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”.
Thiết kế nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm MỤC LỤC NỘI DUNG MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT 1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ………………………………………………2 1.1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ bia giới 1.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ bia Việt Nam .3 1.2 Lý xây dựng nhà máy bia……………………………………………….4 1.3 Lựa chọn sản phẩm…………………………………………………………5 1.3.1 Bia .5 1.3.2 Bia chai .7 1.4 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy…………………………………… 1.4.1 Vùng nguyên liệu 1.4.2 Nguồn tiêu thụ 1.4.3 Giao thông vận tải 1.4.4 Nguồn nhiên liệu .10 1.4.5 Nguồn cung cấp điện, nước 10 1.4.6 Xử lý nước thải 10 1.4.7 Nguồn nhân lực .10 CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 12 2.1 Nguyên liệu……………………………………………………………… 12 2.1.1 Malt đại mạch 12 2.1.2 Hoa houblon 13 2.1.3 Nấm men 14 2.1.4 Nước 15 LÊ THỊ THANH TÂM KTTP – K59 Thiết kế nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm 2.1.5 Nguyên liệu thay .16 2.1.6 Nguyên liệu phụ trợ 17 2.2 Lựa chọn dây chuyền công nghệ………………………………………… 21 2.2.1 Nghiền .21 2.2.2 Nấu – đường hóa 23 2.2.3 Lọc dịch đường .23 2.2.4 Đun hoa 24 2.2.5 Lắng dịch đường 26 2.2.6 Làm lạnh nhanh 27 2.2.7 Lên men 28 2.2.8 Lọc bia 28 2.2.9 Bão hòa CO2 30 2.2.10 Chiết 30 2.2.11 Thanh trùng 30 2.3 Thuyết minh dây chuyền sản xuất…………………………………………32 2.3.1 Tiếp nhận xử lý nguyên liệu .33 2.3.2 Nghiền nguyên liệu 33 2.3.3 Hồ hóa .33 2.3.4 Đường hóa 34 2.3.5 Lọc dịch đường .35 2.3.6 Nấu hoa 36 2.3.7 Lắng xoáy 37 2.3.8 Làm lạnh nhanh sục khí .37 2.3.9 Chuẩn bị nấm men cho lên men 38 2.3.10 Lên men 40 2.3.11 Lọc bia 41 LÊ THỊ THANH TÂM KTTP – K59 Thiết kế nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm 2.3.12 Bão hịa CO2 ổn định .42 2.3.13 Hoàn thiện sản phẩm 43 2.3.14 Quy trình CIP 44 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÂN BẰNG SẢN PHẨM 49 3.1 Lập kế hoạch sản xuất…………………………………………………… 49 3.2 Tính tốn cân sản phẩm…………………………………………… 49 3.2.1 Tính cân sản phẩm cho 100 lít bia 50 3.2.2 Tính cân sản phẩm cho 100 lít bia chai 60 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN chọn THIẾT BỊ 70 4.1 Tính chọn thiết bị cho hệ thống xử lý vận chuyển nguyên liệu…….70 4.1.1 Silo chứa malt, gạo 70 4.1.2 Gầu tải 71 4.1.3 Máy sàng 72 4.1.4 Cân nguyên liệu .72 4.1.5 Máy nghiền malt gạo 73 4.2 Tính chọn thiết bị cho phân xưởng nấu……………………………… 73 4.2.1 Nồi hồ hóa .73 4.2.2 Nồi đường hóa 76 4.2.3 Thiết bị lọc dịch đường 78 4.2.4 Thùng trung gian 79 4.2.5 Nồi nấu hoa .80 4.2.6 Thùng lắng xoáy 83 4.2.7 Thiết bị làm lạnh nhanh 84 4.2.8 Thùng nước .84 4.2.9 Thùng chứa bã malt gạo 85 4.2.10 Hệ thống CIP phân xưởng nấu .86 LÊ THỊ THANH TÂM KTTP – K59 Thiết kế nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm 4.3 Tính chọn thiết bị cho phân xưởng lên men……………………………87 4.3.1 Tank lên men 87 4.3.2 Thiết bị nhân men giống 89 4.3.3 Thiết bị bảo quản men sữa 91 4.3.4 Máy lọc nến .92 4.3.5 Máy lọc đĩa .92 4.3.6 Thiết bị lọc tinh .92 4.3.7 Thiết bị tàng trữ bia sau bão hòa CO2 93 4.3.8 Hệ thống CIP lên men .94 4.4 Tính chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện…………………………94 4.4.1 Hệ thống chiết chai 94 4.4.2 Hệ thống chiết bock 97 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN ĐIỆN, HƠI, NƯỚC, LẠNH 100 5.1 Tính lượng sử dụng………………………………………………… 100 5.1.1 Lượng cần cấp cho nồi hồ hóa .100 5.1.2 Lượng cấp cho nồi đường hóa 102 5.1.3 Lượng cấp cho nồi nấu hoa 104 5.1.4 Lượng cấp cho thiết bị đun nóng 105 5.1.5 Lượng cấp cho phân xưởng hồn thiện 106 5.1.6 Tính lượng nhiên liệu cho nồi 107 5.2 Tính lượng lạnh sử dụng…………………………………………………107 5.2.1 Lượng nhiệt lạnh cấp cho thiết bị lạnh nhanh 107 5.2.2 Lượng nhiệt lạnh cấp cho tank lên men 108 5.2.3 Lượng nhiệt lạnh cấp cho thiết bị nhân men giống 111 5.2.4 Lượng nhiệt lạnh