) 0,7

* Chọn thiết bị đun hoa là thiết bị thân hình trụ, đáy và nắp dạng nón, độ côn ở nắp là 130o, độ côn ở đáy là 144o có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,15D; h2 = 0,2D.

h2 H h1

Thể tích nồi: V = Vtrụ + Vđáy =

πD 2 πD 2 π H +( h1 + h13 ) = 4 8 6

πD 2 πD 2 π 0,6 D + 0,15 D + (0,15 D) 3 = 0,532D3 4 8 6

Ta có: 0,532D3 = 35,55m3 Suy ra: D = 4,06m. Quy chuẩn: D = 4,1 m. Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của nồi hoa: Dng = 4,3m. H = 2,46m; h1 = 0,62m; h2 = 0,82m. Thể tích thực của nồi: V = 0,532D3 = 0,532×4,13 = 36,67m3.

Ngoài vỏ áo hơi thiết bị còn được thiết kế thiết bị gia nhiệt trung tâm kiểu ống chùm để tăng cường quá trình đun sôi mãnh liệt dịch đường. Diện tích trao đổi nhiệt 0,7m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi hoa là 24,89m3. Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: F = 0,7.24,89 = 17,42 (m2) IV.1.8. Thùng chứa trung gian Thể tích dịch trước đun hoa là 24,89m3. Thể tích sử dụng của nồi là 90%, thể tích thùng cần đạt là:

24,89 = 27,66(m3) 0,9

* Chọn thùng trung gian là thiết bị thân hình trụ, đáy chỏm cầu, nắp nón làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,15D; h2 = 0,2D.

h2 H h1

Thể tích nồi: V = Vtrụ + Vđáy =

πD 2 πD 2 π H +( h1 + h13 ) = 4 8 6

πD 2 πD 2 π 0,6 D + 0,15 D + (0,15 D) 3 = 0,532D3 4 8 6

Ta có: 0,532D3 = 27,66m3. Suy ra: D = 3,8m.

→ H = 2,3m; h1 = 0,57m; h2 = 0,76m. Vỏ bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của thùng: Dng = 4,0m. Thể tích thực của thùng: V = 0,532D3 = 0,532.3,83 = 29,19(m3). IV.1.9. Thùng lắng xoáy Đáy bằng hơi nghiêng 2˚, thân trụ H = 0,8D, nắp nón h2 = 0,2D.

h2

D

Thể tích thùng: V =

H

πD 2 H = 0,628D3 4

Thể tích dịch sau đun hoa 22,398 m3 Hệ số đổ đầy của thùng là 75%, thể tích thùng cần đạt là:

22,398 = 29,864(m3) 0,75

Ta có: 0,628D3 = 29,864m3. Suy ra: D = 3,62m Quy chuẩn: D = 3,6m. H = 2,88m; h2 = 0,72m. Thành thùng dày 5mm, đường kính ngoài thùng: Dng = 3,61m Thể tích thực của thùng: V = 0,628D3 = 0,628.3,63 = 29,3(m3). IV.1.10. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí * Chọn thiết bị lạnh nhanh là thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản có năng suất 40 m3/h có các thông số kỹ thuật: Số cấp: 1 Chất tải nhiệt: nước, nhiệt độ đầu vào của chất tải nhiệt: 2˚C Kích thước máy: dài 2000mm, rộng 700mm, cao 1600mm

* Chọn thiết bị sục khí có bộ phận lọc vô trùng sử dụng than hoạt tính, thiết bị sục khí vào dịch đường, các phụ kiện kèm theo: ống lưu lượng, van một chiều, van giảm áp... IV.1.11. Thùng nước nấu Chọn thùng chứa nước nóng và nước lạnh có thể tích như nhau, thùng thân trụ H = 1,5D, đáy bằng, nắp chỏm cầu nhô lên: h2 = 0,15D. Thể tích thùng là:

