Lập trình điều khiển giám sát cho lò nhiệt trong nhà máy bia sử dụng S7 300 hệ thống SCADA
1
Môc lôc
PhÇn më ®Çu......................................................................................................5
1. Lý do chän ®Ò tµi......................................................................................................5
2. Môc ®Ých.................................................................................................................. 6
3. Néi dung thùc hiÖn...................................................................................................6
4. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn...................................................................................6
5. Híng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi........................................................................................7
6. Ph¬ng ph¸p thùc hiÖn...............................................................................................7
PHÇN NéI DUNG..................................................................................................8
Ch¬ng 1. Giíi thiÖu VÒ QUI TR×NH C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT BIA.............8
1.1. Thµnh phÇn............................................................................................................ 8
1.1.1. G¹o................................................................................................................. 8
1.1.2. Malt...............................................................................................................8
1.1.3. Men...............................................................................................................9
1.1.4. Hoa Hupblon.................................................................................................9
1.1.5. Níc................................................................................................................ 9
1.2. Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia.......................................................................10
1.3. S¬ ®å khèi c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia......................................................................12
1.3.1. Nhµ nghiÒn...................................................................................................12
1.3.2. Nhµ nÊu........................................................................................................15
1.3.3. Nhµ lªn men vµ läc bia.................................................................................19
1.3.4. Nhµ chiÕt......................................................................................................21
Ch¬ng 2. tæng quan vÒ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PLC s7-300.....................30
2.1. Giíi thiÖu chung..................................................................................................30
2.2. C¸c modul PLC S7-300.......................................................................................33
2.2.1. Modul CPU...................................................................................................33
2.3. Ng«n ng÷ lËp tr×nh..............................................................................................37
2.4. TËp lÖnh .............................................................................................................38
2.5. Bé nhí................................................................................................................. 44
2.5.1. Vïng nhí ch¬ng tr×nh...................................................................................44
2.5.2. Vïng nhí hÖ thèng.......................................................................................45
2.5.3. Vïng nhí d÷ liÖu..........................................................................................45
2.6. Trao ®æi d÷ liÖu gi÷a CPU vµ c¸c modul më réng...............................................46
2.7. Bé thêi gian (Timer)...........................................................................................47
2.8. Bé ®Õm (Counter)................................................................................................48
2.9. C¸c bíc thiÕt kÕ mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC...........................................49
2.9.1. X¸c ®Þnh quy tr×nh c«ng nghÖ.......................................................................49
2
2.9.2. X¸c ®Þnh ngâ vµo, ngâ ra..............................................................................49
2.9.3. ViÕt ch¬ng tr×nh............................................................................................50
2.9.4. N¹p ch¬ng tr×nh vµo bé nhí..........................................................................50
2.9.5. Ch¹y ch¬ng tr×nh..........................................................................................50
2.10. TruyÒn th«ng gi÷a PLC và PC.......................................................................50
2.11. So¹n th¶o mét Project........................................................................................52
2.11.1. Cµi ®Æt phÇn mÒm.......................................................................................52
2.11.2. LËp tr×nh.....................................................................................................52
2.11.3. Download vµ m« pháng..............................................................................58
2.12. TruyÒn th«ng trªn MPI......................................................................................58
2.12.1. C«ng dông..................................................................................................58
2.12.2. TÝnh n¨ng....................................................................................................61
Ch¬ng 3. KH¸I QU¸T VÒ HÖ SCADA Vµ PHÇN MÒM WinCC.......................62
3.1.Tæng quan vÒ hÖ SCADA.....................................................................................62
3.2. Tæng quan về phần mềm thiÕt kÕ WinCC.......................................................63
3.2.1. Giíi thiÖu chung...........................................................................................63
3.2.2. C¸c ®Æc ®iÓm chÝnh......................................................................................65
3.2.3. C¸c cÊu h×nh hÖ thèng c¬ b¶n.......................................................................66
3.2.4. C¸c chøc n¨ng SCADA c¬ b¶n.....................................................................67
3.2.5. C¸c chøc n¨ng c¬ b¶n...................................................................................68
3.3. TruyÒn th«ng trong m«i trêng WinCC................................................................71
3.3.1. B¶n chÊt truyÒn th«ng gi÷a m¸y tÝnh (PC) vµ PLC........................................71
3.3.2. Hµm truyÒn th«ng c¬ b¶n.............................................................................73
3.4. Cµi ®Æt phÇn mÒm................................................................................................74
3.5. ThiÕt kÕ giao diÖn................................................................................................74
