Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cider với năng suất 30 triệu lítnăm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc o0o NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN TẤN SANG Lớp: 18H2A Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107180038 Ngành: Cơng Nghệ Thực Phẩm Tên đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy sản xuất Cider với suất 30 triệu lít/năm Đề tài thuộc diện:  Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Năng suất nhà máy sản xuất cider 30 triệu lít sản phẩm/ năm Nồng độ dịch trích từ táo trước lên men: 10 – 12oBx Nồng độ chất khô sau phối trộn: 18oBx Dịch nấm men: Saccharomyces cerevisiae 5% Tỉ lệ dịch nấm men bổ sung vào: 0,01% Giá trị pH trước lên men: 3,3 – 4.1 Độ cồn sản phẩm: 4,5% Quy cách sản phẩm: Sản phẩm cider lon chai, dung tích 330ml/ lon CHƯƠNG LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Điều kiện kinh tế kỹ thuật 1.1.1 Vị trí xây dựng Địa điểm lựa chọn cần phải đáp ứng yêu cầu sau: Phù hợp với quy hoạch chung tỉnh, thành phố Gần nguồn cung cấp nguyên liệu thị trường tiêu thụ sản phẩm Đảm bảo nguồn điện, nước, nhiên liệu Đảm bảo cung cấp đủ nguồn nhân lực - Giao thông vận tải thuận lợi Đảm bảo vệ sinh môi trường xử lý nước thải Khu cơng nghiệp Hịa Khánh mở rộng khu công nghiệp lớn thành phố Đà Nẵng, có giao thơng thuận lợi, sở hạ tầng hoàn thiện đại Sau tìm hiểu yếu tố trên, việc xây dựng nhà máy Khu cơng nghiệp Hịa Khánh mở rộng thuộc quận Liên Chiểu, Đà Nẵng thích hợp Hình 1 Bản đồ sử dụng đất Khu cơng nghiệp Hịa Khánh [1] 1.1.2 Đặc điểm tự nhiên Vì hầu hết nguyên liệu để sản xuất cider (rượu táo) nhập từ nước tỉnh thành khác nên đặc điểm tự nhiên không ảnh hưởng nhiều đến trình sản xuất Địa hình thành phố Đà Nẵng đồng duyên hải ven biển, kết cấu đất thành phố tương đối vững chắc, khơng có tượng sụt lỡ bất thường nên đảm bảo tính lâu bền cho cơng trình Khu cơng nghiệp Hịa Khánh có diện tích đủ rộng địa hình phẳng nên thuận tiện mặt giao thông vận tải có khả mở rộng diện tích nhà máy cần thiết Về khí hậu, Đà Nẵng nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình , mùa hè chủ yếu gió Đơng, mùa đơng chủ yếu gió Bắc Tây Bắc, nhiệt độ cao biến động Mỗi năm có mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng đến tháng 12 mùa khô từ tháng đến tháng Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,9°C [2] Do đặc điểm khí hậu nóng vào mùa hè nên nhu cầu giải khát cao, nguồn tiêu thụ sản phẩm cho nhà máy 1.1.3 Nguồn nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất cider táo đỏ Tuy nhiên khí hậu nước ta khơng thể trồng giống táo nên nguyên liệu để sản xuất cider nhập từ nước cảng biển sau vận chuyển nhà máy xe container xe tải lớn Đà Nẵng có sẵn cảng biển nên việc vận chuyển thuận lợi tiết kiệm chi phí Giống táo sử dụng để sản xuất cider đồ án giống táo Fuji đỏ nhập Yên Đài, tỉnh Sơn Đông, Trung Quốc 1.1.4 Hệ thống giao thông vận tải Về giao thông nội khu, hệ thống giao thông nội khu thiết kế với đường trụ rộng 24,5m