BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2010 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG RỬA, CHIẾT ĐẦY BIA VÀO KEG NĂNG SUẤT 120 KEG/H CHO CÁC NHÀ MÁY BIA 50-100 TRIỆU LÍT BIA /NĂM. Ký hiệu: 203.10.RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí Chủ nhiệm đề tài: KS. Nguyễn Xuân Dũng 8706 Hà Nội – Năm 2010 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2010 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG RỬA, CHIẾT ĐẦY BIA VÀO KEG NĂNG SUẤT 120 KEG/H CHO CÁC NHÀ MÁY BIA 50-100 TRIỆU LÍT BIA /NĂM Ký hiệu: 203.10.RD/HĐ-KHCN Thủ trưởng đơn vị Chủ nhiệm đề tài (Ký tên, đóng dấu) (Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Xuân Dũng Hà Nội – Năm 2010 - 1 - MỤC LỤC Mục lục ………………………………… …………………………… ……….1 Danh sách các thành viên tham gia ……….….………………………… …… 2 Lời nói đầu …………………….……………………………………… ………3 CHƯƠNG 1 7 BÁO CÁO TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RỬA KEG TỰ ĐỘNG NĂNG SUẤT 120 KEG/H 7 1.1.Cơ sở pháp lý của đề tài: 7 1.2.Tính cấp thiết của đề tài: 7 1.2.1.Tính cấp thiết : 7 1.2.2.Mục tiêu của đề tài: 7 1.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 8 1.3.1.Đối tượng: 8 1.3.2.Phạm vi nghiên cứu: 8 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước: 8 1.4.1.Tình hình nghiên cứu ngoài nước: 8 1.4.2.Tình hình nghiên cứu trong nước: 9 CHƯƠNG 2 7 NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHIẾT RỬA KEG TỰ ĐỘNG NĂNG SUẤT 120 KG/H 7 2.1.Nguyên tắc và các hi ện tượng xảy ra trong quá trình chiết bia: 30 2.1.1.Sự oxy hóa : 30 2.1.2. Sự nhiễm khuẩn trong quá trình chiết bia: 31 2.1.3.Tổn thất CO2: 31 2.2. Các loại bốc chứa bia: 32 2.2.1.Bốc dạng tang trống: 32 2.2.2.Thùng bốc dạng hình trụ : 34 2.3. Hệ thống chiết rửa keg tự động năng suất 120 ke/h 10 - 2 - 2.3.1.Hệ thống băng tải nạp keg , ra keg: 11 2.3.2.Máy rửa, chiết keg: 14 2.3.3. Các thiết bị kèm theo máy : 17 2.3.3.1.Tank chứa nước hoà trộn : 17 2.3.3.2. Tank chứa chất tẩy rửa: 17 2.3.3.3.Tank chứa nước nóng: 18 2.3.4.Đặc tính kỹ thuật máy chiết keg 8 vị trí: 18 2.3.5.Đặc tính kỹ thuật của tank nước 20 2.3.6.Đặc tính kỹ thuật của tank chứ a xút, axit: 20 2.3.7.Đặc tính kỹ thuật của tank nước nóng 22 2.4. Qui trình công nghệ làm sạch và chiết keg: 23 2.4.1.Các bề mặt cần làm sạch: 23 2.4.2.Các bước công nghệ tại các trạm công tác của máy chiết rửa keg 24 CHƯƠNG 3 37 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RỬA KEG TỰ ĐỘNG 37 3.1.Thiết kế sơ bộ: 37 3.1.1.Bản vẽ s ơ đồ nguyên lý và kết nối hệ thống: 37 3.1.2.Xác định các kích thước cơ bản,các thiết bị hệ thống: 38 3.1.2.1. Các yếu tố công nghệ và bơm: 38 3.1.2.2.Các kích thước cơ bản máy chiết, rửa keg và các thiết bị chính : 38 3.1.2.3.Thiết bị điện, điều khiển và van : 41 3.2.Thiết kế kỹ thuật : 45 3.2.1.Tính toán cơ cấu