cung cấp để hạ nhiệt độ bia sau lọc 113 5.3 Tính lượng nước sử dụng……………………………………………… 114 LÊ THỊ THANH TÂM KTTP – K59 Thiết kế nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm 5.3.1 Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu 114 5.3.2 Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men 114 5.3.3 Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện .115 5.3.4 Lượng nước dùng cho nồi .115 5.3.5 Lượng nước dùng cho sinh hoạt 116 5.4 Tính lượng điện sử dụng…………………………………………………116 5.4.1 Tính phụ tải chiếu sáng 116 5.4.2 Tính phụ tải động lực 117 5.4.3 Xác định phụ tải tính tốn .118 5.4.4 Xác định công suất dung lượng bù 119 5.4.5 Chọn máy biến áp 120 5.4.6 Tính điện tiêu thụ hàng năm 120 CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN XÂY DỰNG 122 6.1 Chọn địa điểm xây dựng…………………………………………………122 6.1.1 Yêu cầu chung .122 6.1.2 Yêu cầu bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp 123 6.2 Tính diện tích hạng mục cơng trình………………………………….124 6.2.1 Khu vực sản xuất 124 6.2.2 Kho tàng 127 6.2.3 Các phân xưởng phụ trợ .128 6.2.4 Các cơng trình khác 128 6.2.5 Tính diện tích khu đất hệ số sử dụng .130 6.3 Thiết kế phân xưởng chính………………………………………………131 6.3.1 Kết cấu bao che .132 6.3.2 Kết cấu sàn, nền, móng, dầm, cầu thang 132 CHƯƠNG 7: TÍNH KINH TẾ 134 LÊ THỊ THANH TÂM KTTP – K59 Thiết kế nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm 7.1 Chi phí mua sắm tài sản cố định 134 7.2 Chi phí năm 139 7.3 Tính giá thành sản xuất sản phẩm 145 7.4 Tính giá bán sản phẩm 145 7.5 Doanh thu thu nhập 146 7.6 Lợi nhuận 147 7.7 Đánh giá dự án thời gian hoàn vốn 149 CHƯƠNG 8: VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG………………………………… 150 8.1 Vệ sinh 150 8.1.1 Vệ sinh cá nhân……………………………………………………………………150 8.1.2 Vệ sinh thiết bị nhà xưởng……………………………………………………….150 8.2 An tồn lao động…………………………………………………………….151 8.2.1 Chống khí độc nhà máy ………………………………………………… 151 8.2.2 Chống ồn rung động ………………………………………………………… 151 8.2.3 An toàn vận hành thiết bị……………………………………………………151 8.2.4 An tồn điện……………………………………………………………………151 8.2.5 Phịng cháy chữa cháy………………………………………………………… .152 KẾT LUẬN………………………………………………………………………… 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… 155 LÊ THỊ THANH TÂM KTTP – K59 Thiết kế nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, bia loại nước giải khát khơng cịn xa lạ với hầu hết quốc gia giới Khởi đầu từ 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 phát triển rực rỡ cho đời sản phẩm đa dạng phong phú chủng loại Tại Việt Nam, bia định nghĩa sau: “Bia loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, làm từ nguyên liệu malt đại mạch, houblon, nấm men nước.” Về mặt cảm quan, bia có mùi vị thơm ngon đặc trưng malt hoa houblon, uống vào có cảm giác mát sảng khoái Về dinh dưỡng, lít bia chất lượng trung bình cung cấp khoảng 400 - 450 kcal Bia có độ cồn thấp (3-8%), ngồi bia chứa nhiều chất bổ dưỡng đạm, gluxit, vitamin B1, B2, PP… Uống bia với lượng thích hợp khơng có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà cịn giảm mệt mỏi Ngày mức sống người dân dần cải thiện, thêm vào nhờ tiến khoa học công nghệ nên giá thành sản xuất bia giảm dần, đó, bia trở thành thức uống ngày phổ biến giới nói chung Việt Nam nói riêng Có thể thấy sản xuất bia đem lại nguồn thu quan trọng cho ngân sách Nhà nước có nhiều tiềm phát triển Vì việc xây dựng nhà máy bia cần thiết để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Là sinh viên ngành Kỹ thuật thực phẩm Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, chương trình học chúng em thầy cô giảng dạy lý thuyết cập nhật kiến thức công nghệ ngành Bia kiến thức để thiết kế nên nhà máy thực phẩm Vì vậy, xuất phát từ nhu cầu thực tế kiến thức học, đồ án này, em chọn đề tài “Xây dựng nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm đặt khu cơng nghiệp Quế Võ II, tỉnh Bắc Ninh” LÊ THỊ THANH