3.6. Thùc hiÖn download và m« pháng.......................Error! Bookmark not defined.
Ch¬ng 4. CH¦¥NG TR×NH LËP TR×NH §IÒU KHIÓN, GI¸M S¸T CHO Lß
NHIÖT TRONG NHµ M¸Y BIA Sö DôNG PLC S7- 300...................................82
4.1. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é Tank nÊu g¹o........................................................82
4.1.1. Quy tr×nh c«ng nghÖ.....................................................................................82
4.1.3. X¸c ®Þnh ®Þa chØ vµo, ra cho PLC.................................................................86
4.1.4. Ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.................................................................................87
4.2. ThiÕt kÕ giao diÖn ®iÒu khiÓn sö dông phÇn mÒm WinCC...................................92
4.2.1. Giao diÖn ®iÒu khiÓn hÖ thèng......................................................................92
4.2.2. X©y dùng ch¬ng tr×nh liªn kÕt gi÷a WinCC vµ PLC.....................................94
4.3. Thö nghiÖm hÖ thèng ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t..........................................................99
KÕt luËn.........................................................................................................100
3
Tµi liÖu tham kh¶o..................................................................................101
Danh môc b¶ng
B¶ng 4.1: Mét sè lo¹i cÆp nhiÖt th«ng dông........................................................ 79
4
PhÇn më ®Çu
-------Trong sù nghiÖp c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸, tù ®éng ho¸ lµ kh«ng thÓ
thiÕu trong mäi lÜnh vùc cña ngµnh kinh tÕ quèc d©n nh»m t¹o ra s¶n phÈm cã
chÊt lîng cao cho x· héi vµ kh¶ n¨ng c¹nh tranh m¹nh mÏ trªn thÞ trêng.
Ngay tõ khi míi ra ®êi PLC ®· trë thµnh c¬ së trong c«ng nghiÖp tù ®éng
ho¸, ®Æc trng cña PLC lµ sö dông vi xö lý ®Ó xö lý th«ng tin, c¸c nèi ghÐp logic
cÇn thiÕt trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ®îc xö lý b»ng phÇn mÒm do ngêi sö dông
lËp nªn vµ cµi vµo. Do ®ã, ngêi ta cã thÓ gi¶i quyÕt nhiÒu bµi to¸n vÒ tù ®éng ho¸
kh¸c nhau trªn cïng mét bé ®iÒu khiÓn mµ hÇu nh kh«ng cÇn ph¶i biÕn ®æi g×
ngoµi viÖc n¹p ch¬ng tr×nh kh¸c nhau. PLC gi¸m s¸t thêng xuyªn c¸c tr¹ng th¸i
cña hÖ thèng th«ng qua tÝn hiÖu b¸o vÒ cña c¸c thiÕt bÞ vµo, tiÕp theo PLC sÏ c¨n
cø trªn ch¬ng tr×nh logic ®Ó quyÕt ®Þnh tiÕn hµnh ho¹t ®éng c¸c ®Çu ra. ViÖc
trao ®æi th«ng tin vµ d÷ liÖu gi÷a trung t©m ®iÒu khiÓn víi thÕ giíi bªn ngoµi ®îc
thùc hiÖn th«ng qua hÖ thèng giao diÖn, ngoµi ra bé ®iÒu khiÓn trung t©m cßn cã
thÓ trao ®æi th«ng tin víi c¸c m¸y tÝnh kh¸c. So s¸nh víi c¸c hÖ thèng ®iÒu
khiÓn thÕ hÖ cò dïng r¬le th× kü thuËt PLC cã u thÕ tuyÖt ®èi vÒ kh¶ n¨ng linh
®éng vµ kh¶ n¨ng gi¶i quyÕt nh÷ng bµi to¸n tù ®éng ho¸ phøc t¹p .
1. Lý do chän ®Ò tµi.
NÒn kinh tÕ níc ta ®ang ngµy cµng ph¸t triÓn, nhu cÇu vÒ tù ®éng ho¸
ngµy cµng cao ®Ó cã thÓ ®¸p øng ®îc ®ßi hái cña qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸- hiÖn
®¹i ho¸. Còng nh ®Ó ®¸p øng nhu cÇu vÒ ®êi sèng tinh thÇn cña con ngêi th× nhµ
m¸y Bia ®· ra ®êi. ChÝnh v× vËy em chän ®Ò tµi nµy nh»m gióp em ®¸nh gi¸ ®îc
kh¶ n¨ng tÝch luü kiÕn thøc bÊy l©u trong nhµ trêng, còng tõ ®ã mµ n¾m v÷ng ®îc kiÕn thøc chuyªn ngµnh, ¸p dông tèt linh ho¹t vµo thùc tiÔn.
2. Môc ®Ých
Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®å ¸n em ph¶i t×m tßi, trao ®æi, tæng hîp kiÕn
thøc ®Ó vËn dông vµo thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t lß nhiÖt trong nhµ
m¸y Bia cho phï hîp víi yªu cÇu cña thùc tÕ.
5
3. Néi dung thùc hiÖn
Ch¬ng 1: Giíi thiÖu vÒ quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia.
Néi dung chÝnh cña ch¬ng nµy lµ t×m hiÓu vÒ quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt
bia nãi chung.
Ch¬ng 2: Tæng quan vÒ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PLC.
T×m hiÓu cÊu tróc chung cña mét bé PLC; PLCS7- 300 : c¸c modul; ng«n
,
ng÷ lËp tr×nh ; tËp lÖnh, bé nhí bé thêi gian (Timer), bé ®Õm (Counter).
C¸c bíc thiÕt kÕ mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC
So¹n th¶o mét Project.
TruyÒn th«ng gi÷a PLC vµ PC.
Ch¬ng 3 : Kh¸i qu¸t vÒ hÖ SCADA vµ phÇn mÒm WinCC.
T×m hiÓu vÒ hÖ SCADA; phÇn mÒn WinCC: §Æc tÝnh më, c¸c ®Æc ®iÓm
chÝnh, c¸c chøc n¨ng, c¸c cÊu h×nh hÖ thèng c¬ b¶n..... ThiÕt kÕ giao diÖn.
