ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CNTP Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất rượu trắng 30%v/v năng suất 3000 lít/ngày theo công nghệ dịch hóa, đường hóa và lên men đồng thời NGUYỄN THU HẰN[.]
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CNTP Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất rượu trắng 30%v/v suất 3000 lít/ngày theo cơng nghệ dịch hóa, đường hóa lên men đồng thời NGUYỄN THU HẰNG hang.nt190448@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật thực phẩm Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Chu Kỳ Sơn Bộ môn: Viện: Công nghệ thực phẩm Công nghệ sinh học công nghệ thực phẩm HÀ NỘI, 2/2023 LỜI NÓI ĐẦU Nội dung đồ án tập chung xoay quanh vấn đề thiết kế phân xưởng sản xuất rượu trắng từ gạo theo phương pháp dịch hóa, đường hóa lên men đồng thời Qua đồ án ta thấy địa điểm chọn nhà máy nơi thuận lợi điều kiện tự nhiên, nguồn nước, nguồn điện, ánh sáng giao thông phù hợp cho việc đặt phân xưởng sản xuất rượu Quy trình cơng nghệ sản xuất hồn thiện, định vị sản phẩm rượu cách rõ ràng: sản phẩm rượu truyền thống giữ hương thơm, độ rượu 30%v/v đảm bảo an toàn, tiêu andehit, rượu bậc cao hoàn toàn nằm ngưỡng an tồn Các thiết bị máy móc trình sản xuất sử dụng với mức giá hợp lý đạt hiệu trình sản xuất Cuối việc đầu tư mở phân xưởng mang lại nhiều lợi ích thay loại rượu không rõ nguồn gốc, rượu khơng đảm bảo an tồn thị trường Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề lợi ích việc phát triển cơng nghệ sản xuất rượu nên việc xây dựng thêm nhà máy rượu với cấu tổ chức chặt chẽ công nghệ cung cấp cho người tiêu dùng loại rượu có chất lượng cao, giá thành phù hợp điều cần thiết Đồ án trình bày “ Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất rượu trắng 30%v/v suất 3000 lít/ngày theo cơng nghệ đường hóa, dịch hóa lên men đồng thời” Đây phân xưởng có khả đáp ứng nhu cầu sản xuất, góp phần đáp ứng nhu cầu rượu thị trường địa phương thời điểm ii MỤC LỤC CHƯƠNG LẬP LUẬN KINH TẾ 1.1 Ngành công nghiệp rượu cồn giới .6 1.2 Ngành công nghiệp rượu cồn Việt Nam 1.3 1.2.1 Tình hình sản xuất rượu Việt Nam .6 1.2.2 Tiêu thụ rượu bia Việt Nam 1.2.3 Một số sản phẩm rượu thị trường .8 1.2.4 Lựa chọn phân khúc rượu 10 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy 11 1.3.1 Đặc điểm tự nhiên vị trí xây dựng phân xưởng 11 1.3.2 Điều kiện tự nhiên 12 1.3.3 Điều kiện kỹ thuật 12 1.3.4 Nguyên liệu .12 1.3.5 Hướng tiêu thụ sản phẩm 12 CHƯƠNG THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 14 2.1 2.2 2.3 Tổng quan nguyên liệu 14 2.1.1 Gạo 14 2.1.2 Nước 20 2.1.3 Men 21 2.1.4 Enzym 21 2.1.5 Chất dinh dưỡng 22 Tổng quan sản phẩm 22 2.2.1 Tính chất vật lí 23 2.2.2 Tính chất hóa học 23 2.2.3 Tính chất sinh học 24 Công nghệ sản xuất rượu