Phân tích thiết kế nhà máy sản xuất bia

1 tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ néi ViÖn C«NG NGHÖ Sinh häc vµ C«NG NGHÖ Thùc phÈm Bé m«n C«ng nghÖ c¸c S¶n phÈm Lªn men H−íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp ThiÕt kÕ nhµ m¸y bia Hµ Néi 09/2006 2 BỐ CỤC BẢN THIẾT KẾ LỜI CÁM ƠN LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I- Lập luận kinh tế PHẦN II- Chọn và thuyết minh dây chuyền sản xuất PHẦN III- Cân bằng sản phẩm PHẦN IV- Tính và chọn thiết bị PHẦN V- Tính hơi, lạnh, nước, điện PHẦN VI- Tính xây dựng PHẦN VII- Tính kinh tế PHẦN VIII- Vệ sinh an toàn thực phẩm và an toàn lao động KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 3 BỐ CỤC CHI TIẾT BẢN THIẾT KẾ LỜI CÁM ƠN LỜI MỞ ĐẦU - Giới thiệu về sản phẩm, sơ lược về lịch sử phát triển, tình hình sản xuất và kinh doanh sản phẩm này trên thế giới và ở Việt Nam và tầm quan trọng đối với nền kinh tế; - Nêu mục đích và tầm quan trọng của đề tài. Phần I- Lập luận kinh tế Phần này gồm các phần chính như sau: 1.1. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy 1.2. Nguồn nguyên liệu: malt, nguyên liệu thay thế, nước, nấm men, sữa men, v.v... 1.3. Nguồn điện 1.4. Giao thông vận tải 1.5. Vệ sinh môi trường, xử lýnước thải 1.6. Nguồn nhân lực 1.7. Thị trường tiêu thụ Phần II- Chọn và thuyết minh dây chuyền sản xuất 2.1. Nguyên liệu (malt đại mạch, nguyên liệu thay thế, hoa Houblon, nước, nấm men, các chế phẩm enzyme, các nguyên liệu phụ trợ như axit, bột trợ lọc, chất tẩy rửa, vải lọc, v.v...): Trình bày rõ tác dụng, các tính chất và chỉ tiêu hoá lý, vi sinh và cảm quan. 2.2. Sản phẩm: mô tả sản phầm (bao gồm các chỉ tiêu hoá lý, vi sinh và cảm quan). 2.3. Chọn quy trình công nghệ: - Trình bày mục đích, điều kiện, chọn phương pháp và loại thiết bị cho từng công đoạn trong quy trình công nghệ và nêu lý do (ưu, nhược điểm của các phương pháp), - Sơ đồ dây chuyền công nghệ. 2.4. Thuyết minh quy trình công nghệ: trình bày cụ thể nguyên lý và các biến đổi sinh lý hoá của nguyên liệu, cách thực hiện và yêu cầu của từng bước trong quy trình công nghệ, bao gồm cả hệ thống vệ sinh (CIP) nhà xưởng và thiết bị. 4 Phần III- Tính cân bằng sản phẩm Có hai cách tính cân bằng sản phẩm: Tính xuôi: Từ 100 kg nguyên liệu ban đầu → lượng bia sản xuất được Tính ngược: Từ 1hl bia cần sản xuất → lượng nguyên liệu cần thiết Các thông số ban đầu cần biết: + Độ ẩm nguyên liệu + Tỷ lệ nguyên liệu cần dùng + Độ hoà tan của nguyên liệu + Nồng độ dịch đường trước khi lên men + Tổn thất qua các công đoạn (Tuỳ theo từng công đoạn mà tổn thất có thể được tính theo lượng nguyên liệu, lượng chất khô lượng dịch hoặc sản phẩm) Một số thông số cần thiết Malt Gạo W, % 5-7 12-14 Độ hoà tan, % 65-76 75-85 Tỷ lệ nguyên liệu, % 60-100 