nâng, hạ , di chuyển keg: 46 3.2.1.1.Tính kiểm nghiệm dầm công tác : 46 3.2.1.2. Tính kiểm nghiệm trục chủ động : 49 3.2.2.Tính toán xi lanh kẹp, xi lanh mở van: 53 CHƯƠNG4 55 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH CỦA MÁY CHIẾT RỬA KEG 120 KEG/H 55 - 3 - 4.1.Trạm công tác của máy chiết rửa keg (hình 26) 55 4.2.Qui trình công nghệ chế tạo các chi tiết của trạm công tác: 56 4.2.1.Thân van: 56 4.2.2. Qui trình công nghệ chế tạo thân van: 57 4.2.2.1.Tạo phôi: 57 4.2.2.2. Gia công chính xác: 61 4.2.3. Qui trình công nghệ chế tạo ty van: 65 4.2.3.1.Cấu tạo: 65 4.2.3.2 Qui trình công nghệ: 66 CHƯƠNG 5 68 CÔNG NGHỆ VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 68 5.1.Chương trình Đầu vào sản phẩm 68 5.2.Chương trình CIP – Bên trong 69 5.3.Chương trình CIP-Bên ngoài 70 5.4.Chương trình CIP – Bên trong 71 5.5.Chương Khử trùng CO2-Ống 73 5.6.Các chương trình sản xuất 75 5.6.1. Cấu hình cơ bản/ Nguồn trung gian các giá trị mặc định 75 5.6.2.Kiểm soát nhiệt độ 76 5.6.3.Kiểm soát chiết đầy / Tổng quát 77 5.6.4.Kiểm soát chiết đầy/ Cài đặt thông số 77 5.6.5.Kiểm soát chiết đầy / Mô tả thông số 78 5.6.6.Kiểm soát chiết đầy / Điều chỉnh Van xả áp suất 79 5.6.7.Kiểm soát chiết đầy / Thiết bị kiểm soát mức – Chỉ thị đầy keg 80 5.7.Keg – Hệ thống vào /ra keg 81 5.7.1 Keg – đầu vào / Xả 81 5.7.2.Đầu ra Keg / Khóa (Trạm làm sạch chương trình) 81 5.7.3.Đầu vào Keg / barie ánh sáng Điểm vận chuyển 81 5.7.4. Đầu vào Keg / barie ánh sáng > Đóng cơ cấu định vị 82 - 4 - 5.7.5.Dầm công tác ( WB) Nguyên lý 82 5.7.6.Dầm công tác (WB) / Các bộ chuyển mạch từ tính 83 5.7.7.Dầm công tác (WB) / Điều chỉnh bộ chuyển mạch từ tính 83 5.7.8.Thiết bị kẹp / Bộ công tắc từ tính phía trên 83 5.7.9.Sơ đồ tín hiệu bộ công tắc từ tính 84 5.8.Làm sạch bên trong Keg 87 5.8.1.Nhả các thiết bị kẹp phía dưới bộ công tắc từ tính 87 5.8.2. Sơ đồ - Các trạm làm sạch bên trong 88 LỜI CÁM ƠN………………………………………………………………….96 - 5 - DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA STT Họ và Tên Học hàm,học vị Cơ quan công tác 1 Hoàng Văn Gợt Tiến sĩ Viện NCCK 2 Nguyễn Xân Dũng Kỹ sư Cơ khí Viện NCCK 3 Doãn Văn Hoàn Kỹ sư Cơ khí Viện NCCK 4 Nguyễn Văn Thịnh Kỹ sư Cơ khí Viện NCCK 5 Bùi Quang Quyết Kỹ sư Cơ khí Viện NCCK 6 Hoàng Trường Sơn Kỹ sư Cơ khí Viện NCCK 7 Phạm huy Dũng Kỹ sư Cơ khí Viện NCCK 8 Trần Quang Chiến Kỹ sư Cơ khí Viện NCCK 9 Nguyễn Việt Thái Kỹ sư Điều khiển Viện NCCK - 6 - LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghiệp sản xuất bia ngày càng phát triển và đóng góp nhiều cho sự tăng trưởng kinh tế của đất nước. Bia là một loại đồ uống ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta, việc đảm bảo chất lượng sản phẩm và vệ sinh an toàn thực phẩm luôn là vấn đề quan trọng trong công nghiệp sản xuất bia. Công nghệ chiết bia vào