etylic 24 2.3.1 Công nghệ truyền thống 24 2.3.2 Cơng nghệ dịch hóa, đường hóa lên men đồng thời (SLSF) 26 2.3.3 Công nghệ dịch hóa, đường hóa lên men đồng thời nồng độ chất khô cao (SLSF-VHG) 27 iii 2.3.4 2.4 Công nghệ dịch hóa, đường hóa, lên men chưng cất đồng thời 27 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 30 2.4.1 Nghiền gạo .31 2.4.2 Hòa bột 32 2.4.3 Điều chỉnh pH 33 2.4.4 Hoạt hóa nấm men 33 2.4.5 Dịch hóa, đường hóa lên men đồng thời .33 2.4.6 Chưng cất 34 2.4.7 Tàng trữ rượu 36 2.4.8 Chiết chai, hoàn thiện 36 CHƯƠNG Tính cân sản phẩm 38 3.1 Lập kế hoạch sản xuất 38 3.2 Tính cân nguyên liệu 38 3.3 Tính cân cho giai đoạn dịch hóa, đường hóa lên men đồng thời 39 3.4 Tính tổng lượng nấm men, enzym, dinh dưỡng .40 3.5 Tính lượng cồn khan thu sau lên men 41 3.6 Tính độ cồn giấm chín sau lên men 41 3.7 Tính cân cho giai đoạn chưng cất 42 3.8 Tính tổn thất lượng bã cịn lại .42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Lượng tiêu thụ rượu bia Việt nam từ 2010-2020 Hình 2: Một số loại rượu thị trường Hình 3: Khu vực địa lý huyện Kim Động – Hưng Yên 11 Hình 4: Cấu tạo hạt gạo 18 Hình 5: Quy trình sản xuất cồn theo cơng nghệ truyền thống 25 Hình 6: Quy trình đường hóa lên men đồng thời 26 Hình 7: Quy trình dịch hóa, đường hóa lên men đồng thời 27 Hình 8: Quy trình dịch hóa, đường hóa, lên men chưng cất đồng thời 28 Hình 9: Cấu tạo thiết bị nghiền búa .31 Hình 10: Cấu tạo thiết bị nghiền trục 32 Hình 11: Thiết bị nghiền đĩa .32 Hình 12: Thiết bị chiết rót 37 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thuế tiêu thụ đặc biệt ứng với độ cồn khác Bảng 2: Chỉ tiêu chất lượng rượu thành phẩm 10 Bảng 3: Chỉ tiêu lựa chọn gạo theo TCVN5644:2008 .14 Bảng 4: Chỉ tiêu kim loại nặng độc tố vi nấm theo TCVN 11888:2017 .14 Bảng 5: Giá thành số loại gạo Việt Nam 16 Bảng 6: Thành phần dinh dưỡng có 100g gạo trắng 16 Bảng 7: Chỉ tiêu nước dùng sản xuất cồn 20 Bảng 8: Đặc tính chế phẩm nấm men Saf Spirit™ GR-2 21 Bảng 9: Một số loại chế phẩm enzym trình sản xuất rượu 22 Bảng 10: Thông số vật lý rượu nguyên chất 23 Bảng 11: Bảng tổng kết so sánh công nghệ lên men 28 Bảng 12: Liều lượng enzym dinh dưỡng nguyên liệu gạo 33 Bảng 13: Biểu đồ sản xuất theo ca năm 2013 .38 Bảng 14: Lượng nấm men dinh dưỡng bổ sung với nguyên liệu gạo 41 Bảng 15: Bảng cân vật chất .43 vi CHƯƠNG LẬP LUẬN KINH TẾ 1.1 Ngành công nghiệp rượu cồn giới Hiện nay, giới có khoảng 2,3 tỷ người sử dụng rượu Rượu, bia tiêu thụ đa phần khu vực: Châu Mỹ, Châu Âu Tây Thái Bình Dương Châu Âu khu vực có mức tiêu thụ rượu bình quân đầu người cao giới, giảm 10% kể từ năm 2010 Dự báo cho thấy: mức tiêu thụ rượu, bia toàn cầu tiếp tục tăng 10 năm tới, đặc biệt khu vực Đông Nam Á, Tây Thái Bình Dương Châu Mỹ Mức tiêu thụ trung bình hàng ngày