Ch¬ng 4: Ch¬ng tr×nh lËp tr×nh ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t cho lß nhiÖt trong nhµ
m¸y bia sö dông PLCS7-300.
HiÓu ®îc quy tr×nh c«ng nghÖ; x¸c ®Þnh ®Þa chØ vµo, ra cho PLC; ch¬ng
tr×nh ®iÒu khiÓn; thiÕt kÕ giao diÖn sö dông phÇn mÒm WinCC; x©y dùng ch¬ng
tr×nh liªn kÕt gi÷a WinCC vµ PLC.
4. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn
Ngµy nay lÜnh vùc tù ®éng ho¸ vµ tin häc c«ng nghiÖp lµ mòi nhän cña kü
thuËt hiÖn ®¹i, nhiÒu hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng ®· ra ®êi nh»m phôc vô nhiÒu nhu
cÇu kh¸c nhau cña ®êi sèng vµ ®îc øng dông rÊt thµnh c«ng ®em l¹i hiÖu qu¶ c«ng
viÖc rÊt cao. Mét trong nh÷ng ph¬ng ¸n tèt nhÊt vµ ®îc sö dông réng r·i hiÖn nay lµ
thay thÕ hÖ thèng ®ã b»ng bé ®iÒu khiÓn PLC. V× vËy thiÕt kÕ, ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t
lß nhiÖt sö dông thiÕt bÞ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn PLC lµm n©ng cao n¨ng suÊt, chÊt lîng
cña d©y truyÒn s¶n xuÊt Bia lµ mét ®iÒu tÊt yÕu hiÖn nay.
5. Híng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi
§Ò tµi nµy cho ta n¾m kh¸i qu¸t mét hÖ thèng tù ®éng, tuy nhiªn trªn thùc
tÕ cã nhiÒu c¸ch ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t kh¸c nhau tuú theo nhu cÇu c«ng nghÖ mµ
ta thiÕt kÕ cho hîp lý. Tõ nh÷ng kiÕn thøc tiÕp thu ®îc qua ®Ò tµi nµy ta cã thÓ
ph¸t triÓn thµnh ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t cho lß nhiÖt trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn
c«ng nghiÖp kh¸c cã quy m« lín vµ réng h¬n.
6
6. Ph¬ng ph¸p thùc hiÖn
Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n sö dông nh÷ng ph¬ng ph¸p sau:
Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu lý luËn
Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu thùc tiÔn
Ph¬ng ph¸p thèng kª to¸n häc
Ph¬ng ph¸p chuyªn gia
Ph¬ng ph¸p thùc nghiÖm
Tuy nhiªn, PLC lµ mét lÜnh vùc míi ®èi víi sinh viªn ®ang cßn ngåi trªn
ghÕ nhµ trêng còng nh thêi gian nghiªn cøu t¬ng ®èi ng¾n, nªn mÆc dï ®îc thÇy
gi¸o híng dÉn tËn t×nh vµ sù nç lùc cña b¶n th©n nhng kh«ng thÓ tr¸nh khái
nh÷ng sai sãt.
Mét lÇn n÷a em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o TrÇn HiÕu cïng c¸c thÇy
trong bé m«n ®· t¹o ®iÒu kiÖn vµ gióp ®ì em hoµn thµnh ®Ò tµi nµy.
Sinh viªn thùc hiÖn
Ph¹m ThÞ H»ng
PHÇN NéI DUNG
Ch¬ng 1
Giíi thiÖu VÒ QUI TR×NH C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT BIA
1.1. Thµnh phÇn
Nguyªn liÖu dïng ®Ó s¶n xuÊt bia bao gåm: g¹o, malt, H 20, men, hoa
hupblon. Trong ®ã malt vµ hoa hupblon lµ hai nguyªn liÖu chÝnh dïng ®Ó s¶n
xuÊt bia, nã cã chÊt lîng cao cña c¸c h·ng cung cÊp hµng ®Çu thÕ giíi. ViÖc s¶n
xuÊt dùa trªn nÒn t¶ng c«ng nghÖ tiªn tiÕn vµ tu©n thñ nghiªm ngÆt theo ®óng
c¸c quy tr×nh c«ng nghÖ còng nh c¸c tiªu chuÈn cña ViÖt Nam -ThÕ giíi. Ngoµi
ra cã thÓ thay thÕ malt b»ng nguyªn liÖu phô nh bét m×, g¹o ng« hay malt cha
n¶y mÇm. Tuy vËy cho ®Õn nay bia trªn thÕ giíi ®îc s¶n xuÊt chñ yÕu víi c«ng
thøc cæ ®iÓn:
BIA = MALT + HOA HUPBLON + N¦íC
ë c¸c c¬ së s¶n xuÊt bia lín trong níc ta hÇu hÕt c¸c nguyªn liÖu ®îc nhËp
tõ níc ngoµi chñ yÕu lµ malt vµ hoa hupblon .