40-0 Tổn thất qua các công đoạn: tùy thuộc vào năng suất, điều kiện, thiết bị và mức độ hiện đại hóa của nhà máy Nghiền: 0,5-1% so với nguyên liệu Nấu, đường hoá, lọc: 2-3 (1,75%) chất hoà tan Nấu hoa 5-10% lượng dịch do nước bay hơi Lắng 2-3% Làm lạnh nhanh 0,5-1% Lên men chính & phụ 2-6% Lọc bia& bão hoà CO2: 2-3% Chiết chai: 2-6% Chiết bock 0,5-1,5% A- TÍNH XUÔI: Tính cho 100 kg nguyên liệu ban đầu Chọn tỷ lệ nguyên liệu: Ở Việt Nam, có thể chọn tỷ lệ nguyên liệu thay thế từ 0÷50%. Trong ví dụ dưới đây, tỷ lệ chọn là 70% malt và 30% gạo. Đây là tỷ lệ thường được sử dụng trong các nhà máy sản xuất bia ở Việt Nam. 1. Tính lượng chất hoà tan và bã * Tính lượng chất chiết từ malt trong tổng số 100 kg nguyên liệu: Độ ẩm của malt: 7% ; Hệ số hoà tan: 76% Tổn thất do nghiền: 0,5%; Lượng malt thô sau khi nghiền là (tổn thất do nghiền: 0,5%): so với lượng dịch 5 100 x 0,7 x 0,995 = 69,65 kg Lượng chất khô của malt là: 100 x 0,7 x 0,995 x 0,93 = 64,77 kg Lượng chất chiết từ malt có trong 100 kg nguyên liệu là: 100 x 0,7 x 0,995 x 0,93 x 0,76 = 49,23 kg * Tính lượng chất chiết từ gạo trong tổng số 100 kg nguyên liệu: Độ ẩm của gạo: 13% ; Hệ số hoà tan: 85% Tổn thất do xay nghiền: 0,5-1% Lượng gạo sau khi nghiền là: 100 × 0,3 × 0,995 = 29,85 kg Lượng chất khô của gạo là 100 × 0,3 × 0,995 × 0,87 = 25,97 kg Lượng chất chiết từ gạo có trong 100 kg nguyên liệu là: 100 × 0,3 × 0,87 × 0,85 × 0,995 = 22,08 kg * Tổng lượng chất khô có trong 100 kg nguyên liệu là: 64,77 + 25,97 = 90,74 kg * Tổng lượng chất chiết có trong 100 kg nguyên liệu là: 49,23 + 22,08 = 71,31 kg * Tính lượng chất hoà tan còn lại có trong dịch đường sau giai đoạn nấu, đường hoá, lọc: Chọn tổn thất chất hoà tan chung của quá trình nấu, đường hoá, lọc là 1,5% (thường là 1-2%) Lượng chất chiết còn lại trong dịch đường là: 71,31 × 0,985 = 70,24 kg 2- Tính lượng sản phẩm trung gian qua các giai đoạn Khi đun hoa coi lượng chất khô hoà tan vào bằng lượng chất khô mất đi do vậy lượng chất chiết sau đun hoa vẫn là 70,24 kg Lượng dịch đường 10oS (sau khi đun hoa) là: 70,24 × 100 : 10 = 702,4 kg Với dịch đường 10oS, ở 20oC có thể coi khối lượng riêng d 20/20 = 1,039 kg/l (tra bằng phụ lục 1 trong tài liệu tham khảo "Các phương pháp phân tích ngành Công nghệ Lên men") Do vậy, thể tích dịch 10S ở 20oC là: V = M/d = 702,4/1,039 = 676,04 l Do thể tích dịch ở 100oC chênh lệch so với thể tích dịch ở 20oC là 4% nên thể tích dịch ở 100oC là: 676,04 x 1,04 = 703,08 l Lượng dịch sau khi làm lắng trong và lạnh nhanh (trước khi lên men) là: (với tổn thất chung của cả 2 quá trình này là 3%) 676,04 x 0,97 = 655,76 l Lượng bia non sau khi lên men chính, phụ (tổn thất 4%): 655,76 x 0,96 = 629,53 l Lượng bia non sau khi lọc (tổn thất 1%): 629,53 x 0,99 = 623,24 l 6 