Ngày nay, bia là loại nước giải khát không còn xa lạ với hầu hết các quốc gia trên thế giới. Khởi đầu từ hơn 8000 năm trước công nguyên với công nghệ chế biến thô sơ lên men từ lúa mạch, trải qua hàng nghìn năm lịch sử mà công nghệ sản xuất bia ngày nay đã phát triển rực rỡ cho ra đời các sản phẩm đa dạng phong phú về chủng loại. Tại Việt Nam, bia được định nghĩa như sau: “Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước.” Về mặt cảm quan, bia có mùi vị thơm ngon đặc trưng của malt và hoa houblon, uống vào có cảm giác mát và sảng khoái. Về dinh dưỡng, một lít bia chất lượng trung bình cung cấp khoảng 400 450 kcal. Bia có độ cồn thấp (38%), ngoài ra trong bia còn chứa nhiều chất bổ dưỡng như đạm, gluxit, các vitamin B1, B2, PP… Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏi. Ngày nay mức sống của người dân dần được cải thiện, thêm vào đó nhờ tiến bộ khoa học công nghệ nên giá thành sản xuất bia cũng giảm dần, do đó, bia đang trở thành thức uống ngày càng phổ biến trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Có thể thấy sản xuất bia đem lại một nguồn thu quan trọng cho ngân sách Nhà nước và vẫn đang có rất nhiều tiềm năng phát triển. Vì vậy việc xây dựng nhà máy bia là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Là một sinh viên ngành Kỹ thuật thực phẩm của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, trong chương trình học chúng em đã được các thầy cô giảng dạy những lý thuyết cơ bản và cập nhật những kiến thức mới về công nghệ trong ngành Bia cũng như những kiến thức để thiết kế nên một nhà máy thực phẩm. Vì vậy, xuất phát từ nhu cầu thực tế và những kiến thức đã được học, ở đồ án này, em chọn đề tài “Xây dựng nhà máy bia năng suất 50 triệu lítnăm đặt tại khu công nghiệp Quế Võ II, tỉnh Bắc Ninh”.
LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT
Tình hình sản xuất và tiêu thụ
1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới
Theo báo cáo của Tập đoàn Barth – Hass về giai đoạn 2016 – 2017 cho thấy: Sản lượng bia trên toàn thế giới năm 2016 giảm 3,5 triệu hectolit (0,2%) so với năm
2015 Như vậy, trong khoảng vài năm gần đây sản lượng bia trên thế giới đang có xu hướng liên tục giảm.
Nguồn: Barth Report 2016 – 1017 Hình 1.1 Sản lượng bia toàn thế giới qua các năm
Trong các quốc gia, Trung Quốc, Mỹ, Brazil, Mexico và Đức là những nước sản xuất bia lớn nhất, đóng góp 52% sản lượng bia toàn cầu nhưng đang đi vào giai đoạn bão hòa Cụ thể là: So với năm 2015 thì sản lượng bia năm 2016 của Trung Quốc giảm 3,7%; Mỹ giảm 0,7%; Brazil giảm 3,8%
Tính theo khu vực thì Châu Á vẫn đứng đầu về sản lượng, chiếm hơn 33% tổng sản lượng bia toàn thế giới mặc dù giảm 1,5% so với năm 2015 Châu Âu và Châu Phi có mức tăng lần lượt là 0,5% và 1,5%.
Sả n lư ợn g (tr iệ u hl )
Cùng với sản lượng thì Châu Á cũng là vùng tiêu thụ bia nhiều nhất Đây cũng là năm thứ 8 liên tiếp Châu Á giữ vị trí đứng đầu tuy lượng tiêu thụ giảm 1,6% so với năm trước Trong các khu vực thì chỉ có Trung và Nam Mỹ, Châu Phi và Trung Đông có lượng tiêu thụ tăng Sản lượng tiêu thụ lớn ở những khu vực này có thể lý giải do dân số đông, nếu tính theo lượng tiêu thụ bình quân đầu người thì những vị trí đứng đầu lại thuộc về các quốc gia phát triển.
