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

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

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

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



- 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

- 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:

nước. Tuy nhiên khâu hoàn thiện sản phẩm chiết rót bia vào chai, lon,
chiết keg vẫn phải nhập khẩu thiết b
ị của nước ngoài.
- 10 -
Các sản phẩm bia hơi, 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 hệ thống rửa, chiết keg tự động
mới đảm bảo chất lượng bia tới tay người tiêu thụ. Trong ti
ến trình
phát triển các nhà máy bia đều cần sử dụng hệ thống chiết rửa keg tự
động thay thế cho các hình 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 hành nghiên cứu
thiết kế, chế tạo và tích hợp hệ thống chiết rửa keg tự động. Việ
c
nghiên cứu ,tính toán thiết kế hệ thống chiết rửa keg trong nước là một
đòi hỏi cấp bách đối với đội ngũ cán bộ kỹ thuật trong nghành 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” của Viện Nghiên cứu Cơ khí nhằm
đáp ứ
ng yêu cầu trên.
1.5. Hệ thống chiết rửa keg tự động năng suất 120 ke/h
Hệ thống chiết rửa keg tự động bao gồm các thiết bị sau đây:
- 11 -

Hình1.4: hệ thống chiết , rửa keg tự động năng suất 120 keg/h


nhựa.
Động cơ hộp số : công suất động cơ : 0,55 kw
1.5.1.2. băng tải con lăn:
Kết cấu:
• Băng tải con lăn có các thiết kế như sau:
- 13 -
- Băng tải con lăn trọng lực
- Băng tải con lăn ma sát
- Băng tải con lăn đảo chiều với các con lăn được dẫn động
• Bước con lăn 75 mm trong thiết kế tiêu chuẩn.
• Khung thành và chân đỡ làm bằng thép không gỉ SUS 304.
Thông số kỹ thuật:
• Băng tải con lăn dẫn động:
Các bộ phận thành bên làm bằng thép không gỉ ( 30 x 130 x 3 mm )
Vật liệu SUS với gờ hướng ngăn ngừa keg bị đổ
Tốc độ: 0,20 m/s
chiều rộng làm việc: khoảng 430 mm
Chiều rộng băng tải: 488 mm
con lăn Đường kính ống 50 x 1,5 mm, vật liệu SUS 304
Với 1 ổ bi cầu 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 hộp giảm tốc : N= 0.55 kw, n= 25 v/ph
- 14 -

Hình1.5: Hệ thống băng tải xích và băng tải con lăn nạp keg
1.5.2.Máy rửa, chiết keg:

Hình1.6: Máy chiết rửa keg tự động năng suất 120 keg/h

cao của máy chiết để tránh hơi ẩm và nước phun)
• Khung bệ được làm bằng thép không gỉ hàn SUS 304
• Hệ đường ống, các van và tất cả các bộ phận cơ khí quan trọng đều bằng
thép không gỉ SUS 304. Tất cả các bộ phận tiếp xúc với sản phẩm, đường
ống bia, đầu nối đều bằng thép không gỉ SUS 304 hoặc tốt hơn
- 16 -
• Oxy hấp thụ dưới 50 ppb
• Lưu lượng kế cảm ứng điều khiển chính xác lượng bia được chiết vào
Keg. Độ chính xác của lưu lượng kế dẫn đến độ chính xác của lượng bia
được chiết vào Keg là +/- 0,5%
• Tổng hao phí dịch bia không vượt quá +/- 0,3% thể tích khi dây chuyền
vận hành trơn tru với độ chính xác lập lại với hiệu suất từ 90% trở lên
• Hộp khí nén chố
ng thấm nước làm bằng thép không gỉ (IP 55) ở chiều cao
của bộ xử lý bao gồm hệ thống giám sát, các van điều khiển, tất 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 hệ thống đầu nối(van chiết), cũng như cho KEG nước ngọt.
• Điều chỉnh áp suất đố
i 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 khác nhau, van xả nhiều
bước và không cần được bảo trì được điều khiển, van này sẽ xả phần khí áp
suất đối kháng thừa trực tiếp vào ống sản phẩm d
ư.
Thiết bị tạo đối áp điện tử và chiết đảm bảo cho việc chiết cẩn thận và gần
như không bọt, trong khi áp suất CO2 bên trong sẽ được điều khiển để không
được giảm xuống tới mức thấp hơn điểm bão hoà cài đặt trước.


loại bơm màng và các van tự động ống xả
• Nồng độ tự động được thực hiện bằng việc đo dẫn điện , đầu đo để đo
độ dẫn được lắp đặt tại bồn axit/ xút
1.5.3.3.Tank chứa nước nóng:
Tank chứa nước nóng, v
ật liệu SUS 304, lắp đặt ở phía sau máy chiết rửa
keg và kết nối ống bên trong với máy. Bơm môi chất đặt ở dưới bồn và dễ dàng
tiếp cận, bảo trì.
Cảm biến chất lỏng được tích hợp dừng việc cung cấp nước sạch ngay khi đạt
tới mức đầy.
Tank có cuộn ống gia nhiệt, có thể gia nhiệt bằng hơi nước quá nhiệt.
Nhiệt
độ của nước nóng được điều khiển bằng PLC của máy chiết rửa keg và
đầu dò nhiệt.
Để kiểm tra nước nóng tank này được trang bị với một nhiệt kế và chỉ thị mức.
1.6.Đặc tính kỹ thuật máy chiết keg 8 vị trí:

- 19 - Hình1.8: sơ đồ máy chiết,rửa keg 8 vị trí công tác

Năng suất 120 keg /h
Các vị trí Trạm 1-5 : làm sạch bên trong
Trạm 6 -7 : tráng rửa và tiệt trùng
Trạm 8 : Chiết
Kích thước Chiều rộng T : 1.300 mm
Chiều dài L : 4.200 mm
Chiều cao H : 2.200 mm
Chiều cao băng tải : 600 mm

Cỡ tank : Dung lượng tổng : khoảng 260 lit
Dung lượng hữu dụng : khoảng 240 lit

Các kích thước Chiều rộng (T) : khoảng 600 mm
Chiều dài (B) : khoảng 750 mm
Chiều cao (H) : 2.150 mm ± 50
Gia nhiệt Cụm ống gia nhiệt : V4A
Bề mặt gia nhiệt : 0,88 m2
áp suất vận hành max : 16 bar
Môi chất gia nhiệt : hơi nước 0,5-12 bar hoặc
Nước gia nhiệt : max.16 bar

Các đầu nối Cho nước : DN25, áp suấ
t nước max 5
bar
Cho gia nhiệt : DN25
- 22 -
Đầu ra của tank : DN40
Lỗ thông hơi : DN 100
Bơm Điện áp : 380V, 50 Hz, IP 54
Nguồn kết nối : 1,1 kW
Công suất của bơm : 7.000 lít/giờ , 2,0 bar
1.6.3.Đặc tính kỹ thuật của tank nước nóng Hình 1.10 : Tank chứa nước nóng
Dung lượng tổng : khoảng 260 lit
Dung lượng hữu dụng : khoảng 240 lit

Các kích thước Chiều rộng (T) : khoảng 600 mm