7
1.1.1. G¹o
ChØ lµ nguyªn liÖu phô (chiÕm 30% thµnh phÇn nguyªn liÖu s¶n xuÊt bia),
nguyªn liÖu dïng ®Ó thay thÕ nh»m gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. G¹o ®îc mua tõ
g¹o ¨n b×nh thêng, ®em nghiÒn n¸t sau ®ã say mÞn ë d¹ng tÊm vµ ®îc ®a vµo nåi
g¹o. ë nåi g¹o, g¹o d¹ng tÊm ®îc hoµ tan b»ng níc ë 770C vµ hçn hîp ®ã ®îc hå
ho¸ ë 1000C. Trong qu¸ tr×nh hå ho¸ cã bæ sung thªm mét sè ho¸ chÊt nh: CaCl2,
CaSO4 nh»m môc ®Ých cung cÊp Ca2+ ®Ó phôc vô cho qu¸ tr×nh ®êng ho¸ sau nµy
vµ cã bæ sung thªm 1 lo¹i enzym chèng ch¸y cã tªn th¬ng m¹i lµ Termamyl ®Ó
pha lo·ng dung dÞch, chèng trêng hîp ch¸y nåi vµ enzym nµy ph¶i lµ enzym chÞu
nhiÖt cao.
1.1.2. Malt
Lµ lo¹i h¹t ngò cèc hay thêng gäi lµ lóa m¹ch (chiÕm 70% thµnh phÇn
nguyªn liÖu s¶n xuÊt bia). Nã ®îc nhËp tõ c¸c níc Anh, óc, §an M¹ch. ChÊt lîng malt ®îc ®¶m b¶o theo tiªu chuÈn quy ®Þnh ®èi víi nguyªn liÖu s¶n xuÊt bia.
Malt d¹ng h¹t sau khi xay ®îc hoµ tan b»ng níc ë 370C vµ cho vµo nåi malt (tank
nÊu malt). §èi víi viÖc hoµ tan malt kh¸c víi hoµ tan g¹o v× malt dÔ bÞ hiÖn tîng
®ãng côc h¬n do ®ã malt ®îc khuÊy trén díi d¹ng phun níc tríc khi cho vµo nåi
phun.
Malt cßn ®îc dïng ®Ó t¹o mµu cho bia, víi malt b×nh thêng kh«ng ®ñ ®é
mµu v× thÕ ngêi ta thªm malt “®en” ®Ó t¨ng ®é mµu cho Bia.
1.1.3. Men
Lµ chÊt xóc t¸c cã nguån gèc pr«tªin, ®ã lµ nh÷ng ph©n tö cã cÊu t¹o tõ
axit amin vµ cã cÊu tróc kh«ng gian x¸c ®Þnh cña m¹ch polypeptit. T¸c dông xóc
t¸c lµ nhê c¸c qu¸ tr×nh lªn men. §ã lµ nh÷ng qu¸ tr×nh trong ®ã x¶y ra sù thay
®æi thµnh phÇn ho¸ häc cña chÊt g©y ra do kÕt qu¶ ho¹t ®éng cña c¸c vi sinh vËt
nµo ®ã (vÝ dô: men rîu, nÊm hoÆc vi khuÈn).Trong nh÷ng trêng hîp nµy, nh÷ng
chÊt men do vi sinh vËt t¹o ra lµ nh÷ng yÕu tè xóc t¸c. ChÊt men vÉn gi÷ ®îc kh¶
n¨ng ho¹t ®éng vµ t¸c dông cña nã khi lÊy nã ra khái vi sinh vËt. Mçi lo¹i men
cã mét h¬ng vÞ riªng.
1.1.4. Hoa Hupblon
Dïng ®Ó t¹o vÞ ®¾ng cho bia. C©y hupblon lµ mét lo¹i d©y leo, thÝch hîp
khÝ hËu «n ®íi, ®îc trång nhiÒu ë Anh, Mü. Cã 2 lo¹i hupblon lµ: hupblon
bittermiss vµ hupblon Aroma. C¶ 2 lo¹i nµy ®Òu ph¶i ®îc b¶o qu¶n ë nhiÖt ®é díi
100 C ®Ó gi¶m ®é mÊt m¸t cña axit. Trªn c©y hupblon ngêi ta thêng dïng hoa cña
c©y ®Ó t¹o vÞ ®¾ng cho bia v× hoa cña c©y hupblon cã vÞ ®¾ng nhiÒu h¬n.
8
1.1.5. Níc
Nguån níc sö dông cña bia ®îc lÊy tõ nhµ m¸y níc, ph¶i ®¶m b¶o c¸c chØ
sè kü thuËt phï hîp cho viÖc s¶n xuÊt bia.
ChÊt lîng s¶n phÈm ph¶i tho¶ m·n víi c¸c tiªu chuÈn nghiªm ngÆt vÒ vÖ
sinh an toµn thùc phÈm, chÊt lîng æn ®Þnh.
9
1.2. Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia.
Malt
NghiÒn trôc
Gạo
Níc
NghiÒn bóa
DÞch hãa, hå hãa
Termany
l
(10g)
Đường hóa
Läc
Nước
Rửa bã
Dịch đường 110 P
Nấu hoa (90 phút)
Tách cặn
Nấm men
sữa
Lạnh nhanh
Lên men chính
CO
2
Lên men phụ
Men
sữa
Lọc Bia
Bão hòa CO2
CO
2
Bia
hơi
H×nh 1.1: Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia.
