Đồ án tốt nghiệp thiết kế nhà máy bia năng suất 50 triệu lít

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 .2 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 1.4 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy…………………………………… 1.4.1 Vùng nguyên liệu .8 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 TOÁN 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 hoàn 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 cơng 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 cơng nghệ sản xuất bia ngày nayđã 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 khối 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 công 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 1975 Theo báo cáo Tập đoàn 1970 Barth – Hass 19651962 1962 1961 giai đoạn 2016 – 1960 1957 2017 cho thấy: Sản lượng bia 1955 toàn giới năm 1950 2016 giảm 3,5 triệu hectolit 1945 2012 2013 2014 2015 2016 (0,2%) so với Năm năm 2015 Như vậy, khoảng vài năm gần sản lượng bia giới có xu hướng liên tục giảm Sản lượng (triệu hl) 1972 Nguồn: Barth Report 2016 – 1017 Hình 1.1 Sản lượng bia toàn 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 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 ngồi gồm Heineken, Carlsberg số thương hiệu khác đạt 1,428 tỷ lít, tăng 15,7% so với năm 2015 Ngồi 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