πD 2 πD 2 H = 1,5 D = 1,178D3 4 4

Một mẻ nấu bia chai lượng nước sử dụng là: Nước nấu cháo: 5,84 m3 Nước đường hoá: 10,896 m3 Nước rửa bã: 9,574 m3 Nước vệ sinh khoảng 8% thể tích nồi lớn nhất là nồi hoa: 0,08. 35,55 = 2,844 (m3) Tổng cộng lượng nước cần dùng trong một mẻ nấu bia chai là: 5,84 + 10,896 + 9,574 +2,844 = 29,154(m3) Với bia hơi lượng nước sử dụng là: Nước nấu cháo: 5,08 m3 Nước đường hoá: 8,948 m3 Nước rửa bã: 11,614 m3 Nước vệ sinh: 2,844m3 Tổng cộng lượng nước cần dùng trong một mẻ nấu bia hơi là: 5,08 + 8,948 + 11,614 + 2,844= 28,468(m3) Như vậy lượng nước cần sử dụng cho một mẻ nấu lớn nhất là 29,154m 3 tính theo bia chai. Ta lấy mỗi thùng chứa lượng nước dùng đủ cho 2 mẻ nấu, tức là chứa được: 2 × 29,154 = 58,308(m3) Thể tích chứa của thùng 85%, thể tích thùng cần đạt:

58,308 = 68,6 (m3) 0,85

Ta có: 1,178D3 = 68,6m3. Suy ra: D = 3,88m. Quy chuẩn: D = 3,9m. H = 5,85m; h2 = 0,59m. Thể tích thực của thùng: V = 1,178D3 = 1,178.3,93 = 69,88(m3). Ở thùng nước nóng, nước được đun nóng tới nhiệt độ 78˚C bằng hơi nước bão hoà cấp qua đường ống xoắn ruột gà. Lớp vỏ bảo ôn dày 100mm. Đường kính ngoài thùng: Dng = 4,1m. IV.1.12. Hệ thống cip nấu Hệ thống CIP nấu gồm: 1 thùng NaOH 2% nóng, 1 thùng nước clo 10%, 1thùng HNO3 0,1%. Chọn thùng CIP làm bằng thép không gỉ, thân trụ H = 1,5D, đáy cầu: h 1 = 0,1D, nắp cầu h2 = 0,1D. Thể tích mỗi thùng: V=

πD 2 h1 πh13 πD 2 πD 2 πD 2 0,1D π (0,1D) 3 H +( + ) = 1,5 D + + = 1,218D3 4 8 6 4 8 6

Lượng CIP rửa thường bằng 5 – 8% thể tích thùng. Ta tính cho thùng nấu hoa là thùng có thể tích lớn nhất 35,55m3, thể tích sử dụng của thùng là 80% thì thể tích các thùng CIP cần đạt: 0,08.35,55/0,8 = 3,56(m3). Ta có: 1,218D3 = 3,56(m3) Suy ra: D = 1,5(m). H = 2,25m; h1 = 0,15m; h2 = 0,15m. Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218D3 = 1,218.1,53 = 4,1(m3) Các thùng có thành dày 5mm, đường kính ngoài của các thùng: Dng = 1,51m IV.2. Tính và chọn thiết bị trong phân xưởng lên men. 1. Tank lên men. Chọn thùng lên men có thể chứa đủ cho một ngày sản xuất. Thể tích dịch đường của một ngày là: V = 106970(lít) = 107(m3) Chọn tank lên men là thiết bị thân trụ, đáy côn, bên ngoài có khoang lạnh để điều chỉnh nhiệt độ, thiết bị làm bằng thép không rỉ, có trang bị hệ thống sục khí, van nhiệt kế, kính quan sát.

h4 h3

D h2

h1

Gọi: + Vh là thể tích hữu ích của thùng lên men (m3) + D là đường kính trong của thiết bị (m) + h1 : chiều cao phần nón (m); h1 = 0,866D + h2 : chiều cao phần trụ chứa dịch (m) + h3 : chiều cao phần trụ không chứa dịch (m) + h4 : chiều cao phần nắp (m); chọn h4 = 0,1D + α : góc đáy côn, chọn α = 60o Chọn h2 = 1,8D do thể tích dịch đường lên men Vd > 100m3. Ta có : Vd = Vtrụ + Vcôn Thể tích hữu ích của thiết bị là: Vh =

πD 2 h πD 2 0,866 D (h2 +1 ) = (1,8 D + ) = 1,640D3 4 3 4 3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị chiếm 15% tổng thể tích có thể chứa của thùng, ta có: Vtr =

15 πD 2 V h3 = 85 h 4

Suy ra: h3 = 0,368D Tổng thể tích của thiết bị là: V = Vh : 0,85 = 1,640D3 : 0,85 = 1,929D3