Trªn thùc tÕ, s¶n xuÊt bia cã thÓ ®iÒu khiÓn theo mét trong 3 h×nh thøc nh sau:
+ B»ng tay
+ B¸n tù ®éng
+ Tù ®éng hoµn toµn
Khi nÒn kinh tÕ ph¸t triÓn dÉn tíi ®êi sèng ngêi d©n ngµy cµng ph¸t triÓn,
còng tõ ®ã c¸c yªu cÇu cña ngêi tiªu thô cµng kh¾t khe h¬n, kh«ng nh÷ng yªu
cÇu vÒ gi¸ c¶ mµ cßn c¶ vÒ chÊt lîng s¶n phÈm. ChÊt lîng s¶n phÈm bia phô
10
thuéc rÊt lín vµo chÕ ®é ®iÒu khiÓn. Ch¼ng h¹n nÕu ®iÒu khiÓn ë chÕ ®é tù ®éng,
kh«ng nh÷ng gi¶m ®¸ng kÓ thêi gian, gi¶m bít sè lîng c«ng nh©n mµ cßn ®¶m
b¶o hÖ thèng lµm viÖc chÝnh x¸c víi c¸c yªu cÇu vÒ thêi gian, nhiÖt ®é... mét
c¸ch ®ång bé theo ®óng quy tr×nh c«ng nghÖ.
Tõ quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia ®Ó ®¬n gi¶n ta kh¸i qu¸t thµnh s¬ ®å
khèi.
11
1.3. S¬ ®å khèi c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia
G¹o
Malt
Nhµ nghiÒn
Nhµ nÊu
Nhµ lªn
men vµ läc
Nhµ chiÕt
H×nh 1.2: S¬ ®å khèi c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia
Trong ®å ¸n nµy sÏ tr×nh bµy quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia ë chÕ ®é tù
®éng hoµn toµn tõ kh©u ®a nguyªn liÖu vµo, nghiÒn, nÊu, trén, lªn men, cho tíi
kh©u hoµn thiÖn.
1.3.1. Nhµ nghiÒn
Nhµ nghiÒn thùc hiÖn hai c«ng ®o¹n nghiÒn g¹o vµ malt, nã bao gåm hai
tank lín dù tr÷ nguyªn liÖu vµ hai vÝt t¶i ®øng. NghiÒn g¹o lµ dïng nghiÒn bóa
®Ëp n¸t g¹o. NghiÒn malt th× dïng lulo víi kÝch cì cã thÓ chØnh ®îc ®Ó ®iÒu
chØnh ®é mÞn cña malt ë ®Çu ra.
12
H×nh 1.3: S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng thiÕt bÞ nhµ nghiÒn
Bªn trong mçi tank ®Òu cã hai c¶m biÕn ®Ó b¸o møc nguyªn liÖu (møc cao
nhÊt vµ thÊp nhÊt ). M¸y nghiÒn g¹o gåm cã mét ®éng c¬ xoay chiÒu (tr¹ng th¸i
ho¹t ®éng cña ®éng c¬ ®îc gi¸m s¸t b»ng c¶m biÕn). M¸y nghiÒn malt gåm mét
®éng c¬ ®iÒu khiÓn hai l« nghiÒn. C¸c van trong h×nh vÏ ®ãng më ®îc ®iÒu
khiÓn b»ng tÝn hiÖu ®iÖn.
Tríc khi thùc hiÖn c«ng ®o¹n nghiÒn, g¹o vµ malt ®îc sµng kü b»ng m¸y
sµng tríc khi cho vµo hai tank dù tr÷, nh»m lo¹i bá c¸c vËt liÖu cøng nh c¸t,
s¹n…
Quy tr×nh thùc hiÖn t¹i nhµ nghiÒn nh sau (thùc hiÖn khi nguyªn liÖu ®Çy
®ñ trong c¸c thïng):
a) NghiÒn g¹o (Van V2, V7 ®ãng)
C¶m biÕn møc trong thïng chøa g¹o sÏ b¸o møc g¹o, nÕu møc g¹o trong
thïng n»m trong ph¹m vi cho phÐp th× hÖ thèng lµm viÖc (nÕu kh«ng ®ñ lîng g¹o
b¨ng t¶i liÖu ho¹t ®éng ®Ó cÊp liÖu)
Van V3 ®ãng van V1 më, g¹o sÏ vµo c©n nÕu khèi lîng g¹o ®¹t møc yªu
cÇu th× van V1 ®ãng van V3 më m¸y nghiÒn ho¹t ®éng. §ång thêi van V4 më
®Ó cho níc trén cïng víi g¹o
13
Van V6 më (van V7 ®ãng) m¸y b¬m M2 sÏ ®Èy nguyªn liÖu sang nåi nÊu
g¹o
b) NghiÒn malt (Van V1, V6 ®ãng)
C¶m biÕn møc trong thïng chøa malt sÏ b¸o møc malt, nÕu møc malt
trong thïng n»m trong ph¹m vi cho phÐp th× hÖ thèng lµm viÖc (nÕu kh«ng ®ñ lîng malt b¨ng t¶i liÖu ho¹t ®éng ®Ó cÊp liÖu)
Van V3 ®ãng van V2 më, malt sÏ vµo c©n nÕu khèi lîng malt ®¹t møc yªu
cÇu th× van V1 ®ãng van V3 më m¸y nghiÒn ho¹t ®éng. §ång thêi van V4 më
®Ó cho níc trén cïng víi malt
Van V7 më (van V6 ®ãng) m¸y b¬m M2 sÏ ®Èy nguyªn liÖu sang nåi nÊu
malt
c) Lµm vÖ sinh
Qu¸ tr×nh lµm vÖ sinh m¸y thùc hiÖn khi kÕt thóc mét mÎ nÊu, c«ng ®o¹n
lµm vÖ sinh ®îc tiÕn hµnh nh sau:
M¸y ngõng ho¹t ®éng, c¸c van V1, V2, V3, V4 ®ãng
Van V5 më ®Ó cho dÞch CIP vµo trong m¸y nghiÒn (hai l« nghiÒn) lµm vÖ
sinh. DÞch CIP chÝnh lµ dung dÞch sót (NaOH) nång ®é lo·ng cã t¸c dông tÈy
röa.