Nguồn: Statista. Hình 1.2 Top 10 nước đứng đầu về lượng tiêu thụ bia bình quân đầu người năm 2015 1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam
Trái với xu hướng giảm về sản lượng của nhiều cường quốc bia trên thế giới, trong những năm gần đây ngành bia của Việt Nam đang phát triển hết sức mạnh mẽ do tác động của nhiều yếu tố như tăng trưởng kinh tế, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư, tỷ lệ dân số trẻ cao… Theo thống kê của Bộ Công thương, sản lượng bia của Việt Nam năm 2016 là 3,788 tỷ lít, nằm trong top 10 quốc gia có sản lượng bia lớn nhất thế giới.
Năm 2017 sản lượng bia đạt 4 tỷ lít Bình quân mỗi người Việt uống 42 lít bia/năm và con số này sẽ còn tiếp tục tăng lên.
Hiện nay cả nước có khoảng 119 cơ sở sản xuất bia với năng suất trung bình khoảng 20 – 50 triệu lít/năm Các nhà máy có năng suất cao tập trung chủ yếu ở các tỉnh và thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Nghệ An, Bình Dương… Trong số hơn 3,7 tỷ lít về sản lượng, Sabeco đóng góp 1,64 tỷ lít, tăng 7,4% so với năm trước Tổng Công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội (Habeco) đạt 717,4 triệu lít, tăng 2,1% Khối các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài gồm Heineken, Carlsberg và một số thương hiệu khác đạt 1,428 tỷ lít, tăng 15,7% so với năm 2015 Ngoài ra, một số thương hiệu nội khác có quy mô nhỏ hơn và thị trường tiêu thụ chủ yếu là khu vực địa phương đặt nhà máy và các tỉnh lân cận.
Với thị phần về sản lượng chiếm hơn 40%, Sabeco hiện đang đứng ở vị thế số 1 trong thị trường Việt Nam Tuy nhiên, với việc bán hơn 50% cổ phần của Sabeco choCông ty Thai Beverage vào tháng 12 năm 2017 vừa qua có thể xuất hiện những diễn biến mới trên thị trường bia Việt.
Lý do xây dựng nhà máy bia
Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, mỗi năm ngành Đồ uống đóng góp cho Nhà nước khoảng 35 000 tỷ đồng, chiếm 3% ngân sách nhà nước, trong đó ngành Bia đóng góp lớn nhất Ngoài ra xây dựng nhà máy bia có khả năng thu hồi vốn cao và giúp giải quyết việc làm cho rất nhiều lao động. Định hướng phát triển của ngành bia là đầu tư xây dựng các nhà máy với công nghệ và thiết bị hiện đại, không ngừng cải tiến với quy mô từ 50 triệu lít/năm trở lên, sản xuất các loại bia cao cấp hơn với mức giá cạnh tranh.
Sản xuất bia ở Việt Nam vẫn còn tiềm năng phát triển lớn do sản lượng và mức tiêu thụ hàng năm vẫn không ngừng tăng lên So với mức tiêu thụ bình quân đầu người của một số nước trên thế giới lên đến hơn 100 lít/năm thì mức tiêu thụ của người Việt Nam vẫn còn có thể cao hơn nữa.
Số lượng cơ sở sản xuất bia không ít tuy nhiên có nhiều cơ sở quy mô nhỏ, trình độ công nghệ chưa cao và chủ yếu sản xuất các sản phẩm tương tự với các thương hiệu phổ biến Trong khi đó, khi lượng tiêu thụ ngày một tăng cao tới một mức độ nào đó thì xu thế của người tiêu dùng sẽ chú ý đến sự đa dạng của sản phẩm, tìm kiếm những dòng bia phù hợp cho nhiều đối tượng, có nhiều hương vị mới lạ, dễ uống… Có thể thấy trong những năm gần đây, sản xuất bia không cồn hay bia thủ công đang bắt đầu dành được sự quan tâm phát triển.
Do đó việc xây dựng nhà máy bia có năng suất thích hợp, áp dụng công nghệ mới là hướng đi đúng đắn, bắt kịp xu hướng và cơ hội hiện nay trong ngành sản xuất bia.