TÂM KTTP – K59 Thiết kế nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT 1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ 1.1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ bia giới Sản lượng (triệu hl) Theo báo cáo Tập đoàn Barth – Hass giai đoạn 2016 – 2017 cho thấy: Sản lượng bia toàn giới năm 2016 giảm 3,5 triệu hectolit (0,2%) so với năm 2015 Như vậy, khoảng vài năm gần sản lượng bia giới có xu hướng liên tục giảm 1975 1972 1970 1965 1962 1962 1961 1960 1957 1955 1950 1945 2012 2013 2014 2015 2016 Năm Nguồn: Barth Report 2016 – 1017 Hình 1.1 Sản lượng bia tồn giới qua năm Trong quốc gia, Trung Quốc, Mỹ, Brazil, Mexico Đức nước sản xuất bia lớn nhất, đóng góp 52% sản lượng bia tồn cầu vào giai đoạn bão hòa Cụ thể là: So với năm 2015 sản lượng bia năm 2016 Trung Quốc giảm 3,7%; Mỹ giảm 0,7%; Brazil giảm 3,8% Tính theo khu vực Châu Á đứng đầu sản lượng, chiếm 33% tổng sản lượng bia toàn giới giảm 1,5% so với năm 2015 Châu Âu Châu Phi có mức tăng 0,5% 1,5% LÊ THỊ THANH TÂM KTTP – K59 Thiết kế nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm Cùng với sản lượng Châu Á vùng tiêu thụ bia nhiều Đây năm thứ liên tiếp Châu Á giữ vị trí đứng đầu lượng tiêu thụ giảm 1,6% so với năm trước Trong khu vực có Trung Nam Mỹ, Châu Phi Trung Đơng có lượng tiêu thụ tăng Sản lượng tiêu thụ lớn khu vực lý giải dân số đơng, tính theo lượng tiêu thụ bình qn đầu người vị trí đứng đầu lại thuộc quốc gia phát triển Nguồn: Statista Hình 1.2 Top 10 nước đứng đầu lượng tiêu thụ bia bình quân đầu người năm 2015 1.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ bia Việt Nam Trái với xu hướng giảm sản lượng nhiều cường quốc bia giới, năm gần ngành bia Việt Nam phát triển mạnh mẽ tác động nhiều yếu tố tăng trưởng kinh tế, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư, tỷ lệ dân số trẻ cao… Theo thống kê Bộ Công thương, sản lượng bia Việt Nam năm 2016 3,788 tỷ lít, nằm top 10 quốc gia có sản lượng bia lớn giới LÊ THỊ THANH TÂM KTTP – K59 Thiết kế nhà máy bia suất 50 triệu lít/năm Năm 2017 sản lượng bia đạt tỷ lít Bình qn người Việt uống 42 lít bia/năm số tiếp tục tăng lên Hiện nước có khoảng 119 sở sản xuất bia với suất trung bình khoảng 20 – 50 triệu lít/năm Các nhà máy có suất cao tập trung chủ yếu tỉnh thành phố lớn Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Nghệ An, Bình Dương… Trong số 3,7 tỷ lít 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 doanh nghiệp có vốn đầu tư nước gồm Heineken, Carlsberg số thương hiệu khác đạt 1,428 tỷ lít, tăng 15,7% so với năm 2015 Ngoài ra, số thương hiệu nội khác có quy mơ nhỏ thị trường tiêu thụ chủ yếu khu vực địa phương đặt nhà máy tỉnh lân cận Với thị phần sản lượng chiếm 40%, Sabeco đứng vị số thị trường Việt Nam Tuy nhiên, với việc bán 50% cổ phần Sabeco cho Công ty Thai Beverage vào tháng 12 năm 2017 vừa qua xuất diễn biến thị trường bia Việt 1.2 Lý xây dựng nhà máy bia Theo số liệu Tổng cục Thống kê, năm ngành Đồ uống đóng góp cho Nhà nước khoảng 35 000 tỷ đồng, chiếm 3% ngân sách nhà nước, ngành Bia đóng góp lớn Ngồi xây dựng nhà máy bia có khả thu hồi vốn cao giúp giải việc làm cho nhiều lao động Định hướng phát triển ngành bia đầu tư xây dựng nhà máy với công nghệ thiết bị đại, không ngừng cải tiến với quy mơ từ 50 triệu lít/năm trở lên, sản xuất loại bia cao cấp với mức giá cạnh tranh Sản xuất bia Việt Nam tiềm phát triển lớn sản lượng mức tiêu thụ hàng năm không ngừng tăng lên So với mức tiêu thụ bình quân đầu người số nước giới lên đến 100 lít/năm mức tiêu thụ người Việt Nam cịn cao Số lượng sở sản xuất bia khơng nhiên có nhiều sở quy mơ nhỏ, trình độ cơng nghệ chưa cao chủ yếu sản xuất sản phẩm tương tự với thương hiệu phổ biến Trong đó, lượng tiêu thụ ngày tăng cao tới mức độ xu người tiêu dùng ý đến đa dạng sản phẩm, tìm kiếm dịng bia phù hợp cho nhiều đối tượng, có nhiều hương vị lạ, dễ uống… Có thể LÊ THỊ THANH TÂM KTTP – K59