Van V6, V 7 më vµ b¬m M2 ho¹t ®éng ®Ó b¬m dÞch CIP sang hai tank
nÊu g¹o vµ malt, thùc hiÖn lµm vÖ sinh nhµ nÊu.
Qu¸ tr×nh nghiÒn g¹o vµ malt ®îc thùc hiÖn riªng biÖt, sau khi nghiÒn g¹o
hoµn thµnh th× míi nghiÒn malt hay ngîc l¹i.
1.3.2. Nhµ nÊu
Nhµ nÊu gåm cã hai tank lín, trong ®ã mét tank ®Ó nÊu g¹o vµ mét tank
®Ó nÊu malt. G¹o vµ malt tõ nhµ nghiÒn sÏ ®îc ®a ®Õn hai tank nµy cã pha trén
víi níc nhê b¬m M2, qu¸ tr×nh b¬m nhiªn liÖu kÕt thóc khi c¶m biÕn b¸o møc
®Çy trong tank cã tÝn hiÖu. NhiÖt ®Ó cung cÊp cho nhµ nÊu lµ h¬i níc nãng ®îc
gia nhiÖt t¹i khu vùc cung cÊp nhiÖt vµ CO2.
Quy tr×nh nÊu ®ßi hái yªu cÇu kü thuËt vÒ th«ng sè nhiÖt ®é lµ rÊt cao, ®é
chÝnh x¸c nhiÖt ®é trong tank nÊu lµ yÕu tè gãp phÇn quyÕt ®Þnh chÊt lîng s¶n
phÈm bia.
Qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt nhê hÖ thèng èng dÉn h¬i níc nãng, nguyªn liÖu
®i tõ trªn xuèng vµ h¬i níc nãng ®i theo chiÒu ngîc l¹i tõ díi lªn.
14
Nguyªn
liÖu vµo
H¬i níc
nãng vµo
Nguyªn
liÖu ra
H¬i n
íc ra
H×nh 1.4: Qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt ë Tank nÊu g¹o
*) Qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt diÔn ra nh sau:
Nguyªn liÖu tõ nhµ nghiÒn ®a sang tank nÊu nhê b¬m M2. Nguyªn liÖu ®i
tõ trªn xuèng, h¬i níc nãng ( nh h×nh vÏ ) cung cÊp nhiÖt cho nguyªn liÖu.
Nguyªn liÖu sÏ ®îc duy tr× ë møc nhiÖt ®é kh«ng ®æi trong thêi gian nhÊt
®Þnh vµ sau ®ã sÏ th¸o ë ®êng nguyªn liÖu ra.
H¬i níc nãng sau khi trao ®æi nhiÖt sÏ ngng tô vµ ®îc ®a tr¶ vÒ n¬i gia
nhiÖt.
Sau khi th¸o hÕt nguyªn liÖu, tank nÊu sÏ ®îc lµm s¹ch.
15
a) S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng cña tank nÊu
Van 11
H×nh 1.5: S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng cña Tank nÊu
C¸c thiÕt bÞ trong tank nÊu :
Hai c¶m biÕn b¸o møc L1, L2 ( møc thÊp vµ møc cao)
Mét c¶m biÕn nhiÖt ®é cña Siemens L3
Cã 5 van ®iÖn V8, V9, V10, V11 , V12
Hai m«t¬ b¬m M3, M’2
Mét ®ång hå b¸o nhiÖt ®é h¬i níc nãng.
b) Nguyªn lý ho¹t ®éng tank nÊu nh sau:
Ho¹t ®éng ®ång bé cïng víi qu¸ tr×nh nghiÒn, khi b¾t ®Çu nghiÒn lß sÏ ®îc gia nhiÖt. Nguyªn liÖu tõ nhµ nghiÒn sÏ ®îc b¬m M2 chuyÓn sang, khi
nguyªn liÖu vît qu¸ møc thÊp th× ®éng c¬ M’2 b¾t ®Çu ho¹t ®éng. Van V8 më ®Ó
t¨ng lîng níc vµo tank lîng níc vµ nguyªn liÖu sÏ ®îc pha trén theo ®óng tû lÖ
®· quy ®Þnh.Th× van V12 më h¬i níc nãng theo hÖ thèng èng ®i vµo tank, qu¸
tr×nh gia nhiÖt b¾t ®Çu. Cho ®Õn khi nguyªn liÖu vµo ®Çy tank, c¶m biÕn b¸o møc
cao L1 cã tÝn hiÖu th× ®éng c¬ M’2 ngõng ho¹t ®éng ®ång thêi sÏ t¹m dõng ho¹t
®éng nghiÒn nguyªn liÖu cÇn nÊu vµ sÏ chuyÓn sang nghiÒn nguyªn liÖu kh¸c,
b¬m M2 (b¬m nguyªn liÖu tõ nhµ nghiÒn ) dõng ho¹t ®éng ®ång thêi van V9
®ãng. Qu¸ tr×nh nÊu b¾t ®Çu, h¬i níc nãng cung cÊp nhiÖt cho nhµ nÊu. C¸c c¶m
16
biÕn nhiÖt ®é cã nhiÖm vô ®o (c¸c th«ng sè nhiÖt ®é vµ khèi lîng ®îc thÓ hiÖn
trªn panel ®iÒu khiÓn ).