keg ra đời và song hành cùng với sự phân phối bia tớ i người tiêu dùng từ rất lâu và luôn được cải tiến hoàn thiện. Cùng với sự tiến bộ của nghành cơ khí và tự động hóa công đoạn hoàn thiện sản phẩm bia đã đạt tới trình độ tự động hóa khá cao. Việc nghiên cứu các hệ thống rửa, chiết keg tự động của các hãng tiên tiến trên thế giới, từ đó tính toán thiết kế chế tạo và tích hợp trong nước là một cách làm có hiệu qu ả. Giảm thiểu nhập khẩu, tiết kiệm ngại tệ, giảm chi phí đầu tư, phát huy năng lực và nâng cao trình độ đội ngũ cán bộ kỹ thuật của nghành cơ khí và tự động hóa, từng bước tạo ra những sản phẩm có hàm lượng tri thức cao luôn là mục tiêu chiến lược trong công cuộc đổi mới và phát triển của Đảng và nhà nước. Nhằm đáp ứng các mục tiêu kinh tế xã hội đã nêu trên Viện Nghiên cứu cơ khí đã đề xuất và được Bộ Công Thương chấp thuận đề tài “Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và chế tạo hệ thống tự động rửa, chiết đầy bia vào keg năng suất 120 keg/h cho các nhà máy bia công suất 50-100 triệu lít bia/năm”. Được giao nhiệm vụ thực hiện đề tài KHCN trên nhóm đề tài đã hết sức cố gắng khảo sát thu thập số liệu, tính toán phân tích giải pháp công ngh ệ thiết kế , chế tạo hệ thống. Nhóm đề tài trân trọng cám ơn Vụ KHCN Bộ Công Thương, Viện NCCK đã trực tiếp chỉ đạo và tạo điều kiện cho công tác nghiên cứu của đề tài. - 7 - CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT, RỬA KEG TỰ ĐỘNG, NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHIẾT, RỬA KEG TỰ ĐỘNG NĂNG SUẤT 120 KG/H 1.1.Cơ sở pháp lý của đề tài: - Quyết định số : 6228 /QĐ-BCT ngày 10 tháng 12 năm 2009 về việc đặt hang thực hiện các nhiệm vụ KHCN năm 2010 của Bộ trưởng Bộ Công Thương. - Hợp đồng số 203.10. RD /HĐ-KHCN.ngày 16 tháng 3 năm 2010 giữa Bộ Công Thương và Viện Nghiên cứu Cơ khí. 1.2.Tính cấp thiết của đề tài: 1.2.1.Tính cấp thiết : - Căn cứ vào nhu cầu yêu cầu đảm bảo ch ất lượng sản phẩm , sinh an toàn thực phẩm và tiện lợi trong việc phân phối sản phẩm của các nhà máy bia trong nước. - Căn cứ nhu cầu ứng dụng kết quả nghiên cứu của đề tài để tự chế tạo, tích hợp hệ thống chiết rửa keg tự động năng suất 120 keg /h phục vụ sản xuất bia của Công ty CP bia Thanh Hóa. - Nhằm không ngừng nâng cao chất lượ ng sản phẩm, giảm thiểu chi phí ngoại tệ, tăng tính cạnh tranh sản phẩm cho các nhà máy bia. 1.2.2.Mục tiêu của đề tài: - Nghiên cứu thiết kế hệ thống chiết rửa keg tự động năng suất 120 keg/h nội địa hóa một số chi tiết. - 8 - - Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất. 1.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 1.3.1.