Ta sử dụng thùng lên men có thể chứa được lượng dịch ứng với 6 mẻ nấu, tức là có thể tích hữu ích đạt: Vh = 107(m3) Ta có: 1,640D3 = 107(m3). Suy ra: D = 4,03(m) Quy chuẩn: D = 4100mm; h1 = 3550mm; h2 = 7380mm; h3 = 1509mm; h4 = 410mm Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,929D3 = 1,929*4,13 = 132,95(m3) Vậy chiều cao của thùng lên men: H = h1 + h2 + h3 + h4 = 3550 + 7380+ 1509 + 410 = 12799 (mm). Chọn khoảng cách từ đáy tank đến sàn là 1600mm. Vậy chiều cao của toàn bộ thiết bị là: Htt = H + 800 = 12799 + 1600 = 14399 (mm).  Tính số thùng lên men: Một ngày nấu lượng dịch đường được chứa vào 1 tank lên men, chu kì lên men kéo dài 21 ngày đối với sản phẩm bia chai. Bên cạnh đó còn cần thời gian khoảng 1 ngày để lọc dịch đường, vệ sinh tank… Do đó số tank cùng sử dụng là 22 tank, cộng với 2 tank dự trữ thì số tank lên men cần là 24 tank.  Yêu cầu chung: + Tank lên men được làm bằng thép không rỉ, riêng phần vành đỡ tăng làm bằng thép CT3. + Tank làm việc ở áp suất < 1,1bar, áp suất thử bền là 2,2 bar. + Áp suất thử của áo lạnh glycol của tank 6 bar. + Nắp tank: có hình elip, đường kính : 4600mm. + Nắp có cửa Ф = 450mm, có cụm CIP. + Tank có 3 khoang lạnh : 2 khoang ở than trụ, 1 khoang ở đáy côn.Trong mỗi khoang có đường vào và đường ra của glycol.Tôn Inox làm áo lạnh có bề dày 2 mm. + Tank có của vệ sinh hình elip. + Lớp bảo ôn: toàn tank có lớp bảo ôn trừ phần đỉnh tank và của vệ sinh không có lớp bảo ôn. Vật liệu bảo ôn Polyurethan foam. Chiều dày cách nhiệt 100mm. Bên ngoài lớp cách nhiệt là lớp tôn Inox dày 2mm. + Bộ phận giá đỡ: toàn bộ tank được đặt trên sàn bê tông cao 4000mm nhờ vành đỡ tank ở phần dưới thân trụ. Vành đỡ tank được chế tạo bằng thép CT3 dày 15mm, ngoài ra còn có các gân tăng cứng. + Ngoài ra còn một số bộ phận khác.

2. Thiết bị nhân men giống cấp II. Chọn thiết bị nhân giống cấp II là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là: πD 2 h1 πD 2 0,866 D Vh = (h2 + ) = (D + ) = 1,012D3 4 3 4 3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr =

πD 2 h = 0,2Vh 4 3

Suy ra: h3 = 0,258D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,215D3 Thể tích hữu ích của thiết bị bằng 1/10 thể tích dịch lên men trong 1 tank lên men: Vh = 0,1.132,2 = 10,7(m3) Ta có: Vh = 1,012D3 = 10,7(m3). Suy ra: D = 2,19(m) Quy chuẩn: D = 2200mm; h1 =1905mm; h2 = 2200mm; h3 = 568mm; h4 = 220mm Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,215D3 = 1,215*2,23 = 112,94(m3). Chiều cao của thiết bị: H = h1 + h2 + h3 + h4 = 1905 + 2200 + 568 + 220 = 4893 (mm). Khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà chọn bằng 1200mm. Thùng nhân giống có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 2400mm. Thiết bị nhân giống cấp 2 có một thùng. 3. Thiết bị nhân men giống cấp I. Chọn thiết bị nhân giống cấp I là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là:

πD 2 h1 πD 2 0,866 D Vh = (h2 + ) = (D + ) = 1,012D3 4 3 4 3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr =

πD 2 h = 0,2Vh 4 3

Suy ra: h3 = 0,258D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,215D3 Thể tích hữu ích của thiết bị bằng 1/3 thể tích dịch nhân men cấp II: Vh = 10,7/3 = 3,57(m3) Ta có: Vh = 1,012D3 = 3,57(m3). Suy ra: D = 1,52(m) Quy chuẩn: D = 1600mm; h1 = 1386mm; h2 = 1600mm; h3 = 413mm; h4 = 160mm. Thể tích thực của thiết bị: V = 1,215D3 = 1,215*1,63 =4,98(m3) Chiều cao của thiết bị: H = h1 + h2 + h3 + h4 = 1386 + 1600 + 413 + 160 = 3559 (mm). Khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà chọn bằng 1200mm. Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kinh ngoài của thiết bị là: Dng = 1800mm. Thiết bị nhân giống cấp 1 có một thùng. 4. Thiết bị rửa men sữa kết lắng Lượng sữa men kết lắng ứng với 1000 lít bia là 20 lít, với 1 tank lên men có thể tích dịch là 107m3 thì thể tích sữa men kết lắng là: 106970 × 20 = 2139,4(l) 1000

Do lượng nước rửa men thường gấp 2 lần lượng men sữa. Nên thể tích hữu ích của thiết bị rửa men phải gấp 3 lần thể tích men thu hồi. Vậy thể tích hữu ích của thùng: Vh = 2139,4.3 = 6418,2 (l) = 6,42 (m3) Chọn thiết bị rửa men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h 3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,2D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là:

πD 2 h1 πD 2 0,866 D Vh = (h2 + ) = (1,2 D + ) = 1,169D3 4 3 4 3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/4 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr =

πD 2 h = 0,25Vh 4 3

Suy ra: h3 = 0,372D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,462D3 Ta có: Vh = 1,169D3 = 6,42(m3). Suy ra: D = 1,76(m) Quy chuẩn: D = 1800mm; h1 = 1559mm; h2 = 2160mm; h3 = 670mm; h4 = 180mm. Thể tích thực của thiết bị: V = 1,462D3 = 1,462*1,83 = 8,53(m3) Chiều cao của thiết bị: H = h1 + h2 + h3 + h4 = 1559 + 2160 + 670 + 180 = 4569 (mm). Khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà chọn bằng 1200mm. Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 2000mm. 5. Thiết bị bảo quản men sữa. Chọn thiết bị bảo quản men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,2D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là: Vh =

πD 2 h πD 2 0,866 D (h2 +1 ) = (1,2 D + ) = 1,169D3 4 3 4 3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/4 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr =

πD 2 h = 0,25Vh 4 3

Suy ra: h3 = 0,372D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,462D3 Ta có: Vh = 2,14 (m3). Vh = 1,169D3 = 2,14 (m3). Suy ra D = 1,22 (m).

Quy chuẩn: D = 1300mm; h1 = 1126mm; h2 = 1560mm; h3 = 484mm; h4 = 130mm. Thể tích thực của thiết bị: V = 1,462D3 = 1,462*1,33 = 3,21(m3). Chiều cao của thiết bị: H = h1 + h2 + h3 + h4 = 1126 + 1560 + 484 + 130 = 3300 (mm). Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 1500mm. 6. Thiết bị hoạt hoá men. Chọn thiết bị hoạt hoá men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,2D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là: Vh =

πD 2 h πD 2 0,866 D (h2 +1 ) = (1,2 D + ) = 1,169D3 4 3 4 3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/4 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr πD 2 = h = 0,25Vh 4 3

Suy ra: h3 = 0,372D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,462D3 Thiết bị phải chứa được lượng dịch bằng 1/100 thể tích dịch lên men ứng với 1 tank lên men: 0,01*107 = 1,07(m3) Ta có: Vh = 1,169D3 = 1,07 (m3). Suy ra: D = 0,97(m) Quy chuẩn: D = 1000mm; h1 = 866mm; h2 = 1200mm; h3 = 372mm; h4 = 100mm. Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,462D3 = 1,462*1,03 = 1,462(m3) Chiều cao của thiết bị: H = h1 + h2 + h3 + h4 = 866 + 1200 + 372 + 100 = 2538 (mm). Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 1,2m

7. Hệ thống cip lạnh. Hệ thống CIP lạnh gồm:  1 thùng NaOH 2% .  1 thùng Trimeta HC 2%.  1 thùng P3 oxonia 0,5%.  1 thùng nước nóng.  1 thùng hoàn nguyên. Chọn thùng CIP làm bằng thép không gỉ, thân trụ H = 1,5D, đáy cầu: h1 = 0,1D, nắp cầu h2 = 0,1D. Thể tích mỗi thùng: V=