đường trục nội có loại rộng 15m rộng 10,5m Đường nội khu thiết kế theo dạng ô bàn cờ đảm bảo tiếp cận dễ dàng đến lô đất khu công nghiệp [2] Về giao thông ngoại khu, hệ thống sở hạ tầng, đường xá, cầu cống, bến cảng Đà Nẵng phát triển với tốc độ nhanh chóng Khu cơng nghiệp Hịa Khánh nằm dọc Quốc lộ 1A, có mạng lưới kết nối giao thông tiện lợi, dễ dàng tiếp cận vị trí trọng yếu đường bộ, đường sắt, đường thủy đường hàng không Cụ thể cách cảng biển Tiên Sa 20km, cách cảng sông Hàn 13km, cảng Liên Chiểu 5km, cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 10km, cách trung tâm thành phố 10km cách ga đường sắt 9km [2] Nhờ vậy, việc vận chuyển nguyên liệu, trang thiết bị cho nhà máy tiêu thụ sản phẩm thuận lợi 1.1.5 Nguồn cung cấp điện Nhà máy sử dụng điện để chạy máy móc, thiết bị, động hệ thống chiếu sáng Nguồn điện cung cấp từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp 500KV Hòa Cầm, quận Cẩm Lệ Khu công nghiệp xay dựng hai trạm biến áp trung gian 110/22KV – 40MVA 22KV/0,4KV – 0,23KV Hệ thống đường dây điện đầu tư hoàn chỉnh đảm bảo đầu nối đên nhà máy khu công nghiệp [2] Ngồi ra, nhà máy cịn trang bị thêm hệ thống máy phát điện dự phòng để tránh cố điện, đảm bảo cho trình sản xuất liên tục đáp ứng nhu cầu sản xuất mùa cao điểm 1.1.6 Nguồn cung cấp nhiên liệu Hơi sử dụng vào nhiều mục đích khác cơng đoạn Nguồn đốt cung cấp cho phân xưởng sản xuất lấy từ lo riêng nhà máy Nhiên liệu sử dụng cho lò dầu FO mua từ trạm cung cấp xăng dầu thành phố 1.1.7 Nguồn cung cấp nước Nước dùng nhà máy với nhiều mục đích khác như: nước dùng công nghệ, nước dùng để vệ sinh máy móc, thiết bị, nhà xưởng, nước sinh hoạt cho cơng nhân, … Nguồn cung cấp nước từ nhà máy nước sân bay với công suất 30000m3/ngày đêm để phục vụ cho doanh nghiệp khu công nghiệp Mạng lưới cấp nước đảm bảo cung cấp đến tận tường rào cho doanh nghiệp [2] Nước sử dụng cơng nghệ sản xuất thực phẩm nói chung cider nói riêng cần phải đáp ứng đầy đủ tiêu nghiêm ngặt chất lượng cider Do vậy, nhà máy có hệ thống xử lý nước riêng trước đưa vào sản xuất 1.1.8 Hệ thống xử lý nước thải Lượng nước thải nhà máy sản xuất cider lớn, chưa nhiều tạp chất không xử lý gây hại cho môi trường, ảnh hưởng đến khu dân cư lân cận Vì vậy, việc xử lý nước thải mối quan tâm nhà máy Toàn nước thải đưa vào hệ thống xử lý nước thải riêng nhà máy trước thải môi trường Bên cạnh đó, khu cơng nghiệp cịn thiết kế hai hệ thống nước riêng giành cho nước thải khu cơng nghiệp nước mưa Nước mưa tự chảy vào giếng thu theo hệ thống mương rãnh dẫn xả sông Nước thải công nghiệp xử lý cấp nhà máy đạt chất lượng loại B, sau dẫn theo đường ống đến khu xử lý cấp đồng hồ sinh học đạt chất lượng A xả sơng Hiện tồn khu cơng nghiệp có Trạm xử lý nước thải cơng suất 5000m3/ngày đêm [2] 1.1.9 Nguồn nhân lực Với phát triển khơng ngừng sách thu hút nguồn nhân lực, Đà Nẵng ngày thu hút nhiều lao động từ phổ thông đến chất lượng cao từ tỉnh thành lân cận đến Trên địa bàn thành phố có trường đại học, cao đẳng trung cấp, nơi đào tạo