Lựa chọn sản phẩm
Nhà máy hoạt động với năng suất 50 triệu lít/năm gồm 2 loại sản phẩm:
- Bia hơi: năng suất 20 triệu lít/năm, sử dụng 40% nguyên liệu thay thế là gạo;
- Bia chai: năng suất 30 triệu lít/năm, sử dụng 20% nguyên liệu thay thế là gạo và 5% nguyên liệu thay thế là malt lúa mì.
Quy cách bao bì: bia hơi được đóng trong keg dung tích 50 lít.
Bảng 1.1 Chỉ tiêu cảm quan đối với sản phẩm bia hơi
STT Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Sản phẩm của nhà máy TCVN 7042:2013
1 Màu sắc Màu vàng nhạt, sáng màu Đặc trưng cho từng loại sản phẩm
Có vị đắng và mùi thơm đặc trưng của bia làm từ hoa houblon và malt, không có mùi vị lạ Đặc trưng cho bia sản xuất từ hoa houblon và đại mạch, không có mùi vị lạ
3 Bọt Bọt trắng mịn, có độ bền nhất định Bọt mịn, đặc trưng cho từng loại sản phẩm
4 Trạng thái Dạng lỏng, bia trong và có độ sánh Dạng lỏng, đặc trưng cho từng loại sản phẩm
Bảng 1.2 Chỉ tiêu hóa học đối với sản phẩm bia hơi
Sản phẩm của nhà máy TCVN
1 Hàm lượng chất tan ban đầu (% khối lượng ở
2 Hàm lượng etanol (% thể tích) 4,0 ± 0,2 Tự công bố
Bảng 1.3 Chỉ tiêu vi sinh đối với sản phẩm bia hơi
Sản phẩm của nhà máy QCVN
1 Tổng số VSV hiếu khí,
6 Tổng số nấm men-nấm mốc, CFU/ml 100 100
Quy cách bao bì: bia hơi được đóng trong chai thủy tinh màu nâu dung tích 450ml.
Bảng 1.4 Chỉ tiêu cảm quan đối với sản phẩm bia chai
STT Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Sản phẩm của nhà máy TCVN 6057:2013
1 Màu sắc Màu vàng rơm, sáng óng ánh Đặc trưng cho từng loại sản phẩm
Hương thơm đặc trưng của malt và hoa houblon, vị đắng dịu, uống êm, cảm giác tròn đầy Đặc trưng cho bia sản xuất từ hoa houblon và đại mạch, không có mùi vị lạ
3 Bọt Bọt trắng mịn, có độ bền nhất định Bọt mịn, đặc trưng cho từng loại sản phẩm
4 Trạng thái Dạng lỏng, bia trong và có độ sánh Dạng lỏng, trong
Bảng 1.5 Chỉ tiêu hóa học đối với sản phẩm bia chai
Sản phẩm của nhà máy
1 Hàm lượng chất tan ban đầu
2 Hàm lượng etanol (% thể tích) 4,7 ± 0,2 ≥ 4,0
7 Độ đắng (BU) 18 Tự công bố
Bảng 1.6 Chỉ tiêu vi sinh đối với sản phẩm bia chai
Sản phẩm của nhà máy QCVN
1 Tổng số VSV hiếu khí,
6 Tổng số nấm men-nấm mốc, CFU/ml 10 100
Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
Địa điểm xây dựng nhà máy cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản như:
- Phù hợp với kế hoạch định hướng phát triển của địa phương;
- Đảm bảo nguồn cung cấp nguyên liệu và nguồn tiêu thụ;
- Thuận tiện về giao thông vận tải;
- Điều kiện tự nhiên phù hợp;
- Đủ diện tích cho xây dựng và mở rộng sau này;
- Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu;
- Vấn đề thoát nước và xử lý nước thải được đảm bảo;
- Nguồn nhân lực đáp ứng được nhu cầu.