πD 2 πD 2 h1 πh13 πD 2 πD 2 0,1D π (0,1D) 3 = 1,218D3 H+ ( + ) = 1,5D + + 4 8 6 4 8 6

Lượng CIP rửa thường bằng 5-8% thể tích thùng. Ta tính cho 1 tank lên men có thể tích 164,32(m3), hệ số sử dụng của các thùng CIP là 80% thì thể tích mỗi thùng cần đạt: 0,08*132,95/0,8 = 13,30(m3) Ta có: V = 1,218D3 = 13,30(m3). Suy ra: D = 2,22(m) Quy chuẩn: D = 2300mm; H = 3350mm; h1 = 230mm; h2 = 230mm. Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218D3 = 1,218.2,33 = 14,82(m3) Các thùng có thành dày 5mm,đường kính ngoài của các thùng:Dng= 2310mm

III. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện 1. Thiết bị lọc trong bia Để lọc trong bia ở đây ta chọn 2 thiết bị lọc ống inox hoạt động luân phiên, ngoài ra để lọc tinh sản phẩm bia chai ta sử dụng thêm 1 thiết bị lọc ống xốp có cùng năng suất. Lượng bia phải lọc một ngày: 126900 lít. Mỗi máy làm việc khoảng 4 giờ một ngày. Hệ số sử dụng khoảng 0,7 công suất của 2 máy lọc. Vậy công suất của máy lọc là: N=

126900 = 22660 (lít/h) = 226,6 (hl/h). 0,7 * 4 * 2

* Thiết bị lọc ống inox: Chọn máy Filtrox của Đức sản xuất có các thông số kỹ thuật: Năng suất: 50 – 280 hl/h Áp suất làm việc tối đa 7at Thùng lọc: đường kính 0,7m, cao 1,8m, dung tích 693 lít, có 44 ống lọc đường kính 3cm, trên ống lọc có khoan lỗ đường kính 0,04µm, tổng bề mặt lọc là 6,6m2 Thùng bột có dung tích 200l, tốc độ khuấy 90v/ph, tốc độ bơm định lượng 300l/h. * Thiết bị lọc ống xốp: Chọn máy lọc của Đức sản xuất có các thông số kỹ thuật: Năng suất: 50 – 280 hl/h Áp suất làm việc tối đa 7at Kích thước: đường kính 60cm, cao 1,0m. 2. Thùng tàng trữ và bão hoà CO2. Để tàng trữ, bão hoà CO2 và ổn định bia sau lọc ta sử dụng 4 thùng chứa thân trụ đường kính D, đáy cầu: h1 = 0,15D, nắp cầu: h2 = 0,2D, chiều cao thân trụ: H = 2D. Thể tích của thiết bị: V=

πh πh πD 2 3r 2 ) + 3r 2 ) + + 1 (h12 = + 2 (h22 = = 1,714D3 H+ 6 6 4

Thể tích hữu ích của thiết bị chiếm 85% tổng thể tích của thiết bị:

Vh = 0,85V = 1,457D3 Lượng bia sau lọc ứng với một tank lên men cũng chính là ứng với một ngày nấu là: 125,628(m3), do đó mỗi tank tàng trữ phải chứa được lượng bia: V = 125,628/4 = 31,407 (m3) Ta có: Vh = 1,457D3 = 31,407(m3). Suy ra: D = 2,78(m) Quy chuẩn: D = 2800mm; h1 = 420mm; h2 = 560mm; H = 5600mm. Thể tích thực của thiết bị: V = 1,714D3 = 1,714*2,83 = 37,63(m3) Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị: Dng = 3000mm. 3. Hệ thống chiết bock. Lượng bia hơi lớn nhất một ngày sản xuất là: 120000(l).  Máy rửa bock Chọn bock có dung tích 50(l) thì số bock sử dụng trong ngày là: 120000/50 = 2400(bock) Máy rửa bock làm việc 8 giờ một ngày. Hệ số sử dụng máy là:80%. Vậy năng suất của máy rửa bock là: NS =