cung cấp nguồn nhân lực cán kỹ thuật cho nhà máy Ngoài nhà máy tuyển thêm số lao động địa phương đào tạo thêm để phục vụ trường hợp thiếu nhân lực nhà máy vào hoạt động 1.1.10 Thị trường tiêu thụ sản phẩm Thành phố Đà Nẵng thuộc top thành phố có ngành du lịch phát triển mạnh mẽ dân số trẻ Đây thị trường lớn cho ngành nước giải khát nói chung sản phẩm cider nói riêng Với mạnh giao thơng vận tải, nhà máy hồn tồn có khả mở rộng thị trường tỉnh lân cận miền Trung đẩy mạnh thị trường phía Bắc, phía Nam Bên cạnh xuất sang nước khu vực Đông Nam Á Lào, Campuchia, Indonesia, Malaysia, … hứa hẹn mang lại hiệu kinh tế cao 1.1.11 Hợp tác hóa Khu cơng nghiệp Hòa Khánh nơi tập trung nhiều nhà máy, xí nghiệp nên việc đặt nhà máy dễ dàng cho việc hợp tác hóa liên hợp hóa nhà máy với Nhờ kết hợp sử dụng chung cơng trình cung cấp điện, nước, hơi, hệ thống xử lý nước thải giao thơng vận tải Các vấn đề tìm nguồn tiêu thụ phế phẩm bã táo dễ dàng Việc xây dựng nhà máy khu công nghiệp cịn nhận nhiều ưu đãi thuế theo sách nhà nước Những điều làm giảm bớt áp lực chi phí đầu tư vận hành nhà máy để từ làm giá thành sản phẩm hạ xuống tang khả cạnh trạnh thị trường 1.2 Kết luận Thông qua đánh giá trên, ta nhận thấy việc xây dựng nhà máy sản xuất cider Khu cơng nghiệp Hịa Khánh mở rộng hợp lý Bên cạnh việc đem lại nguồn thu cho thành phố nói riêng nhà nước nói chung việc góp phần giải nhu cầu việc làm cho người lao động, từ thúc đẩy phát triển kinh tế thành phố Đà Nẵng nhà nước CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 2.1 Tổng quan sản phẩm 2.1.1 Khái niệm cider Cider (hay gọi rượu táo) thức uống làm từ nước trái cây, thường táo Ở châu Âu khu vực châu Đại dương, thức uống có cồn làm từ nước táo, qua trình lên men Tại Mỹ nhiều vùng Canada, cider có chất cồn gọi hard cider (cider "cứng") hay alcoholic cider (cider có cồn) [3] 2.1.2 Nguồn gốc lịch sử Các nhà sử học phần lớn cho táo phát triển dọc theo sông Nile Delta vào đầu năm 1300 trước Công nguyên [4] Tuy nhiên, tận bây giờ, nhà sử học chưa xác định thời điểm xác rượu táo bắt đầu sản xuất Khi người La Mã đến Anh vào năm 55 trước công nguyên, họ phát rằng, người dân làng Kentish uống loại rượu ngon làm từ táo Theo lịch sử kể lại, người La Mã người lãnh đạo họ Julius Caesar thích loại nước uống say sưa tạo Đến đầu kỉ IX, rượu táo xuất châu Âu Sau xâm lăng Norman 1066, rượu táo trở nên phổ biến Anh vườn táo thành lập để sản xuất rượu táo Trong suốt thời trung cổ, làm rượu táo ngành quan trọng, ngành cồn nghiệp đạt đến đỉnh cao vào thể kỉ XVII, hầu hết nơng trại có vườn táo nơi ép rượu riêng [4] Sau thời kì chúng nhanh chóng lụi tàn thay đổi khách quan nông nghiệp Và vào kỉ XX, rượu táo bắt đầu “hồi sinh” giới đồ nhu cầu thưởng thức rượu lên men từ trái mà táo bắt đầu tăng lên Sau thời gian đến nay, Cider giữ sức hút thị trường ẩm thực đồ uống [5] Sự phát triển rượu táo châu Mĩ lại câu chuyện khác Người Anh khai phá châu Mĩ đem theo hạt giống táo Vào thời dân, ngũ cốc mùa, giá nhập lại cao Trong đó, số lượng