Đồ án Thiết kế điều khiển giám sát cho hệ thống rót bia, đóng nắp chai và đóng Keg bia của công ty cổ phần bia rượu – nước giải khát Hà Nội sử dụng PLC và Wincc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

...........................................................................................................................................

Hưng Yên, ngày …... tháng 01 năm 2009

Giáo viên hướng dẫn

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

1

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

...........................................................................................................................................

Hưng Yên, ngày…..tháng 01 năm 2009

Giáo viên phản biện

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

2

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN

Sau hơn 3 tháng thực hiện đến nay đồ án của chúng em đã hoàn thành, có thể

nói đồ án này như là một bước ngoặt trong thời gian học tập tại trường ĐHSP Kỹ

Thuật Hưng Yên. Mặc dù chúng em đã cố gắng lỗ lực để hoàn thành đồ án một cách

hoàn thiện nhất tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn nên chắc chắn đồ án này còn

nhiều thiếu xót và hạn chế.Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến

của các thầy cô giáo và các bạn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn các anh chị tại công ty cổ phần bia rượu –

nước giải khát Hà Nội, đặc biệt dưới sự giúp đỡ tận tình của thầy Đỗ Tuấn Khanh và

thầy Đỗ Quang Huy để chúng em có thể hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất.

Chúng em cũng xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô trong khoa

Điện - Điện Tử trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên đã dạy bảo và truyền đạt những

kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt những năm học tại trường.

Xin chân thành cám ơn những người bạn ĐK2, những người thân đã giúp đỡ

động viên trong quá trình học tập và thực hiện đồ án.

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, ngày 06 tháng 01 năm 2009

Nhóm sinh viên thực hiện

Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

3

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪ N ...................................................1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ......................................................2

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................3

DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................6

DANH MỤC HÌNH VẼ .........................................................................................7

LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................8

CHƯƠNG I ..........................................................................................................10

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN

BIA RƯỢU - NƯỚC GIẢI KHÁT HÀ NỘ I .......................................................10

1.1.2.Các sản phẩm kinh doanh chủ yếu của công ty Bia – Rượu – Nước giải khát

Hà Nội.....................................................................................................................11

1.2 Quy trình công ngh ệ .............................................................................................11

1.2.1. Sơ đồ dây chuyền sản xuất bia......................................................................11

1.2.2 Các thiết bị .....................................................................................................23

CHƯƠNG II.........................................................................................................40

TỔNG QUAN VỀ WINCC .................................................................................40

2.1.Khái niệm chung ..................................................................................................40

2.2. Các bước thực hiện một dự án...........................................................................43

2.2.1. Cách tạo ra một dự án mới (Project)............................................................43

2.2.2. Định vị thuộc tính cho dự án ......................................................................44

2.2.3. Các thành phần chính của cửa sổ dự án.......................................................45

2.3. Tạo một giao diện người dùng (Graphic Designer) ...........................................50

2.3.1. Chức năng của Graphic Designer :...............................................................50

2.3.2. Cách tạo một trang đồ hoạ :.........................................................................51

2.3.3. Cấu trúc của Graphic Designer:....................................................................51

2.3.6. Chạy chương trình Active...........................................................................58

2.3.7. Sử dụng chương trình mô phỏng Wincc Variable Simulator. .....................58

2.4. Thu thập và lưu trữ dữ liệu (Tag Logging) .........................................................59

2.4.1. Chức năng của Tag Logging........................................................................59

2.4.2. Cấu trúc của Tag Logging : .........................................................................61

2.4.3. Timer............................................................................................................61

2.4.4.Biến lưu trữ Archives ....................................................................................62

2.4.5. Cài đặt tham số khi chạy Runtime...............................................................63

2.4.6. Chạy chương trình. ......................................................................................64

2.5.Cảnh báo và thông báo lỗi (Alamr Logging) .......................................................64

2.5.1.Chức năng của Alamr Logging......................................................................64

2.5.2.Khởi động Alarm Logging. ...........................................................................65

2.5.3.Khởi động System Wizard.............................................................................65

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

4

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.5.4. Thiết lập thông bá o .......................................................................................66