Lượng bia sau khi bão hoà CO2 (tổn thất 0,5%): 623,24 x 0,995 = 620,12 l Lượng bia sau khi chiết (thành phẩm): * Bia hơi (tổn thất 1,5%): 620,12 x 0,985 = 610,82 l * Bia chai (tổn thất 4%): 620,12 x 0,96 = 595,32 l 3- Tính lượng men giống Lượng men giống nuôi cấy tiếp vào trước khi lên men chính (10% so với lượng dịch đưa vào lên men) là: 655,76 x 0,1 = 65,58 l Lượng men sữa tiếp vào trước khi lên men chính (1% so với lượng dịch đưa vào lên men) là: 655,76 x 0,01 = 6,56 l 4- Tính lượng bã malt và gạo: * Tính lượng bã khô của 100 kg nguyên liệu: Tổng lượng chất khô của malt và gạo là: 64,77 + 25,97 = 90,74 kg Tổng lượng bã khô của 100 kg nguyên liệu là: 90,74 - 71,31 = 19,43 kg * Tính lượng bã ẩm Độ ẩm bã 80 % (phụ thuộc thiết bị lọc: lọc khung bản hay nồi lọc) Lượng bã ẩm là : 19,43 : 0,2 = 97,15 kg Lượng nước trong bã là: 97,15 - 19,43 = 77,72 kg 5- Tính lượng nước dùng trong quá trình nấu và rửa bã * Quá trình hồ hoá tỷ lệ (Bột gạo + 10% malt lót): nước =1:5 Lượng nước cho vào nồi hồ hoá: (29,85 + 29,85 x 0,1) x 5 = 164,175 kg = 164,175 l * Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi hồ hoá là: 29,85 x 0,13 + 2,985 x 0,07 = 4,09 kg * Tổng lượng hỗn hợp bột + nước ban đầu trong nồi hồ hoá là: (29,85 + 29,85 x 0,1) x 6 = 197,01 kg * Lượng dịch cháo sau khi đun là (bay hơi 5% lượng dịch) 197,01 x 0,95 = 187,16 kg * Quá trình đường hoá tỷ lệ malt : nước = 1:5 Lượng nước cho vào nồi đường hoá: (69,65-29,85 x 0,1) x 5 = 333,325 kg = 333,325 l 7 * Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi đường hoá là: (69,85-2,985) x 0,07 = 4,68 kg * Tổng lượng dịch trong nồi đường hoá sau khi chuyển dịch cháo sang là: 187,16 + (69,65-29,85 x 0,1) x 6 = 587,15 kg * Lượng dịch còn lại trong nồi đường hoá sau khi đun là (bay hơi 4%) 587,15 × 0,96 = 563,66 kg * Lượng nước trong dịch trước khi lọc là: 563,66 - 90,74 = 472,92 kg = 472,92 l * Lượng nước trong dịch sau khi đun hoa (dịch đường 10S) là: 702,4 x 0,9 = 632,16kg * Lượng nước trong dịch trước khi đun hoa (nước bay hơi 10% so với tổng lượng dịch trước khi đun hoa) là: 632,16 + 702,4 x 0,1 = 702,4 kg = 702,4 l * Tính lượng nước rửa bã theo công thức sau: V nước trước lọc + V nước rửa bã = V nước trong bã + V nước trong dịch đun hoa Do vậy lượng nước rửa bã là: 77,36 + 702,4 –472,92 = 306,84 l * Tổng lượng nước cho vào hai nồi nấu và đường hoá là: 164,175 + 333,325 = 497,5 l 6- Tính các nguyên liệu khác * Lượng hoa houblon: Thông thường trên thế giới, lượng hoa Houblon sử dụng được tính toán dựa trên chỉ số EBC của hoa Houblon (1 EBC = 1mg chất đắng) và chỉ số EBC yêu cầu của bia sản phẩm (đối với bia vàng: EBC = 4÷7). Trong ví dụ này, từ 100kg nguyên liệu sản xuất được 592,32 lít bia chai (ví dụ yêu cầu EBC = 5 cho bia chai). Vậy EBC cần