vùng trồng táo lớn Như kết tất yếu, rượu táo nhanh chóng trở thành thức uống u thích người Mĩ Nhu cầu tiêu thụ rượu tăng lên đặn vào kỉ XVIII, nhờ nỗ lực phi thường Johnny Appleseed, người trồng táo Midwest Tuy nhiên, loạt kiện xảy sau dẫn đến suy tàn ngành công nghiệp sản xuất rượu táo Các nhà máy bia lớn người Đức nhập cư xây dựng Bia hình thành sau q trình lên men ngắn nhanh chóng ưa chuộng Việc sản xuất rượu táo bị giới hạn nông trại nhỏ Cùng với phong trào vận động hạn chế uống rượu, nông dân ngoan đạo bỏ thói quen uống rượu táo Một số người chí cịn đốn bỏ táo vườn Luật cấm nấu bán rượu (19201933) sau đặt dấu chấm hết cho ngành sản xuất rượu táo Ngày nay, với phát triển ngành cơng nghiệp thức uống có cồn, trào lưu uống rượu táo bắt đầu quay trở lại Dù sản xuất qui mô công nghiệp hay theo phương pháp truyền thống, rượu táo thức uống yêu thích châu Mĩ châu Âu 2.1.3 Phân loại Ngành sản xuất cider truyền thống hướng tới dịng sản phẩm sậm màu trơng đục táo lọc Những loại truyền thống thường có biến đổi mạnh vị táo chũng mạnh Công nghệ đại sản xuất cider hướng loại rượu nặng có gas Hầu hết loại cider trắng (chứa màu hơn) sản xuất cách xử lý cider sau q trình nghiền hồn thành Qúa trình cho phép sản xuất loại cider mạnh (7 – 8%) qui mô công nghiệp, rẻ nhanh Có nhiều cách phân loại cider khác tùy thuộc vào thành phần, phương pháp sản xuất, nguyên liệu sử dụng, … Chúng phân loại từ loại khơ loại ngọt; có gas đến khơng có gas, loại có gas phổ biến 2.1.3.1 Phân loại theo CO2 ❖ Cider khơng có CO2 Sản phẩm cider thu sau trình lên men qua q trình khí áp suất nhiệt độ thấp để loại bỏ bọt khí CO Đối với sản phẩm làm qui mơ gia đình q trình gia công cách thương mại thiết bị đặc biệt ❖ Cider có CO2 Sản phẩm cider có CO2 gồm có hai loại, loại khơng bổ sung CO quy trình sản xuất mà CO2 có trình lên men phụ lần hai sinh loại khác có bổ sung CO2 quy trình sản xuất 2.1.3.2 Phân loại theo độ Trong trình sản xuất, cider chứa lượng đường sót sau q trình lên men Tuy nhiên nhiều người lại thích chúng hơn, họ làm tăng độ cách bổ sung thêm đường giữ lại lượng đường trước chúng bị lên men Điều khó nấm men cịn sót lại cider tiếp tục sử dụng chúng Một cách thương mại để xử lý vấn đề ly tâm lọc cider không gas để loại bỏ hầu hết nấm men, trình trùng (ở 68°C 20 phút 90°C 30s) để loại bỏ vi sinh vật cịn sót sau thêm đường ❖ Cider khô (dry cider) Là sản phẩm cider có độ đường thấp độ cồn lại cao tất đường chuyển hóa thành rượu Hàm lượng đường lại khoảng 0,5%, hàm lượng ethanol cao (8 – 12% v/v) [6] ❖ Cider Đây loại Nó có – 4% đường dư sau lên men có hương vị táo đậm đà thơm ngon Độ cồn cuả loại cider thường thấp (2 – 7% v/v) [6]  Dạng hỗn hợp Dạng cider làm cách dễ dàng cách phối trộn chúng trước bảo quản hay đóng chai Sở dĩ người ta thực việc độ pH, hàm lượng chất dinh dưỡng, số lượng nấm men sản phẩm sau mẻ lên men khác nhau, chúng cần trộn lẫn để ổn định chất lượng cho cider Nó có khoảng – 2% đường lại sau lên men [6] 2.1.4 Thành phần hóa học Sau q trình lên men để