2.6. Lập trình C cho WinCC.......................................................................................70

2.6.1. Môi trường phát triển những đoạn chương trình C ......................................70

2.6.2. Soạn thảo Action trong Graphics Designer ..................................................70

2.6.3.Global Script WinCC.....................................................................................72

2.6.4.Sự khác nhau giữa Function và Action..........................................................73

2.6.5.Các thủ tục hay sử dụng khi lập trìn h ............................................................74

2.6.6.Một số hàm hay sử dụng trong chương trình .................................................74

2.6.7.Các hàm điều khiển .......................................................................................75

2.6.8.Các hàm xử lý tính toán.................................................................................75

2.6.9.Các hàm tính toán trên bit..............................................................................75

2.6.10.Các toán tử logi c ..........................................................................................76

CHƯƠNG III .......................................................................................................77

XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG

CHIẾT BIA, DẬP NẮP VÀ ĐÓNG KEG BIA CỦA CÔNG TY CỔ PHẨN

BIA RƯỢU, NƯỚC GIẢI KHÁT HÀ NỘI. .......................................................77

3.1. Yêu cầu công nghệ. .............................................................................................77

3.1.1.Công nghệ chiết chai và dập nắp(Giao diện 1)..............................................78

3.1.2.Công nghệ đóng keg bia. ...............................................................................78

3.2. Chương trình điều khiển......................................................................................82

3.2.1 Lưu đồ thuật toán...........................................................................................82

3.2.2 Sơ đồ mạch điện ............................................................................................85

3.2.3. Chương trình điều khiển ...............................................................................90

3.2.3. Chương trình PLC ........................................................................................91

3.2.4. Chương trình điều khiển và giám sát với WinCC ........................................91

CHƯƠNG IV .......................................................................................................99

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................99

4.1. Tổng kết ...............................................................................................................99

4.2. Kiến ngh ị .............................................................................................................99

PHỤ LỤC ...........................................................................................................101

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................102

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

5

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Tên các loại máy của dây chuyền sản xuất bia..............................................39

Bảng 2.1. Các hàm xử lý tính toán.................................................................................75

Bảng 2.2. Các hàm xử lý tính toán trên bít ....................................................................76

Bảng 2.3. Các toán tử logic............................................................................................76

Bảng 3.1: Kết nối phần cứng của PLC...........................................................................90

Bảng 3.2: Bảng Symbol ................................................................................................91

Bảng 3.3: Tag đầu vào .................................................................................................92

Bảng 3.4: Tag đầu r a ......................................................................................................93

Bảng 3.5: Tag kết nối với vùng nhớ PLC .....................................................................93

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

6

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.2 : Các sản phẩm của công ty cổ phần bia rượu - nước giải khát Hà Nội ......11

Hình 1.3: Sơ đồ dây chuyền sản xuất bi a ...................................................................12

Hình 1.4: Lưu đồ chiết chai........................................................................................28

Hình 1.5: Bể rửa chai .................................................................................................31

Hình 1.6: Lưu dồ rửa chai ..........................................................................................32

Hình 1.7:Lưu đồ nguyên lý chiết cha i ........................................................................34

Hình 1.8: Sơ đồ dán nhãn chai ...................................................................................36

Hình 2.1: Cấu trúc của dự án đơn...............................................................................41

Hình 2.2: Cấu trúc của dự án nhiều người dùng. .......................................................42

Hình 2.3: Cấu trúc của dự án nhiều máy khách. ........................................................43

Hình 2.4. Cấu trúc của Graphics Designe r ................................................................52

Hình 3.1: Hệ tọa độ OXY mô tả hoạt động của tay máy ...........................................79

Hình 3.2: Sơ đồ băng tải .............................................................................................81

Hình 3.3: Tay kẹp chai ...............................................................................................82

Hình 3.4 : Lưu đồ thuật toán tại giao diện 1...............................................................83

Hình 3.5 : Lưu đồ thuật toán cho giao diện 2.............................................................84

Hình 3.6: Sơ đồ mạch nguồ n ......................................................................................85

Hình 3.7: Sơ đồ mạch động lực ..................................................................................85

Hình 3.8 :Sơ đồ mạch thu phát của cảm biến quan g .................................................86

Hình 3.9: Mạch khí nén điều khiển Xylanh cho việc dập nắp ...................................87