Dựa vào các tiêu chí trên, em chọn địa điểm xây dựng nhà máy tại khu công nghiệp Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh Bắc Ninh là một tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng có điều kiện tự nhiên thuận lợi và nằm trên vùng kinh tế trọng điểm Bắc bộ rất phù hợp để xây dựng và phát triển nhà máy Hiện nay trong tỉnh có 15 khu công nghiệp tập trung với tổng diện tích 6847 ha đã được quy hoạch, ngoài ra còn có 30 cụm công nghiệp khác Các khu công nghiệp được đầu tư hạ tầng hoàn chỉnh, hệ thống đường giao thông, cấp nước sạch, xử lý nước thải được xây dựng đồng bộ, đạt chuẩn.
Do hệ thống giao thông thuận lợi nên nguyên liệu có thể được dễ dàng vận chuyển từ các vùng xung quanh hoặc từ các cửa khẩu, cảng biển quốc tế.
- Nguyên liệu malt đại mạch được nhập từ Công ty Cổ phần Đường Man tại khu công nghiệp Tiên Sơn, Bắc Ninh hoặc nhập khẩu từ Đức, Úc, Đan Mạch;
- Chế phẩm hoa houblon nhập khẩu từ Mỹ, Trung Quốc;
- Nguyên liệu gạo thay thế một phần cho malt đại mạch lấy từ các tỉnh lân cận như Hưng Yên, Bắc Giang, Nam Định, Thái Bình…
- Sản phẩm bia hơi cung cấp cho các nhà hàng trong tỉnh và các tỉnh xung quanh như
Hà Nội, Bắc Giang, Hải Dương… Vì điều kiện giao thông thuận lợi nên việc vận chuyển đi xa rất dễ dàng trong thời gian ngắn;
- Sản phẩm bia chai cung cấp cho các đại lý trong cả nước.
Tỉnh Bắc Ninh tiếp giáp với Bắc Giang ở phía Bắc, Hải Dương ở phía Đông Nam, Hưng Yên ở phía Nam và thủ đô Hà Nội ở phía Tây Các tuyến đường huyết mạch như Quốc lộ 1A, 1B, quốc lộ 18, đường sắt Hà Nội – Lạng Sơn và Hà Nội – Quảng Ninh nối liền Bắc Ninh với các trung tâm kinh tế thương mại của khu vực phía Bắc Việt Nam, với cảng hàng không quốc tế Nội Bài và liên thông với hệ thống các trục đường quốc lộ đến với mọi miền cả nước.
Khu Công nghiệp Quế Võ II nằm cạnh quốc lộ 18, thuộc địa phận xã Ngọc Xá, huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh (tuyến đường sân bay quốc tế Nội Bài – Thành phố Hạ Long).
+ Cách thủ đô Hà Nội 55 km;
+ Cách sân bay quốc tế Nội Bài 70 km;
+ Cách cảng Cái Lân (Quảng Ninh) 90 km;
+ Cách cửa khẩu Việt Trung (Lạng Sơn) 145 km;
+ Cách cảng Hải Phòng 140 km.
Từ đó có thể thấy vị trí của Khu công nghiệp rất thuận lợi về mặt giao thông, tạo điều kiện dễ dàng cho việc vận chuyển nguyên vật liệu nhập từ địa phương khác và nước ngoài về cũng như vận chuyển sản phẩm đi các nơi tiêu thụ.
Hình 1.1 Vị trí Khu công nghiệp Quế Võ 2 1.4.4 Nguồn nhiên liệu
Nhiên liệu sử dụng là than được vận chuyển từ các mỏ than ở Quảng Ninh và các tỉnh lân cận bằng container tới nhà máy.
1.4.5 Nguồn cung cấp điện, nước
- Nguồn điện: Lấy từ trạm biến áp 220/110 kV, tổng công suất 50MVA đặt tại khu công nghiệp.
- Nguồn nước: lấy từ nhà máy nước sạch của khu công nghiệp có công suất 20 000 m 3 /ngày đêm.
- Khu công nghiệp có 2 hệ thống thoát nước: 1 hệ thống thoát nước mưa và 1 hệ thống thoát nước thải công nghiệp.
- Nước thải nhà máy sẽ được xử lý sơ bộ trước khi đưa đến nhà máy xử lý nước thải chung của khu công nghiệp có công suất 8000 m 3 /ngày đêm.