sản xuất cider, số thành phần hóa học táo bị biến đổi Dưới số thành phần hóa học cider ❖ Acid hữu Acid malic acid táo Acid malic góp phần tạo nên vị chua chua có rượu táo, thường có 4,5 – 7,5g acid malic lít rượu táo Trong trình lên men malo – lactic chuyển thành acid latic Việc chuyển đổi làm giảm độ acid tổng thể cider tạo nên hương vị tròn trịa [7] [8] ❖ Polyphenol Các polyphenol hay cụ thể tannin, chúng hình thành từ hợp chất phenol (chẳng hạn epicatechin) liên kết với [7] Tannin hợp chất hương vị quan trọng rượu táo Chúng kiểm soát làm se vị đắng rượu táo Tannin thành phần cần thiết cần trọng sản xuất rượu táo độ dài dư vị rượu táo (chất làm se) vị đắng chất hóa học mạnh ảnh hưởng đến quan điểm người rượu táo Một ví dụ tanin phổ biến có rượu táo Procyanidin B2 [8] Ngồi tannin có khả kháng khuẩn mạnh giúp ổn định góp phần kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm [7] ❖ Đường Vị yếu tố quan trọng tạo nên hương vị cho cider Tuy nhiên, q trình lên men hồn thành, tất đường có táo lên men Để đạt vị ngọt, người ta bổ sung thêm chất làm vào sau trình lên men kết thúc kết thúc sớm trình lên men (phương pháp thường không phổ biến) [7] ❖ Các hợp chất este Các hợp chất este góp phần tạo nên hương vị mùi thơm cho rượu táo Etyl – – metyl butanoate este trái đặc biệt bật cider – metyl – – pentyl – 1,3 – dioxan cho nguyên nhân tạo nên mùi thơm cho rượu táo [7] ❖ Ethanol Ethanol tạo trình lên men đường nhờ nấm men Hàm lượng ethanol cider thấp nhiều so với loại rượu khác Nhờ có ethanol làm cho cider uống vào gây tượng sinh lý gọi say Ethanol với acid bay hơi, đường nhiều thành phần khác có rượu táo tạo nên mùi vị hấp dẫn riêng biệt 2.1.5 Các tiêu chất lượng cider Sản phẩm rượu cider lên men tương tự rượu vang chất dịch táo có độ cồn thấp nên số tiêu chuẩn tham khảo từ tiêu chuẩn rượu vang 2.1.5.1 Chỉ tiêu cảm quan Tên tiêu Màu sắc Bảng Các tiêu cảm quan cider Yêu cầu Màu vàng sáng, óng đặc trưng cho cider Mùi Vị Thơm đặc trưng nguyên liệu sản phẩm lên men, mùi lạ Chua chát, có khơng có vị ngọt, khơng có vị lạ Trạng thái Trong, khơng vẩn đục, khơng có cặn vơ định hình [9] 2.1.5.2 Chỉ tiêu hóa học Bảng 2 Các tiêu hóa học cider Tên tiêu Mức o Hàm lượng etanol (cồn) 20 C, % (v/v) 1,2 – 8,5% o Hàm lượng metanol 1l etanol 100 , g/l, khơng lớn 3,0 Hàm lượng acid bay hơi, tính theo acid axetic, g/l, không lớn 1,5 Hàm lượng SO2, mg/l, không lớn 350 Xianua phức xianua+, mg/l, không lớn 0,1 Hàm lượng CO2 Theo tiêu chuẩn công bố nhà sản xuất [9] [11] Bảng Giới hạn tối đa hàm lượng kinh loại nặng theo TCVN 7045 – 2002 Tên kim loại Giới hạn tối đa (mg/l) Asen (As) 0,1 Chì (Pb) 0,2 Thuỷ ngân (Hg) 0,05 Cadimi (Cd) 1,0 Đồng (Cu) 5,0 Kẽm (Zn) 2,0 [9] 2.1.5.3 Chỉ tiêu vi sinh Bảng Các tiêu vi sinh vật theo TCVN 7045 – 2002 Chỉ tiêu Giới hạn tối đa Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc ml sản phẩm 10 E.Coli, số vi khuẩn ml sản phẩm Coliforms, số vi khuẩn ml sản phẩm 10 Cl perfringens, số vi khuẩn ml sản phẩm S aureus, số vi khuẩn ml sản phẩm