Hình 3.10: Mạch điều khiển Xylanh cho gắp bia.......................................................87

Hình 3.11 Mạch điều khiển kết nối PLC................................................................89

Hình 3.12 : Giao diện chiết bia vào chai ....................................................................95

Hình 3.13: Giao diện đóng keg bia.............................................................................96

Hình 3.14 : Giao diện cảnh bá o ..................................................................................97

Hình 3.15 : Giao diện Tag Logging ...........................................................................98

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

7

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU

Trong bối cảnh thế giới đang thay đổi mạnh, từ khi đất nước tiến hành đổi mới

chúng ta từng bước tiếp cận với những công nghệ hiện đại của thế giới trong nhiều lĩnh

vực trong đó có điều khiển và tự động hóa. Nhưng do điều kiện phát triển của đất nước

còn chậm so với các nước tiên tiến nên việc đi tắt đón đầu những công nghệ mũi nhọn

là cần thiết nhằm tạo tiền đề để đất nước ta bắt kịp tốc độ phát triển của họ vào những

năm đầu thế kỷ này. Cũng trên tinh thần đó Đảng và nhà nước ta đã có đủ chủ trương

khuyến khích phát triển TĐH và coi đây là một ngành mũi nhọn trong công cuộc hiện

đại hóa đất nước.

Tự động hóa quá trình sản xuất ngày càng có một vị trí quan trọng trong sản

xuất và đời sống. Đặc biệt do sự phát triển của kỹ thuật điện tử, tin học cùng với sự lớn

mạnh của lý thuyết điều khiển tự động đã tạo ra nhiều sản phẩm thiết bị hữu ích trong

việc giải quyết các vấn đề điều khiển. Nhưng lớn mạnh hơn cả và chỗ đứng vững chắc

trong công nghiệp phải kế đến các bộ điều khiển logic có thể lập trình được được gọi

tắt là PLC (Programmable logic controller). Với những thế mạnh như:

- Kích thước nhỏ gọn, giá thành hạ so với mạch điều khiển dùng rơle.

- Khả năng chống nhiễu tốt, độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp.

- Cấu trúc dạng modul cho phép dễ sửa chữa bảo trì, tăng khả năng sử dụng

thêm các khối modul mở rộng đầu vào ra cũng như các khối chuyên dung.

- Sử dụng ngôn ngữ lập trình chuyên dùng nên lập trình nhanh và dễ dàng thay

đổi chương trình

Hơn nữa với chức năng truyền thông kết hợp với phần mềm WINCC (Windows

control center) là phần mềm ứng dụng để điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu của

một hệ thống TĐH quá trình sản xuất.Việc sử dụng những bộ điều khiển lập trình riêng

không đáp ứng yêu cầu điều khiển của hệ thống SCADA, cần phải kết hợp thêm các bộ

hiển thị HMI (Human Machine Interface- Giao diện người và máy ).

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

8

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Công ty cổ phần bia rượu - nước giải khát Hà Nội là một trong số những doanh

nghiệp lâu đời trong nước đã và đang áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến trên thế gới để

đưa vào quá trình sản xuất. Toàn bộ dây chuyền sản xuất trong công ty đều được Tự

động hóa điều khiển bằng PLC S7 và Biến tần của SIEMEN, đặc biệt hoạt động của

nhà máy được giám sát điều hành bằng Wincc.

Là những sinh viên theo học chuyên ngành “Điện tự động hóa” cùng những nhu

cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà chúng em muốn được

nghiên cứu và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm về

kiến thức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa

hiện đại hóa. Vì vậy sau khi đi tham quan nhà máy bia Hà Nội nhóm chúng em đã

được giao nghiên cứu về đề tài: “ Thiết kế điều khiển giám sát cho hệ thống rót bia,

đóng nắp chai và đóng Keg bia của công ty cổ phần bia rượu – nước giải khát Hà Nội

sử dụng PLC và Wincc“.

Trong bản thuyết minh chung em đã hoàn được những nội dung sau:

Chương I: Tổng quan về công nghệ sản xuất bia của công ty cổ phần bia rượu- -

nước giải khát Hà Nội.