thiết cho lượng bia chai nói trên là: 5 × 592,32 = 2961,6 EBC. Dựa trên chỉ số EBC của hoa Houblon sử dụng, ta có thể tính toán được lượng hoa cần dùng để đạt được chỉ số EBC trong bia như yêu cầu. Tuy nhiên, các nhà máy bia ở Việt Nam thường tính toán một cách đơn giản hơn là 2 g hoa cho 1 lít bia chai (hoặc 1g/l bia hơi). Do đó trong ví dụ này, lượng hoa cần thiết là: 2 × 592,32 = 1184,64 g = 1,15 kg Ta sử dụng hoa cao và hoa viên với tỉ lệ 50:50, biết rằng 1kg hoa viên tương đương với 1,3kg hoa cánh. Vậy lượng hoa viên cần dùng là: 1,15 × 0,5 / 1,3 = 0,4423 kg = 442,3 g 1kg hoa cao tương đương với 6kg hoa cánh. Vậy lượng hoa cao sử dụng là 8 1,15 × 0,5 / 6 = 0,0958 kg = 95,8 g * Lượng chế phẩm enzym (Phụ thuộc từng loại chế phẩm) Chế phẩm enzyme Termamyl 120L được dùng với tỉ lệ 0,1 % so với lượng nguyên liệu thay thế. Vậy lượng Termamyl cần dùng là: 29,85 x 0.001 = 0.02985 kg = 29,85 g. * Lượng bột trợ lọc diatomit: Lượng bột trợ lọc cần dùng tùy thuộc vào chất lượng bột, thiết bị lọc và bề mặt lọc. Thông thường cứ 1000 lít bia thì cần 0,73kg bột trợ lọc. Vậy lượng trợ lọc cần dùng là: * Bia hơi: 610,82 x 0,73 / 1000 = 0,446kg = 446 g. * Bia chai: 595,32 x 0,73 / 1000 = 0,435kg = 435g. 7- Các sản phẩm phụ • Bã malt và gạo (xem ở trên) • Bã hoa: Lượng chất không hoà tan trong hoa cánh và hoa viên là 60%, bã có độ ẩm 85 %; cao hoa có lượng bã không đáng kể. Lượng bã hoa sẽ là: 442,3 × 0,6 : (1-0,85) = 1769,2 g = 1,77 kg • Cặn lắng: 100 kg nguyên liệu có khoảng 1,75 kg cặn lắng W=80% (ở thùng lắng xoáy) • Sữa men; Cứ 100 lít bia cho 2 lít sữa men W=85% Cứ 100kg nguyên liệu (sản xuất ra 592,32 lít bia) sẽ cho lượng sữa men là: 592,32 × 2 : 100 = 11,845 lít Trong đó một phần (6,56 lít) được tái sử dụng làm men giống. Vậy lượng sữa men dùng làm thức ăn gia súc là: 11,845 – 6,56 = 5,285 lít • Lượng CO2 Theo phương trình lên men: C12H22O11 + H2O → 4 C2H5OH + 4CO2 Cứ 342 g maltoza tạo thành 176 g CO2 Lượng dịch trước khi lên men (dịch 10oS có d=1,039 kg/l)là: 655,76 x 1,039 = 681,34 kg Lượng chất chiết trong dịch lên men là: 681,34 x 0,1 = 68,13 kg Coi toàn bộ lượng đường lên men là maltoza, hiệu suất lên men trong quá trình lên men chính là 50-60% (lấy 55%), lượng CO2 thu được là: 68,13 x 0,55 x 176/342 = 19,28 kg Lượng CO2 hoà tan trong bia là (2-3g CO2 / 1 l bia non) 629,53 x 2 = 1259,06 g = 1,25 kg 9 Lượng CO2 thoát ra là: 19,28 - 1,25 = 18,03 kg Lượng CO2 thu hồi thường chỉ đạt 60-80 % (lấy 70 %): 18,03 x 0,7 = 12,62 kg ở 20oC, 1 atm thì 1 m3 CO2 cân nặng 1,832 kg→ Thể tích CO2 bay ra là 12,62: 1,832 = 6,89 m3 Lượng CO2 cần bão hoà thêm để đạt 3,5g/l bia sau bão hoà là: 3,5 x 620,12 - 2 x 623,24 = 923,94 g = 0,93 kg Thể tích CO2 cần bão hoà thêm (ở 20oC) là: 0,93: 1,832 = 0,51 m3 10 B. TÍNH NGƯỢC- Cho 100 l bia hơi, nồng độ dịch đường: 10S 1. Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn *Quá trình chiết bia tổn thất 1,5% Lượng bia đã bão hoà CO2 là: 100 : (1-0,015) = 100: 0,985 = 101,52 l * Quá trình sục CO2 tổn thất 0,5-1% Lượng bia sau khi lọc là: 101,52 : (1-0,005) = 101,52: 0,995 = 102,03 l * Quá trình lọc bia tổn hao 1-2% Lượng bia trước khi lọc là: 102,03 : (1-0,01) = 102,03 : 0,99 = 103,06 l * Quá trình lên men chính và phụ trong 1 thùng tổn hao 2-4% Lượng dịch đường đưa vào lên men là: 103,06 : (1-0,04) = 103,06 : 0,96 = 107,36 l * Quá trình lắng trong và lạnh nhanh tổn hao chung 1-3% Lượng dịch đường đưa vào làm lạnh là: 107,36 : (1-0,03) = 107,36 : 0,97 = 110,68 l * Khi làm lạnh thể tích dịch đường co 4-8% Thể tích dịch đường ở 100oC trước khi lắng & làm lạnh là: 110,68 : (1-0,04) = 110,68 : 0,96 = 115,29 l * Dịch đường 10% ở 20oC có khối lượng riêng d=1,039 kg/l Khối lượng dịch đường sau quá trình đun hoa (ở 20oC) là: 110,68 x 1,039 = 115 kg * Lượng chất chiết có trong dịch đường 10% đó là: 115 x 0,1 = 11,5 kg * Quá trình nấu, lọc tổn hao chất chiết 1,5% Lượng chất chiết cần thiết là: 11,5:(1-0,015) = 11,5:0,985 = 11,675 kg 2. Tính nguyên liệu Gọi lượng malt cần dùng là M, lượng chất chiết thu được từ M kg malt là: M x 0,995 x 0,93 x 0,76 = 0,703M Lượng gạo cần dùng là M x 0,3/0,7, lượng chất chiết thu được từ gạo là Mx 0,3/0,7 x 0,995 x 0,87 x 0,85 = 0, 315 M Tổng lượng chất chiết là 0,703M + 0,315 M = 1,018M Lượng malt cần dùng là : M = 11,675/ (0,703+0,315) = 11,47kg Lượng gạo cần dùng là : 11,47 x 0,3/0,7 = 4,92 kg ; Đối với các phần tính còn lại tương tự như tính xuôi 11 BẢNG TỔNG HỢP CÂN BẰNG SẢN PHẨM Hạng mục Đơn vị Cho 100 kg nguyên liệu Cho 100 l bia Nguyên liệu chính Malt Gạo kg kg kg 100 70 30 16, 5 11,47 4,92 Các nguyên liệu khác Chế phẩm enzym (Termamyl 120L) Hoa houblon Axit Men giống nuôi cấy Men sữa g kg l l 29,85 1,15 65,58 6,56 4,90 0,195 10,75 1,08 Sản phẩm trung gian Dịch sau đường hóa Dịch nóng (sau đun hoa) Dịch lạnh (dịch lên men) Bia non Bia đã lọc l l l l l 563,66 703,08 655,76 629,53 623,24 92,38 115,22 107,44 103,17 102,14 Bia thành phẩm Bia bock Bia chai l l 610,82 595,32 100 97,56 Sản phẩm phụ, phế liệu Bã malt và gạo Bã hoa Cặn lắng Sữa men (thức ăn cho gia súc) CO2 thoát ra CO2 cần bổ sung kg kg kg l m3 m3 97,15 1,77 1,75 5,29 18,03 0,51 15,93 0,30 0,29 0,88 3,00 0,083 Lượng nước công nghệ Nước dùng cho nấu Nước rửa bã l l 497,5 306,84 81,54 50,35 12 PHẦN IV- Tính và chọn một số thiết bị PHÂN XƯỞNG NẤU Theo kế hoạch sản xuất của nhà máy mà dựa vào tính cân bằng sản phẩm trên cơ sở tháng sản xuất cao nhất của năm để tính khối lượng nguyên liệu cần dùng để có thể chọn được thiết bị thích hợp cho từng khâu. Như vậy theo kế hoạch