2400 = 500 (bock/h) 6 × 0,8

Chọn máy rửa bock có thông số kỹ thuật: Năng suất: 500 bock/h Kích thước: 1,5m × 2,2m × 2,1m Nhiệt độ nước nóng: 50 – 55˚C Tổn hao nước nóng: 6 m3/h ở 0,4 at Tổn hao nước nguội: 2 m3/h ở 0,4 at Công suất động cơ: 5 kW  Máy chiết bock: Ngày làm việc 8h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy chiết bock cần đạt: NS =

120000 = 18750 (l/h) 8× 0,8

Chọn máy chiết bock thông số kỹ thuật: Năng suất 20000 l/h Kích thước máy: 4,15m × 1,6m × 3,85m Số vòi chiết: 3

Khoảng cách giữa 2 vòi: 1,4m Công suất: 0,8 kW Áp suất dư: 0,7 at 4. Hệ thống chiết chai. Lượng bia chai lớn nhất một ngày sản xuất là 120000(l).  Máy rửa chai: Chọn chai có dung tích 450ml thì số chai cần dùng một ngày là: 120000 = 266667 (chai) 0,45

Ngày làm việc 12h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy cần đạt: NS =

266667 = 27778 (chai/h) 12 × 0,8

* Chọn máy rửa chai có thông số kỹ thuật: Năng suất: 30000 chai/h Kích thước: 6,5m × 3,44m × 2,8m Thể tích bể chứa kiềm: 12m3 Đường kính van xối kiềm: 35mm Chu kì một vòng: 12,9 phút Thời gian nghỉ: 1,9 phút Số bơm:4 chiếc Năng suất bơm: 20 m3/h Công suất động cơ: 7 kW  Máy chiết chai: Chọn máy chiết chai có thông số kỹ thuật: Năng suất: 30000 chai/h Kích thước: 3,5m × 2m × 3,2m Áp suất khí nén: 2,5 bar Áp suất nước cấp của bơm cao áp: 1 – 2 bar Áp suất CO2 vào: 2,5 – 3 bar Độ chân không: 0,85 – 0,97 bar  Máy thanh trùng: Chọn thiết bị thanh trùng là hầm thanh trùng (tunel) có thông số kỹ thuật: Năng suất: 30000 chai/h

Kích thước 18m × 2,7m × 2,2m Công suất lắp đặt 4,1 kW, sử dụng điện áp 3 pha: 400V, 50Hz Áp suất khí nén: 6 – 7 bar, 150 l/ph Hơi 3 – 4 bar, 6 – 8 m3/h Tiếng ồn: < 70db Thông số hoạt động: Tốc độ băng tải chính: 0,339 m/ph Nhiệt độ đầu vào: 4˚C Nhiệt độ nước cấp: 18˚C Nhiệt độ nước đầu ra: 25 – 36˚C Chu kì chai vào ra khỏi máy là: 62 phút Chu kì hoạt động: 60 phút.Trong đó thời gian gia nhiệt 27 phút, giữ nhiệt 10 phút, hạ nhiệt 23 phút. Hầm thanh trùng có 8 khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau. Gia nhiệt 4→19˚C bằng nước 28˚C Gia nhiệt 19→33˚C bằng nước 42˚C Gia nhiệt 33→47˚C bằng nước 48˚C Gia nhiệt 47→64˚C bằng nước 64˚C Giữ nhiệt 64˚C bằng nước 68˚C Hạ nhiệt 64→59˚C bằng nước 62˚C Hạ nhiệt 59→49˚C bằng nước 40˚C Hạ nhiệt 49→36˚C bằng nước 32˚C  Máy dán nhãn: Chọn máy dán nhãn có thông số kỹ thuật: Năng suất: 30000 chai/h Kích thước máy: 3,56m × 1,2m × 1,5m Tốc độ quay: 15 v/ph Công suất động cơ: 0,8 kW Trọng lượng máy: 300 kg Sử dụng keo Krones hay Eticol 6300  Chọn máy bắn chữ có thiết bị cảm biến, điều khiển tự động  Máy xếp két: Một két chứa được 20 chai, máy xếp két cần đạt năng suất:

30000 = 1500(két/h) 20

Chọn máy xếp két có thông số kỹ thuật: Năng suất: 1500 két/h Kích thước máy: 1,5m × 1m × 2,5m  Máy rửa két: Chọn máy rửa két có thông số kỹ thuật: Năng suất: 1500 két/h Kích thước máy: 4m × 0,7m × 1,5m