Chương II: Tổng quan về Wincc

Chương III: Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển cho hệ thống chiết bia, dập

nắp và đóng keg bia của công ty cổ phần bia rượu - nước giải khát Hà Nội.

Chương IV: Tổng kết, kiến nghị, hướng phát triển của đề tài

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

9

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA CỦA

CÔNG TY CỔ PHẦN BIA RƯỢU - NƯỚC GIẢI KHÁT

HÀ NỘI

1.1.Giới thiệu về công ty

1.1.1.Giới thiệu chung.

Hình 1.1: Công ty bia – rượu nước giải khát Hà Nội.

Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội thành lập theo quyết định số

73/2003/QĐ – BCN ngày 16/5/2003 của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp; là Tổng công ty

Nhà nước tổ chức và hoạt động theo mô hình công ty mẹ - công ty con. Với bí quyết

công nghệ duy nhất – truyền thống trăm năm, cùng với hệ thống thiết bị hiện đại, đội

ngũ CBCNVC lành nghề, có trình độ, tâm huyết, các sản phẩm của Tổng công ty đã

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

10

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

nhận được sự mến mộ của hàng trăm triệu người tiêu dùng trong nước cũng như quốc

tế. Thương hiệu Bia Hà Nội ngày hôm nay được xây dựng, kết tinh từ nhiều thế hệ, là

niềm tin của người tiêu dùng, niềm tự hào thương hiệu Việt.

1.1.2.Các sản phẩm kinh doanh chủ yếu của công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà

Nội.

Bia lon 330ml

Bia Lager

Bia tươi

Chai bia 450ml

Bia hơi

Chai bia 330ml

Hình 1.2 : Các sản phẩm của công ty cổ phần bia rượu - nước giải khát Hà Nội.

1.2 Quy trình công nghệ

1.2.1. Sơ đồ dây chuyền sản xuất bia

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

11

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Gạo

Malt

Nghiền

Dịch hóa

Đường hóa

Lọc

Đường

Bã matl

Hoa houblon

Nấu dịch đường với hoa houblon

Bã hoa

Lọc

Lắng

Làm lạnh nhanh

Men tái sử dụng

Lên men chính

Rút men

Rửa men

Lên men phụ và

tàng trữ

Bock

Lọc trong

Rửa

Chai

Chiết Block

Bão hòa CO2

Rửa chai

Chiết chai

Bia hơi thành phẩm

Dập nút

Thanh trùng

Dán nhãn, xếp keg

Bia chia thành phẩm

Hình 1.3: Sơ đồ dây chuyền sản xuất bia

Thuyết minh

Nghiền malt:

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

12

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Yêu cầu malt nguyên liệu:

+ Độ ẩm: w = 5.8-5.9%

+ Trọng lượng 1000 hạt = 27-37g

+ Độ xốp = 0.9%

+ PH =6.03

+ Mầu EBC = 4.0

+ Hàm lượng protein tổng = 9.9%

+ Protein hòa tan = 4.52%

+ 1kg nguyên liệu thu được 6.451 dịch 10⁰BX

- Mục đích:

Đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự

xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình

đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn.

- Yêu cầu của quá trình nghiền:

Vỏ hạt được cấu tạo chủ yếu từ xenluloza, linhin, các hợp chất polyphenol,

khoáng chất, một ít pentozan, các chất mầu và chất đắng. Sự có mặt của các chất hòa

tan này trong dung dịch đường sẽ làm cho bia có vị đắng và chát khó chịu. Nếu vỏ

nghiền càng nhỏ thì các chất đắng và chát này càng dễ hòa tan vào dịch đường. vì vậy

quá trình nghiền càng bảo toàn nguyên vỏ bao nhiêu thì càng tốt bấy nhiêu.

Ngoài ra, quá trình lọc hiệu quả là nhờ lớp màng lọc. Lớp lọc có bộ khung là các lớp

vỏ trấu. Nếu vỏ trấu quá bé, độ xốp nhỏ thì độ dài đường lọc sẽ ngắn, khả năng lọc

kém, dẫn đến hiệu quả của quá trình lọc kém. Vì vậy cần nghiền ở mức độ phù hợp.