thì tháng sản xuất cao nhất là 1.000.000 lít. Mỗi tháng sản xuất 25 ngày, vậy mỗi ngày sản xuất 1.000.000/25 = 40.000 lít. Mỗi ngày nấu 4 mẻ, do đó mỗi mẻ sản xuất được 40.000/4 = 10.000 lít. Lượng nguyên liệu dùng cho sản xuất bia 1 mẻ là: Lượng malt : 1147 kg Lượng gạo : 492 kg Lượng hoa houblon: 19,5 kg. Lượng nước rửa bã: 5035 lít. Lượng nước dùng cho nấu đường hoá, rửa bã: 13.189 lít. Lượng men giống: 1075 lít. 1. Cân nguyên liệu Lượng malt sản xuất trong ngày cao nhất là: 1147× 4 = 4588 (kg). Lượng gạo tương ứng là: 492 × 4 = 1968 (kg). Tổng lượng nguyên liệu là: 4588 + 1968 = 6556 (kg). Nguyên liệu được cân từng mẻ, từng loại riêng biệt nên ta chọn cân cho toàn bộ dây chuyền. Năng suất của cân mã lớn nhất là 500 ± 0,5 kg. 2. Máy nghiền malt: Nếu nghiền ẩm thì tính năng suất cho từng mẻ, còn nghiền khô thi cho mỗi ngày. Lượng malt tối đa cho một ngày sản xuất là 4588 kg. Thời gian làm việc của máy là 4h/1ca, ngày làm việc 2 ca. Thời gian nghiền mỗi mẻ là 2 giờ. Hệ số sử dụng máy là 0,7. Vậy lượng malt cần nghiền trong 1 giờ là: 4588/(2 × 4 × 0,7) = 819,29 kg/h. Chọn máy nghiền 2 đôi trục nhãn hiệu COKAM sản xuất tại Cộng Hoà Liên Bang Đức có các đặc điểm sau: Năng suất 1000 kg/h. Kích thước trục ngoài: Φ250 x 800 mm Kích thước máy: 3800 x 1500 x 2000 mm Số lượng máy: 1 chiếc. 13 3. Máy nghiền gạo: Lượng gạo tối đa cho một ngày sản xuất là 1968 kg. Thời gian làm việc của máy là 4h/1ca, ngày làm việc 2 ca. Mỗi ca sản xuất 2 mẻ. Hệ số sử dụng máy là 0,7.Vậy lượng gạo cần nghiền trong 1 giờ là: 1968 /(2 × 4 × 0,7) = 351,4 kg/h. Chọn máy nghiền búa ký hiệu MM-03 của Nga có đặc điểm sau: - Năng suất 500 kg/h. - Kích thước buồng nghiền: + Đường kính: 300 mm. + Chiều rộng: 185 mm. - Vận tốc vòng búa: 47 m/s. - Số búa: 72. - Kích thước máy: 1100 x 1100 x 1100 (mm). - Công suất động cơ: 5,4 kW. - Kích thước lỗ sàng: Φ2,5 mm. - Số lượng máy: 1 chiếc. 4. Chọn hệ thống vận chuyển nguyên liệu Tổng lượng nguyên liệu cần vận chuyển trong 1 ngày là: 6556 kg. Gầu tải mỗi ngày làm việc 4 mẻ, mỗi mẻ làm việc 1 giờ. Hệ số sử dụng của thiết bị là 0.7. Lượng malt dùng trong 1 ngày lớn hơn nhiều so với lượng gạo nên ta tính năng suất gầu tải theo lượng malt cần vận chuyển. Vậy năng suất của gầu tải tính theo từng mẻ là: 1156/0,7 = 1652 kg/h Do đó ta chọn gầu tải: Năng suất 1800-2000 kg/h; Số lượng 1 chiếc; Công suất động cơ: 0,5kW Kích thước: 1000x800x300 (mm) 5. Chọn nồi hồ hoá: Lượng gạo sử dụng cho một mẻ nấu lớn nhất là: 492 kg, khi nghiền tổn thất là: 0,5%. Vậy lượng gạo còn lại trong nồi nấu là: 492 × 0,995 = 489,54 (kg). Lượng malt lót cho vào là: 10% so với gạo. Vậy lượng malt lót cho vào nồi là: 492 × 0,1 = 49,2 (kg). Lượng nước cho vào nồi hồ hoá so với nguyên liệu theo tỷ lệ 5:1. Vậy lượng nước cho vào nồi hồ hoá là: (489,54+ 49,2) × 5 = 2693,7 (kg). Khối lượng hỗn hợp cho vào nồi hồ hoá là: 489,54 + 49,2 + 2693,7 = 3232,44 (kg). Khối lượng riêng của hỗn hợp bột gạo và nước là d = 1,08 kg/lít. Vậy thể tích của hỗn hợp bột gạo và nước là: 3232,44 / 1,08 = 2993 (lít). Hệ số sử dụng nồi là 75%. Vậy thể tích thực của nồi Vt là: Vt = 2993 / 0,75 = 3990,7 (lít) = 3,99 m3. 