NhiÖt ®é trong tank nÊu, cã c¶m biÕn nhiÖt ®é ®Ó theo dâi nhiÖt ®é tõ tank
nÊu nh»m t¨ng sù ®ång ®Òu nhiÖt ®é trong tank. Qu¸ tr×nh nÊu kÕt thóc, van V12
®ãng, van V10 më ®ång thêi b¬m M3 ho¹t ®éng ®Ó th¸o nguyªn liÖu.
c) Qu¸ tr×nh lµm vÖ sinh tank nÊu tiÕn hµnh nh sau:
Khi kÕt thóc qu¸ tr×nh th¸o nguyªn liÖu, tÊt c¶ c¸c van sÏ ®ãng. Qu¸ tr×nh
lµm vÖ sinh nµy tiÕn hµnh cïng víi nhµ nghiÒn, dÞch CIP tõ nhµ nghiÒn theo van
V9 ch¶y vµo tank ®Ó lµm vÖ sinh tank. §ång thêi van V11 më ®Ó th¸o dÞch CIP
ra khái tank. Sau ®ã, van V8 më ®Ó cho níc s¹ch ch¶y vµo lµm s¹ch dÞch CIP
cßn l¹i trong tank. Van V11 më ®Ó th¸o s¹ch c¸c chÊt cßn l¹i trong tank.
T¹i nhµ nÊu cã ba tank nÊu, trong ®ã cã hai tank nÊu ho¹t ®éng gièng hÖt
nhau lµ tank nÊu g¹o vµ malt. Mét tank cßn l¹i lµ nÊu hupblon ®Ó cung cÊp dÞch
cho nhµ läc vµ ®ång thêi trén víi nguyªn liÖu sau khi nÊu nh»m t¹o h¬ng vÞ vµ
mµu cho bia. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña tank nµy còng t¬ng tù nh trªn. Tuy nhiªn
kÝch thíc cña tank nµy lµ kh«ng lín, cho nªn nã chØ sö dông mét c¶m biÕn ®o
nhiÖt ®é.
Sau khi nÊu xong, nguyªn liÖu g¹o vµ malt sÏ ®îc c¸c b¬m chuyÓn sang bé
phËn läc ®Ó lo¹i bá b· nguyªn liÖu. Bé phËn läc nµy cã nhiÖm xíi trén hai
nguyªn liÖu trªn l¹i víi nhau tríc khi läc. KÕt thóc qu¸ tr×nh läc sÏ ®îc dÞch g¹o
vµ malt. DÞch g¹o vµ malt tiÕp tôc chuyÓn ®Õn tank trén cïng víi hupblon ®Ó t¹o
h¬ng vÞ bia chuÈn bÞ lªn men. Ngoµi ra khu vùc nÊu cßn cã mét tank trung gian
phßng khi sù cè nåi nÊu th× cã thÓ nåi cßn l¹i nÊu xong chuyÓn ®Õn nåi trung
gian chøa. Sau ®ã cho nguyªn liÖu cßn l¹i vµo tank ®Ó nÊu tiÕp. NÊu xong th×
trén hai nguyªn liÖu vµo nåi läc ®Ó tiÕn hµnh läc b¶ vµ níc dÞch.
17
d) S¬ ®å ho¹t ®éng cña kh©u trén g¹o, malt vµ hupblon nh sau:
H×nh 1.6 : Nguyªn lý ho¹t ®éng cña kh©u trén
*) C¸c thiÕt bÞ tank trén
C¸c van V13, V14, V15
B¬m M4, M5
C¶m biÕn b¸o møc L’3
18
*) Nguyªn lý ho¹t ®éng
Van V13, V14 ( van V15 ®ãng ) ®ång thêi më c¶m biÕn b¸o møc thÊp L3
cã tÝn hiÖu, ®éng c¬ M4 quay tèc ®é chËm cho ®Õn khi nguyªn liÖu vµo ®Çy.
C¶m biÕn b¸o møc cao L4 cã tÝn hiÖu van V13, V14 ®ãng ®ång thêi ®éng c¬ M4
chuyÓn sang chÕ ®é quay nhanh sau thêi gian ®Þnh tríc. Sau thêi gian nµy, ®éng
c¬ M4 chuyÓn sang chÕ ®é quay chËm van V15 më, b¬m M5 ho¹t ®éng chuyÓn
dÞch sang nhµ lªn men. KÕt thóc chu kú trén.
1.3.3. Nhµ lªn men vµ läc bia
a) Kh©u h¹ nhiÖt
DÞch tõ kh©u trén ®îc b¬m M5 chuyÓn ®Õn nhµ lªn men. Tríc khi ®a vµo
tank lªn men th× dÞch ph¶i h¹ nhiªt ®é xuèng cßn 100C nhê cã bé phËn h¹ nhiÖt.