Mức độ nghiền phù hợp phụ thuộc cấu trúc malt, tức là phụ thuộc vào độ nhuyễn, độ

“đồ hóa” của hạt ở giai đoạn ươm mầm. Ngoài ra còn phụ thuộc phương pháp và thiết

bị lọc bã. Tóm lại, yêu cầu chung là phải thu nhận được nhiều chất hòa tan nhất, đồng

thời thể tích bột và bã malt cũng đạt giá trị cao nhất trong điều kiện có thể.

Nghiền gạo

- Yêu cầu gạo nguyên liệu:

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

13

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Độ ẩm w= 14 - 14.5%

+ Từ 1kg gạo thu nhận được 8.51 dung dịch đường 10 - 10.5⁰Bx

- Mục đích:

Do chưa được hồ hóa bởi enzim nên cấu trúc của tinh bột rất cứng, khó bị thủy

phân. Để thu được nhiều chất hòa tan phải nghiền mịn rồi hồ hóa ở nhiệt độ cao làm

tinh bột chín.

Hồ hóa

- Mục đích:

Chuyển hóa các thành phần chính trong gạo thành chất hòa tan dưới tác dụng

của nhiệt độ cao và enzim thủy phân. Trong đó quan trọng nhất là các loại đường, axit

amin, peptit. Tinh bột được chuyển thành các sản phẩm thấp phân tử: glucoza, maltoza,

fructoza, sacaroza, các dextrin với phân tử lượng khác nhau

- Tiến hành:

Nguyên liệu được đưa vào cùng nước với tỉ lệ 1: 5 ở nhiệt độ 40oC, ngâm trong

khoảng 20 phút. Bổ sung 10% malt lót, thêm enzim termamyl E1 (chính là enzim -amylaza).

Nâng nhiệt độ lên 85oC, giữ trong 15 phút. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên đến sôi, giữ ở nhiệt độ

sôi 30 phút. Sau đó bơm sang nồi đường hóa, bơm làm 2 lần, mỗi lần một nửa khối lượng dịch

cháo.

Đường hóa

- Mục đích

Chuyển hóa các dextrin thành đường dưới tác dụng của các enzim.

- Tiến hành

Bơm nước ở nhiệt độ khoảng 35oC vào nồi (lượng nước so với nguyên liệu là 5/1). Bật

cánh khuấy và đưa malt đã nghiền vào nồi ngâm trong 20 phút. Bổ sung enzim Newtrase E2

(proteaza) và enzim Furgomyl E3 ( và -amylaza). Thêm cháo lần 1 để nâng nhiệt độ khối

dịch lên khoảng 52oC, tốc độ nâng nhiệt 1oC/phút, giữ ở 52oC trong 30 phút để enzim

proteaza thủy phân protein thành axit amin. Tiếp tục bơm cháo lần 2 để nâng nhiệt độ lên

khoảng 60-65oC, giữ trong 30 phút để tinh bột chuyển thành maltoza dưới tác dụng của -

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

14

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

amylaza. Nâng nhiệt độ lên 75oC, giữ 30 phút để -amylaza thủy phân tinh bột thành dextrin

và glucoza. Nâng tiếp lên 78oC rồi bơm đi lọc.

Lọc dịch đường

- Mục đích

Tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của quá trình công

nghệ, còn pha rắn-phế liệu phải loại bỏ ra ngoài.

- Nguyên tắc lọc

Sử dụng sự chênh lệch áp suất giữa phía trên và phía dưới màng lọc, dịch đường

sẽ tự chảy qua lớp lọc ra ngoài.

- Tiến hành

Dịch bơm vào lọc có nhiệt độ 78^oC, được ủ trong 10 phút, sau đó tiến hành lọc.

Khoảng 500l dịch lọc đầu được cho hồi lơu vì lúc này lớp lọc chưa đủ dày, dịch lọc

chưa trong. Sau 500l đầu mới bắt đầu thu dịch. Sau 1 tiếng thì hết dịch đầu và bắt đầu

rửa bã bằng nước nóng 75^oC. Tiến hành rửa 3 lần, mỗi lần 4m³nước. Qua trình rửa kết

thúc khi nồng độ đường trong nước rửa bã còn 1-1,5%. Thời gian 1 mẻ lọc là 2 tiếng

rưỡi.