Đối tượng: Hệ thống rửa, chiết đầy bia vào keg tự động năng suất 120ke/h. 1.3.2.Phạm vi nghiên cứu: a- Nghiên cứu lý thuyết: - Khảo sát nghiên cứu chế độ làm việc của hệ thống chiết rửa keg tự động năng suất 120 keg/h. - Nghiên cứu chế độ rửa, ch ế độ chiết đầy của máy chiết keg. b. Chế tạo các bộ phận chính: - Tính toán,lựa chọn thiết kế kỹ thuật máy chiết rửa keg tự động năng suất 120 keg/h. - Thiết kế, lập qui trình công nghệ chế tạo 01 trạm rửa, 01 trạm chiết đầy, chạy khảo nghiệm. - Thiết kế chương trình điều khiển tự động ,chạy khảo nghiệm ch ương trình, đánh giá kết quả. 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước: 1.4.1.Tình hình nghiên cứu ngoài nước: Nhiều nước tiên tiến trên thế giới có nghành công nghiệp sản xuất bia phát triển như Đức, Đan Mạch đã nghiên cứu thiết kế, chế hệ thống chiết rửa keg tự động. Việc nghiên cứu cải tiến được thực hiện liên tục và các thiết bị được chế tạo trên những dây chuyền chuyên dùng hi ện đại, có thương hiệu và đã trở thành truyền thống. [...]... cơ khí tự động h a Đề tài Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và chế tạo h thống tự động rửa, chiết đầy bia vào keg năng suất 120 keg/ h cho các nhà máy bia công suất 50- 100 triệu lít bia/ năm của Viện Nghiên cứu Cơ khí nhằm đáp ứng yêu cầu trên 1.5 H thống chiết rửa keg tự động năng suất 120 ke /h H thống chiết rửa keg tự động bao gồm các thiết bị sau đây: - 10 - H nh1.4: h thống chiết , rửa keg tự động. .. keg tự động thay thế cho các h nh thức cung cấp trước đây để đảm bảo chất lượng ,vệ sinh an toàn thực phẩm và vận chuyển đến nơi tiêu thụ Cho đến nay trong nước chưa có đơn vị nào tiến h nh nghiên cứu thiết kế, chế tạo và tích h p h thống chiết rửa keg tự động Việc nghiên cứu ,tính toán thiết kế h thống chiết rửa keg trong nước là một đòi h i cấp bách đối với đội ngũ cán bộ kỹ thuật trong nghành cơ.. .H nh 1.1: Một h thống rửa, chiết keg tự động của h ng KEG- TECHNIC Công tác thí nghiệm để tìm ra công nghệ tối ưu cho thiết bị được thực hiện trong các trung tâm thí nghiệm có đầy đủ trang thiết bị hiện đại, do vậy thiết bị không ngừng được cải tiến và đến nay đã đạt được sự ưu việt rất cao Có thể khẳng định việc nghiên cứu về h thống tự động chiết rửa keg phục vụ cho công nghiệp sản xuất bia. .. cả các van cấp cần thiết cho việc khởi động các van khí nén và các van trung gian • Máy có thể được trang bị với bộ chuyển đổi cho các loại khác nhau của các h thống đầu nối(van chiết), cũng như cho KEG nước ngọt • Điều chỉnh áp suất đối kháng và chiết : áp suất CO2 đối kháng được điều chỉnh hoàn toàn tự động theo áp suất của sản phẩm được nối tới đầu chiết Với thiết bị điều chỉnh sự chênh lệch áp suất. .. phẩm bia h i, bia tươi là những đồ uống tốt cho sức khỏe và chiếm tỷ trọng khá lớn trong cơ cấu sản phẩm của các nhà máy bia, việc chiết rót bia vào bao bì với một qui trình vệ sinh chặt chẽ , an toàn là điều rất cần thiết Chỉ có sử dụng h thống rửa, chiết keg tự động mới đảm bảo chất lượng bia tới tay người