người uống rượu 33g cồn nguyên chất ngày, tương đương với ly rượu vang (mỗi ly 150ml), chai bia lớn (mỗi chai 750ml) ngụm rượu mạnh (mỗi ngụm 40ml) Theo nghiên cứu cơng bố Tạp chí y khoa Lancet (Anh) tình trạng sử dụng đồ uống có cồn 189 quốc gia lãnh thổ giai đoạn 1990-2017 cho thấy, tỷ trọng tiêu thụ rượu bia tồn cầu có xu hướng tăng nhanh, quốc gia có thu nhập thấp, trung bình Việt Nam, Ấn Độ… Theo báo cáo này, tổng lượng tiêu thụ rượu bia toàn cầu năm từ 21 tỷ lít năm 1990 lên 35,7 tỷ lít vào 2017, tương đương 70% Tại khu vực Đông Nam Á, lượng tiêu thụ rượu tăng 34% vịng năm (2010-2017) Trong Việt Nam quốc gia có tốc độ tăng tiêu thụ rượu lớn giới, gần 90% kể từ năm 2010, gấp khoảng 2,5 lần tốc độ tiêu thụ Ấn Độ (37,2%) 1.2 Ngành công nghiệp rượu cồn Việt Nam 1.2.1 Tình hình sản xuất rượu Việt Nam Những năm gần thị trường rượu nước ta phong phú, đa dạng Tuy nhiên mức độ sử dụng nước ta cao nên trở thành lý sở trình sản xuất rượu sử dụng loại hóa chất, hương liệu pha chế, bột màu thực phẩm,… mức độ cho phép hay pha chế cồn công nghiệp làm cho rượu chất lượng, ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng Bên cạnh cơng nghệ sản xuất lạc hậu, hương vật liệu chưa đảm bảo nguyên nhân dẫn đến rượu chất lượng Những sản phẩm rượu chất lượng bán trà trộn với rượu có chất lượng cao thị trường làm cho người tiêu dùng khó phân biệt Việt Nam có mức độ tiêu thụ rượu lớn thuộc top đầu giới, với thị trường rượu tiềm năng, mức độ tiêu thụ lớn vậy, có khó khăn định việc quản lý, kiểm soát chất lượng rượu thị trường Vấn đề vệ sinh anh toàn thực phẩm trở thành mối quan tâm tồn xã hội, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người dân Trước vấn đề tiêu cực ảnh hưởng đến thị trường rượu sức khỏe người sử dụng, nhà nước có chế tài, quản lý kiểm soát với sở sản xuất rượu toàn quốc Đồng thời, khuyến khích sở sản xuất, kinh doanh rượu đẩy mạnh đầu tư hệ thống chưng cất rượu đại, trú trọng tập trung xây dựng mô hình Hợp Tác Xã (HTX), mơ hình HTX kiểu trở thành xu phát triển chung Đứng trước yêu cầu cấp thiết việc mở rộng thị trường, hình thành nên chuỗi khép kín từ khâu sản xuất đến khâu tiêu thụ, mục tiêu nâng cao chất lượng sản phẩm hàng hóa tập trung… việc liên kết, thành lập nên HTX lại trở thành điều tất yếu Mặc dù thời điểm ngành rượu gặp phải khó khăn từ điều khoản quy định Nghị Định 100 dịch Covid-19 ảnh hưởng đến thị trường tiêu thụ sản xuất rượu nước ta Nhưng nhìn chung, việc sản xuất, tiêu thụ rượu nước ta giữ tốc độ gia tăng mạnh thời gian tới mà mức sống người dân ngày cao tiến khoa học kỹ thuật hệ thống chưng cất rượu đại góp phần giúp chất lượng rượu đạt tốt hơn, ngon an toàn cho người tiêu dùng Việc sản xuất rượu đóng góp lượng thuế vơ lớn cho nhà nước theo thống kê năm 2017 ngành rượu nộp 342 