Đun sôi dung dịch đường với houplon

- Mục đích

Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các

thành phần khác của hoa houplon vào dịch đường ngọt để biến đổi nó thành dịch

đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa, đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan

của bia.

Polyphenol làm kết lắng các hợp chất protein cao phân tử, kéo các cặn lắng li ti

trong dịch đường kết lắng theo, làm cho độ bền keo của dịch đường tăng và thành phần

sinh học của nó được ổn định.

Polyphenol, chất đắng, các chất chứa nitơ là các chất tạo sức căng bề mặt có

họat tính rất cao. Những chất này tham gia vào quá trình tạo bọt và là tác nhân chính

giữ bọt cho bia.

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

15

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ngoài ra còn xảy ra nhiều quá trình khác có tác dụng tích cực đến việc định hình

chất lượng sản phẩm như phản ứng melanoid, tăng cường độ màu, giảm độ nhớt…

- Tiến hành

Bơm dịch lọc vào nồi đun hoa, khi bơm được khoảng 15-16m3 (ngập bầu gia

nhiệt) thì bắt đầu nâng nhiệt. Nhiệt của dịch sau lọc khoảng 70-73oC. Khi bơm lọc

sang nồi hoa kết thúc thì nồi hoa bắt đầu sôi. Bổ sung 6g ZnCl2. Tiến hành bổ sung hoa

làm 3 lần. Lần 1 bổ sung 2kg cao hoa, cho vào khi nồi hoa sôi được 5 phút. Sau khi sôi

được 30 phút, bổ sung hoa lần 2 là 1 kg cao hoa và 1,8 kg hoa viên (10%  axit đắng).

Lần cuối cùng 5 phút trước khi kết thúc, bổ sung 1 kg hoa viên (10%  axit đắng) và

1,2 kg hoa viên (10%  axit đắng). Tổng thời gian đun sôi hoa là 60 phút.

Quá trình lắng trong dung dịch đường

- Mục đích

Hạ nhiệt độ để tạo điều kiện cho sự kết tủa các hợp chất hữu cơ kém chịu nhiệt,

đó là cặn thô, tách bã hoa khỏi dịch.

- Tiến hành

Dịch được bơm vào thùng ở áp suất 4,5-5 at theo phương tiếp tuyến với thành

thùng, nhờ vậy cả cột chất lỏng trong thùng sẽ xoay cưỡng bức. Lực hướng tâm mạnh

đã làm cho cặn tập trung vào tâm thùng và lắng xuống với khối lượng nhiều hơn hẳn

lượng cặn thô tách ra theo phương pháp cổ điển. Dịch được bơm vào thùng ở độ cao

thân thùng từ đáy lên là 1/3. Tổng thời gian lắng là 40 phút.

Làm lạnh nhanh

- Mục đích

Hạ nhiệt độ của dịch đường về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men. Làm

lạnh nhanh để tách các vi sinh vật có hại trong môi trường nhiễm tạp vào dịch đường

lên men, đồng thời tạo điều kiện tốt để kết lắng các hợp chất hữu cơ kém chịu nhiệt,

giảm nhiệt độ của dịch đường để tạo điều kiện thuận lợi cho việc bão hòa oxy cần thiết

cho giai đoạn lên men.

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

16

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Tiến hành

Làm lạnh nhanh bằng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Dùng tác nhân là glycol

làm lạnh nước, sau đó dùng nước lạnh để làm lạnh dịch đường. Glycol được thu lại để

hồi lưu. Nước nóng cũng được thu lại cho quá trình nấu tiếp theo hoặc CIP.

Thiết bị trao đổi nhiệt làm lạnh nước có nhiệt độ nước vào 28^oC, nước ra ở 2-

4^oC. Nhiệt độ glycol vào -5 đến -2^oC, ra ở nhiệt độ 5-7^oC.

Làm lạnh dịch đường: dịch vào ở 70-75^oC, dịch ra đối với bia Hà Nội là 9,5^oC,

đối với bia hơi là 14^oC.

Bão hòa O₂cho dịch đường

- Mục đích

Vì dịch đường mất hầu hết O₂trong quá trình chế biến nhiệt nên ta cần bổ sung

O₂cần thiết cho quá trình tạo sinh khối nấm men ở giai đoạn đầu củaquá trình lên men.