tiêu thụ Trong tiến trình phát triển các nhà máy bia đều cần sử dụng h thống chiết rửa keg. .. cùng này phụ thuộc nhiều vào cấu tạo máy chiết, nhưng cũng cần phải làm sao cho đường ống dẫn bia đến máy không có khuỷu đột ngột, đường kính đồng nhất và liên tục Áp suất đối kháng cho phép trong các thiết bị chiết bia thay dổi trong khoảng 1-3atm Ngoài ra, để h n chế sự tổn thất CO2, tank chứa bia thành phẩm trước khi chiết nên làm lạnh khoảng OoC và đặt gần máy chiết Áp suất bia ở máy chiết luôn... bằng thép không gỉ và 1 bánh xích Z=15,t=19.05 mm chịu tải cao nhất trên mỗi con lăn: 50 kg Trục Trục thép không gỉ Động cơ h p giảm tốc : N= 0.55 kw, n= 25 v/ph - 13 - H nh1.5: H thống băng tải xích và băng tải con lăn nạp keg 1.5.2 .Máy rửa, chiết keg: H nh1.6: Máy chiết rửa keg tự động năng suất 120 keg/ h - 14 - • máy được trang bị với một h thống thanh đỡ chuyển keg và bao gồm tất cả các phần điện,... định bởi áp suất đặt ở tank thành phẩm Hiện nay người ta có thể đặt bơm trước máy chiết để điều chỉnh áp suất bia Trong trường h p này áp suất - 31 - trong tank thành phẩm chứa bia sau bão h a CO2 chỉ cần đủ đẩy bia đến đầu vào máy bơm này Trước khi rót bia vào thùng chứa người ta đặt vào thùng chứa một áp suất đối kháng của không khí, tốt h n là dùng CO2 Nhờ vậy lúc rót bia vào thùng chứa , bia sẽ không... trên thế giới là tương đối hoàn chỉnh ,đồng bộ và không ngừng hoàn thiện nâng cấp cải tiến h n nữa 1.4.2.Tình h nh nghiên cứu trong nước: Nghành công nghệp sản xuất bia của nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đến nay phần lớn các thiết bị lên men, nấu, đã chế tạo được trong nước Tuy nhiên khâu hoàn thiện sản phẩm chiết rót bia vào chai, lon, chiết keg vẫn phải nhập khẩu thiết bị của nước ngoài -9- Các sản... điện, khí nén cần thiết cho sự hoạt động của máy • Bằng việc tích h p các phần cứng và phần mềm điều khiển (Siemens S7) qui trình làm sạch và chiết được thực hiện hoàn h o theo với chuyển động của Keg hoàn toàn tự động • Điều kiển và giám sát bởi CPU • Tất cả các bước của chương trình được điều khiển bởi thời gian và bởi bộ điều khiển quá trình Chương trình được làm theo cách: các đầu xử lý đơn có thể . cơ khí tự động hóa. Đề tài Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và chế tạo hệ thống tự động rửa, chiết đầy bia vào keg năng suất 120 keg/ h cho các nhà máy bia công suất 50-100 triệu lít bia/ năm”. HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2010 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG RỬA, CHIẾT ĐẦY BIA VÀO KEG NĂNG SUẤT 120 KEG/ H CHO CÁC NHÀ MÁY BIA 50-100 TRIỆU. Viện Nghiên cứu cơ khí đã đề xuất và được Bộ Công Thương chấp thuận đề tài Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và chế tạo hệ thống tự động rửa, chiết đầy bia vào keg năng suất 120 keg/ h cho các nhà