tỉ đồng cho nhà nước Do để hạn chế người tiêu dùng người sản xuất tiêu thụ rượu nhà nước có đưa vài giải pháp việc tăng thuế tiêu thụ đặc biệt cho mặt hàng rượu Tuy nhiên với loại rượu khác thuế khác phụ thuộc vào độ cồn rượu Bảng 1: Thuế tiêu thụ đặc biệt ứng với độ cồn khác STT 1.2.2 Độ cồn (%v/v) 20%v/v Thuế 35% 65% Tiêu thụ rượu bia Việt Nam Tại khu vực Đông Nam Á, lượng tiêu thụ rượu bia tăng 34% vòng năm (2010-2017) Ở giai đoạn này, Việt Nam lại quốc gia có tốc độ tăng tiêu thụ rượu lớn giới, gần 90% kể từ năm 2010 Mức tăng Ấn Độ 37,2% Năm 2017 bình quân người Việt uống gần 9l đồ uống có cồn, số Ấn Độ 5,9l; Nhật Bản 7,9l… Trong báo cáo công bố năm 2018, tổ chức Y tế giới (WHO) đánh giá mức tiêu thụ rượu, bia người Việt cao so với quốc gia khác khu vực Ước tính, trung bình người Việt 15 tuổi tiêu thụ 8,3l cồn nguyên chất năm, nhiều người Trung Quốc gấp lần người Singapore Lượng tiêu thụ rượu bia tăng từ mức 0,9l/người/tháng năm 2018 lên 1,3l/người/tháng năm 2020, theo kết khảo sát mức sống dân cư năm 2020 Tổng cục Thống kê Trong đó, người dân thành thị tiêu thụ trung bình 1,2l/tháng, số khu vực nông thôn 1,4l/tháng Đáng ý, tổng cục Thống kê ghi nhận nhóm hộ gia đình giả tiêu thụ 2,4l rượu bia/ người/ tháng, cao gấp đôi so với nhóm hộ nghèo (1,3l/ người/ tháng) Theo báo cáo công bố hãng nghiên cứu Kantar Worldpanel, đồ uống ngược lại với xu hướng chung toàn ngành hàng tiêu dùng nhanh (FMCG) So với năm 2020 năm tăng trưởng đột biến FMCG, hầu hết ngành hàng sữa, thực phẩm đóng gói, sản phẩm chăm sóc cá nhân gia đình ghi nhận tăng trưởng âm quý I/2021 Trong đồ uống lại có dấu hiệu phục hồi khu vực thành thị, tăng trưởng 6% so với quý I/2020 Tính chung khoản chi tiêu người Việt, Tổng cục Thống kê cho Hình 1: Lượng tiêu thụ rượu bia Việt nam từ 2010-2020 biết bình quân người dân chi 2,89 triệu đồng/tháng, tăng 13% so với năm 2018, mức tăng năm 2018 so với 2016 18% Cơ quan lý giải thu nhập năm 2020 giảm trước ảnh hưởng dịch bệnh khiến mức chi tiêu bình quân tăng chậm so với giai đoạn trước Tính theo khu vực, hộ gia đình thành thị có mức chi tiêu bình quân đầu người/tháng cao gấp 1,6 lần hộ gia đình nơng thơn Vùng Đơng Nam Bộ có thu nhập cao nơi có mức chi tiêu hộ gia đình cao nước, xấp xỉ 3,9 triệu đồng/người/tháng, tăng 17,3% so với năm 2018 Trong đó, vùng Trung du miền núi phía Bắc có thu nhập thấp nơi cho mức chi thấp nhất, tương đương 2,1 triệu đồng/người/tháng 1.2.3 Một số sản phẩm rượu thị trường Mặt hàng rượu thị trường Việt Nam phổ biến, có nhiều hãng khác từ nước đến ngồi nước, nói chung vơ đa dạng phong phú Một số loại rượu thị trường: Rượu mơ Hà Nội Ba kích Sealion Rượu Cognac Rượu Vodka Hà Nội S120 Rượu nếp hoa vàng Rượu Sake Rượu Thanh Mai Rượu Monet Rượu Soju Hình 2: Một số loại rượu thị trường