- Tiến hành

* Chuẩn bị

+ Đóng van tiết lưu.

+ Mở từ từ van cấp khí nén qua cụm giảm áp sao cho p = 3-3,5 kg/cm²

+ Mở từ từ van xả dưới bầu lọc khí cho ra hết khí tạp và nước đọng, sau đó đóng

van lại.

* Thao tác

+ Thao tác để dịch qua máy lạnh nhanh theo quy trình

+ Mở từ từ van cấp khí vào bầu sục. Trong quá trình vận hành luôn theo dõi van chỉ

mức cấp khí để điều chỉnh van kịp thời. Phao chỉ mức bổ sung khí cho dịch đi lên men

để ở vạch 1,5-2 (tính theo chân để phao).

+ Khi hết dịch thao tác thứ tự như sau: đóng van cấp khí, đóng van tiết lưu, mở van

xả dưới bầu lọc cho hết khí dư sau đó đóng lại.

(Bia chai Hà Nội sục khí 5m³/h)

Lên men

- Tìm hiểu chung về quá trình lên men của nhà máy

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

17

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thời gian lên men chính 4-5 ngày, thời gian chuyển phụ 1 ngày, thời gian lên

men phụ 7 ngày. Đối với sản phẩm bia chai thời gian lên men chính lâu hơn.

Mật độ tế bào nấm men ban đầu: 14-25 triệu tế bào/ml. Tỉ lệ tế bào nấm men

sống sót trước khi đi lọc nhỏ hơn 5 triệu tế bào/ml.

- Mục đích

+ Lên men chính: chuyển các chất đường, dextrin phân tử lượng thấp thành

rượu etylic, CO₂và một số sản phẩm phụ khác theo yêu cầu kỹ thuật và chất lượng sản

phẩm. Chất hòa tan của dịch đường bị biến đổi về tính chất và số lượng. Sản phẩm của

quá trình lên men chính là bia non. Bia non đục, có mùi vị đặc trưng, không thích hợp

cho giải khát, có hàm lượng diaxetyl cao, gây đau đầu cho người uống.

+ Lên men phụ: lên men tiếp một phần đường còn sót lại trong bia non để tạo

CO₂bão hòa trong bia, hoàn thiện hương vị của bia, giảm sản phẩm phụ và lắng trong

bia.

- Tiến hành:

+ Quy trình nhận nước nha từ nhà nấu

+ Mỗi tank lên men 150m³nhận 6 mẻ nấu, tank 97m³nhận 4 mẻ nấu. Với tank

150m³thì dịch vào lên men gồm 5 mẻ dịch đường và 1 mẻ nước:

Mẻ 1, 2, 3 nấu theo công thức chuẩn

Mẻ 4: lấy khoảng 21800l nước 78^oC và 1l H₃PO₄vào nồi hoa, đun sôi, chuyển

qua thiết bị làm lạnh nhanh vào tiếp tank lên men.

Mẻ 5, 6 nấu như 3 mẻ đầu

+ Lượng men được tiếp 1 đến 2 lần

+ Kiểm tra tình trạng tank lên men

+ Đặt áp lực tank lên men khoảng 0,2 at trong quá trình nhận dịch. Đặt nhiệt độ

dịch 10^oC, kết thúc 10,5^oC

+ Lên men chính

Dich đường sau khi làm lạnh nhanh và bão hòa O₂được bơm vào tank lên men.

Cho thêm enzim Maturex E₄để ngăn ngừa sự tạo thành diaxetyl. Đặt áp lực tank lên

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

18

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

men 0,2-0,3at, nhiệt độ 10,5^oC. Mở máy lạnh trong giai đoạn này dùng van 3 của tank

(khoang trên). Khi Bx dịch lên men đạt 6,5-7 thì đặt áp suất cho tank là 0,5-0,6at.

Thường xuyên theo dõi và kiểm tra tank theo chế độ đặt. Hằng ngày đo lượng đường

giảm để khống chế thời gian chuyển phụ.