- Tại Bắc Ninh có 14 trường đại học và trung cấp nghề cung cấp lực lượng lao động
- Ngoài ra, vị trí của tỉnh gần thủ đô Hà Nội, các khu vực đông dân và thuận lợi về giao thông nên có thể dễ dàng thu hút nhân lực trong và ngoài tỉnh.
Từ tất cả các điều kiện thuận lợi trên, có thể kết luận rằng Khu công nghiệp Quế Võ
2 là địa phương phù hợp để xây dựng và phát triển nhà máy bia.
CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
Nguyên liệu
Malt đại mạch là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất bia, cung cấp lượng chất chiết chủ yếu cho nấm men chuyển hóa trong quá trình lên men Thành phần và tính chất của hạt đại mạch có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng sản phẩm.
Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên bông đại mạch có thể chia làm 2 loại: đại mạch 2 hàng và đại mạch 6 hàng Trong sản xuất bia thường sử dụng đại mạch 2 hàng vì chúng có các đặc điểm mong muốn như: hạt to, đầy đặn, vỏ trấu mỏng nên các hợp chất polyphenol và hợp chất đắng không nhiều, hàm lượng protein vừa phải… Để sản xuất malt đại mạch cần trải qua 3 giai đoạn:
- Ngâm: tăng độ ẩm đến điều kiện thích hợp để hạt nảy mẩm
- Ươm mầm: quá trình sản sinh và tích lũy enzyme
- Sấy: dừng quá trình nảy mầm để bảo tồn lượng enzyme và đưa hạt về độ ẩm thích hợp để bảo quản, ngoài ra sấy còn có tác dụng tạo màu và mùi vị cho malt góp phần tạo hương vị đặc trưng cho bia.
Vì trong nước không trồng được đại mạch nên nhà máy nhập nguyên liệu malt đại mạch từ Công ty Cổ phần Đường Man hoặc từ Đức, Úc hoặc Đan Mạch.
Bảng 2.1 Yêu cầu đối với malt đại mạch
Nhóm chỉ tiêu Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Màu sắc Màu vàng sáng, không bị mốc, sâu mọt Mùi Mùi đặc trưng của malt, không có mùi ẩm mốc hay mùi vị lạ
Chỉ tiêu vật lý Độ ẩm 4,5 – 5% Độ sạch Tỉ lệ tạp chất ≤ 0,5%
Tỉ lệ hạt gãy vỡ ≤ 0,4%
Chỉ tiêu hóa lý Độ hòa tan 76%
Thời gian đường hóa 10 – 15 phút
Hoa houblon cung cấp chất đắng và tinh dầu thơm làm cho bia có vị đắng dịu và hương thơm rất đặc trưng, ngoài ra còn tham gia vào quá trình tạo bọt và giữ bọt, đồng thời có tính kháng khuẩn giúp bảo quản bia được lâu hơn.
Các loại chế phẩm hoa houblon thường gặp là:
- Hoa cánh: hoa houblon hái về sấy nhẹ rồi ép thành bánh Loại này cho hương vị tốt nhưng hàm lượng chất đắng không cao và không bảo quản lâu được nên ít dùng.
- Hoa viên: làm từ hoa cánh nghiền thành bột, ép viên rồi sấy khô, hàm lượng chất đắng cao hơn và bảo quản được lâu hơn.
- Cao hoa: dùng phương pháp trích ly để thu lấy chất đắng và tinh dầu thơm, có hàm lượng chất đắng rất cao và bảo quản được lâu nhất nhưng hương vị không bằng hoa viên do mất đi một lượng tinh dầu trong quá trình trích ly.
Nhà máy sử dụng chế phẩm cao hoa và hoa viên với các yêu cầu như sau:
Bảng 2.2 Yêu cầu đối với chế phẩm hoa houblon phẩm Sản Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Tình trạng bao bì Đựng trong lon còn nguyên vẹn
Màu Vàng đến hổ phách
Hàm lượng kim loại nặng
Tình trạng bao bì Đựng trong túi nhôm còn nguyên vẹn
Màu Xanh lá cây nhạt
Hàm lượng α-axit (%) 5 – 15% Độ ẩm (%)