Níc
DÞch
Níc
H×nh 1.7 : Qu¸ tr×nh h¹ nhiÖt
Bé phËn h¹ nhiÖt bao gåm :
C¸nh t¶n nhiÖt
C¸nh t¶n nhiÖt cã nhiÖm vô tho¸t nhiÖt.
èng dÉn níc l¹nh (níc ®îc lµm l¹nh xuèng 20C).
èng dÉn dÞch.
b) Nguyªn lý ho¹t ®éng
Van 18
Van 16
Van 17
H×nh 1.8 : Nguyªn lý ho¹t ®éng
Dùa trªn nguyªn lý trao ®æi n¨ng lîng, nhiÖt trong dÞch sÏ truyÒn qua níc
l¹nh, c¸nh t¶n nhiÖt ra ngoµi m«i trêng. Lu lîng dÞch vµ níc l¹nh sÏ ®îc ®iÒu
khiÓn b»ng van lu lîng V16, V17 ®¶m b¶o dÞch ra khái bé phËn h¹ nhiÖt ®¹t
100C.
DÞch sau khi ®îc h¹ nhiÖt ®é, sÏ ®îc chuyÓn ®Õn mét tank ®Ó trén men.
Sau khi qu¸ tr×nh trén men kÕt thóc sÏ ®îc ®a vµo tank lªn men. Trong nhµ lªn
19
men cã tæng céng 12 tank lªn men. Mçi tank ®Òu cã c¶m biÕn nhiÖt ®é (cÆp
nhiÖt ®é) ®Ó ®o nhiÖt ®é, thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é.
c) Qu¸ tr×nh lªn men
Qu¸ tr×nh lªn men bia ®îc tãm t¾t thµnh bèn giai ®o¹n chÝnh :
Giai ®o¹n ®Çu: T¹o bät tr¾ng vµ mÞn ë xung quanh bÒ mÆt dÞch lªn men,
nÊm men nÈy chåi vµ ph¸t triÓn, giai ®o¹n nµy kÐo dµi tõ 1-5 ngµy.
Giai ®o¹n hai: Giai ®o¹n bät thÊp cã rÊt nhiÒu bät ®Æc tr¾ng, chËt, bång
lªn mét líp trªn bÒ mÆt dÞch trong thêi gian 1-2 ngµy.
Giai ®o¹n ba : Giai ®o¹n bät cao, qu¸ tr×nh lªn men diÔn ra m¹nh mÏ nhÊt,
bät xèp vµ bång lªn rÊt cao, bÒ mÆt bät tõ tr¾ng chuyÓn sang mµu n©u. Giai ®o¹n
nµy kÐo dµi 3-4 ngµy.
Giai ®o¹n cuèi: Bät bÖp xuèng, bÒ mÆt bät lªn men phñ líp mµu n©u. TÕ
bµo nÊm men t¹o thµnh líp b«ng vµ l¾ng xuèng ®¸y thïng. S¶n phÈm thu ®îc lµ
bia non tiÕn hµnh tiÕp qu¸ tr×nh ñ bia tõ 6-10 ngµy ®Ó nång ®é CO2, hµm lîng
cån diaxentin, ®é axit ...®¹t chØ tiªu yªu cÇu.
d) Lµm trong bia
§Ó ®îc bia cã ®é trong cÇn thiÕt ph¶i tiÕn hµnh läc vµ lµm trong. Cã thÓ sö
Chai Bia
dông nhiÒu thiÕt bÞ kh¸c
thµnhnhau. Läc t¸ch triÖt ®Ó
Chainhau vµ nhiÒu chÊt trî läc kh¸c
c¸c phÇn tö r¾n lãng, khuyÕch t¸n trong bia, läc lo¹iphÈm
bá hÇu hÕt c¸c vi sinh vËt,
kÓ c¶ nÊm men, lµm cho bia cã ®é trong s¸ng ®óng yªu cÇu chÊt lîng lµm æn
®Þnh vµ gia t¨ng ®é bÒn v÷ng sinh häc, ho¸ häc, nªn bia sau khi läc tinh cã thÓ
®Ó mét th¸ng kh«ngM¸y
cÇnröa
thanh trïng.
M¸y bèc
chai vµo kÐt
e) C¸c qu¸ tr×nh kh¸cchai
Ngoµi ra trong nhµ lªn men cßn cã c¸c tank chøa NaOH ®Ó lµm vÖ sinh
cho c¸c tank lªn men sau khi kÕt thóc qu¸ tr×nh lªn men. KÕt thóc qu¸ tr×nh ho¹t
®éng t¹i nhµ lªn men vµ läc, dÞch sÏ chuyÓn thµnh bia. Sau ®ã bia ®îc chuyÓn
M¸y in
®Õn nhµ chiÕt.
§Ìn soi
ngµy SX
1.3.4. Nhµ chiÕt
Qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña nhµ chiÕt cã thÓ ®îc m« t¶ b»ng s¬ ®å sau:
M¸y chiÕt
chai
M¸y ®ãng
n¾p chai
M¸y d¸n
nh·n
M¸y thanh
trïng
20
H×nh 1.9: Nguyªn lý ho¹t ®éng nhµ chiÕt
- Xem thêm -