+ Lên men phụ

Khi Bx dịch lên men đạt 5-5,4 thì chuyển chế độ lên men phụ, hạ lạnh để rút

men. Đặt nhiệt độ 5^oC, thời gian hạ là 24h. Đặt áp suất cho tank lên men 0,9-1at. Mở

máy lạnh giai đoạn này dùng van 2, van 3 của tank. Khi nhiệt độ đạt 5^oC thì rút men

tốt, tank vào bảo quản. Trong quá trình này, CO₂sinh ra được hòa tan vào trong bia,

một số kết tủa protit lắng xuống kéo theo lượng nhựa đắng, các este tạo thành hoàn

thiện hương vị bia.

+ Giai đoạn hạ lạnh 2^oC và ủ chín

+ Hạ nhiệt độ từ 5^oC xuống 1^oC (giai đoạn này mở lạnh dùng cả 3 van lạnh của

tank)

+ Đặt nhiệt độ máy tính 2^oC

+ Cứ 2 ngày xả men 1 lần, giữ nhiệt độ khoảng 1-2^oC trước lọc 48h

+ Hạ nhiệt độ tank xuống 0,5^oC, áp suất vẫn giữ 0,9-1at cho đến khi lọc hết bia

trong tank.

- Các sự cố xảy ra trong quá trình lên men

+ Dò cồn: phát hiện bằng mắt thường. Khắc phục: xiết lại van

+ Sự cố phần mềm máy tính. Khắc phục: cài đặt lại chương trình.

+ Hiện tượng ì men: phát hiện thấy khi theo dõi không thấy nhiệt độ và áp suất

tăng. Khắc phục: Sục khí từ đáy tank lên hoặc đảo lại men.

+ Trong quá trình lên men phải thường xuyên lấy mẫu kiểm tra độ đường và đo

CO₂. Nếu thừa CO₂phải xả bớt, nếu thiếu phải sục thêm.

+ Sau quá trình nấu nếu không làm lạnh, đưa đi lên men luôn sẽ gay hỏng men,

phải bỏ đi.

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

19

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Nếu bơm dịch đường vào nhầm tank (tank đang trong quá trình lên men) cũng

phải bỏ đi.

+ Trong quá trình lên men chính quên không mở van thu CO₂thì áp suất tăng

dần có thể dẫn đến nổ.

+ Quá trình sục CO₂trước khi đưa đi lọc mà quên chưa xả xác men sẽ khuấy

xác men lên cả tank và cũng phải bỏ đi.

Lọc bia

- Mục đích

Lọc trong bia để tách bỏ hết các loại kết tủa, đặc biệt là kết tủa lạnh, làm ổn định

và tăng độ bền vững sinh học, hóa học cho bia.

- Tiến hành

Sau quá trình lên men phụ, mở cả 3 van lạnh của tank lên men để hạ nhiệt độ

dịch xuống 0-2^oC rồi bơm đi lọc. Quá trình lọc được tiến hành trên máy lọc khung bản.

Có 2 máy lọc. Một máy có 24 khung, năng suất 5m³/h, máy còn lại có 17 khung, năng

suất 3m³/h. Các tấm lọc khi lọc được 22000l bia thì phải thay. Sử dụng bột trợ lọc

diatomit với lượng 1,2kg/1000l bia đi lọc. Với bia chai cho thêm chất bảo quản

polyclar trong quá trình lọc với lượng 3kg/7000l bia. Tiến hành lọc ở nhiệt độ 0-2^oC.

Áp suất trước lọc = 3,3 - 3,5 bar, áp suất sau lọc = 2,1-2,2 bar. Tổng thời gian lọc là

2,5h.

Bão hòa CO₂

Trong quá trình qua bơm, lọc, bia bị mất 1 phần CO₂. Mặt khác quy trình lên

men chưa đủ lượng CO₂theo yêu cầu, do vậy phải nạp thêm cho đủ.

Chiết bock

Bia hơi trước khi đóng bock phải được kiểm tra chất lượng. Nạp CO₂xong, bảo

quản bia trong lạnh khoảng 1-2h rồi mới chiết bock. Các bock làm bằng nhựa cứng, có

lớp bảo ôn tốt, xung quanh có đai cao su để tránh bị va đạp, méo mó.

Chiết chai

+ Máy gắp chai ra khỏi két

GVHD : Đỗ Tuấn Khanh

Đỗ Quang Huy

20

SVTH : Phạm Thị Thu

Ứng Thị Thanh Thủy