14 Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi hồ hoá là thiết bị hai vỏ, thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1, h2. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ. H = 0,6D, h1 = 0,2D, h2 = 0,15D. Thể tích của nồi được tính theo công thức sau: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh. Vt = H D 4 2π + 6 1hπ ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+ 2 2 1 2 3 Dh + 6 2hπ ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+ 2 2 2 2 3 Dh Vt = 0,613 D3 = 3,99 m3 → D = 1,87 m. Chọn D = 2000 mm. Vậy nồi hồ hoá có kích thước sau: D = 2000 mm, H = 1200 mm, h1 = 400 mm, h2 = 300 mm, Bề dày δ = 5 mm. Phần vỏ dày 50 mm. Vậy đường kính ngoài của nồi là: 2000 + 50 × 2 = 2100 mm. Gọi H1 là chiều cao phần hai vỏ: H1 = 0,8H = 0,8 × 1200 = 960 mm. Vậy thể tích thực của nồi hồ hóa chọn như trên là: Vhồ hóa = 0,613D3 = 0,613×23 = 4,904 m3 Thông thường, cánh khuấy có đường kính khoảng 0,7-0,8D (trong ví dụ này có thể chọn đường kính cánh khuấy tương đương 0,7D là 1400mm), số vòng quay là 30 vòng/phút, động cơ cánh khuấy là 8 Kw. Diện tích bề mặt truyền nhiệt lấy bằng 0,5 m2/ m3 dịch. Vậy ta có diện tích truyền nhiệt là: F = 3,023 x 0,5 = 1,512 m2. 6. Chọn nồi đường hoá: Lượng dịch cháo bơm sang nồi đường hoá là: 3232,44 kg. Lượng malt sử dụng cho một mẻ nấu lớn nhất là: 1147 kg. Lượng malt lót là 10% so với gạo là 49,2 kg. Khi nghiền tổn thất là: 0,5%. Vậy lượng malt cho vào nồi đường hoá là: 1147 × 0,995 – 49,2 = 1092,07(kg). Lượng nước cho vào nồi đường hoá so với nguyên liệu theo tỷ lệ 5:1. Vậy lượng nước cho vào nồi đường hoá là: 1092,07 × 5 = 5460,4 (kg). D H h2 2 1h1 15 Khối lượng hỗn hợp cho vào đường hoá là: 5460,4 + 1092,07 + 3232,44 = 9784,9 (kg). Khối lượng riêng của hỗn hợp là d = 1,08 kg/lít. Vậy thể tích của hỗn hợp là: 9784,9/1,08 = 9060,1 lít = 9,06 m3 Hệ số sử dụng nồi là 80%. Vậy thể tích thực của nồi là: Vt = 9060.1/ 0,8 = 11325,13 (lít) = 11,33 m3. Dựa vào thể tích thực của nồi ta chọn nồi đường hoá là thiết bị hai vỏ, thân hình trụ, đường kính D, chiều cao H, đáy và nắp hình chỏm cầu có chiều cao h1, h2. Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ. H = 0,6D, h1 = 0,2D, h2 = 0,15D. Thể tích của nồi được tính theo công thức sau: Vt = Vtrụ + Vđáy + Vđỉnh. Vt = H D 4 2π + 6 1hπ ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+ 2 2 1 2 3 Dh + 6 2hπ ⎥⎥⎦