Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng với năng suất 18 000 tấn sản phẩm năm

1 LỜI MỞ ĐẦU  Cùng với phát triển kinh tế giới, Việt nam dần vươn lên tự khẳng định mình, đời sống vật chất tinh thần người dân không ngừng nâng cao Với quan điểm ăn no, mặc ấm khơng cịn mà thay vào khơng ăn ngon mà cịn mặc đẹp Để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng ngành cơng nghiệp nói chung cơng nghệ thực phẩm nói riêng khơng ngừng hồn thiện cho đời sản phẩm phong phú đa dạng chủng loại, có bia - đồ uống ưa chuộng hầu giới, mà nguyên liệu để sản xuất bia malt Malt sản phẩm chế biến từ hạt hòa thảo đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngơ, … sau nẩy mầm điều kiện nhiệt độ độ ẩm nhân tạo xác định Malt loại bán thành phẩm giàu chất dinh dưỡng: chứa 16÷18% chất phân tử dễ hịa tan, chủ yếu đường đơn giản, dextrin bậc thấp, axit amin, chất khống, nhóm vitamin đặc biệt có hệ enzim phong phú, chủ yếu amylaza proteaza Malt đại mạch tác nhân đường hóa mà cịn ngun liệu để sản xuất loại bia Ngồi malt cịn dùng để chế biến loại thực phẩm có chất lượng cao bột dinh dưỡng cho trẻ em, loại đồ uống tổng hợp cho người già phụ nữ có thai, tác nhân dịch hóa sản xuất cồn từ tinh bột, Để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng nước ta hàng loạt nhà máy bia mọc lên, nhà máy sản xuất malt lại ít, ngun liệu phải nhập từ nước nên kéo theo giá thành sản phẩm tăng cao Trước tình hình đó, việc thiết kế xây dựng nhà máy sản xuất malt cần thiết, em giao đề tài: “ Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng với suất 18.000 sản phẩm/ năm” CHƯƠNG LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 1.1 Tính cần thiết phải xây dựng: Trước phát triển kinh tế đời sống người ngày nâng cao, nhu cầu sử dụng sản phẩm thực phẩm lớn đa dạng Vì hàng loạt nhà máy thực phẩm mọc lên nhà máy bánh kẹo, nhà máy bia, nhà máy nước giải khát, … Trong nhà máy sản xuất bia ngày mở rộng tăng suất để phục vụ nhu cầu ngày tăng người tiêu dùng Nguyên liệu để sản xuất bia malt đại mạch với khí hậu nước ta khơng thích hợp cho việc trồng đại mạch, xứ sở chúng từ nước Tây Âu Chính mà phải nhập malt từ nước nên giá thị trường sản phẩm tăng lên Mặt khác, Việt Nam thành viên tổ chức WTO nên vấn đề chất lượng giá quan trọng phải chịu cạnh tranh lớn, gây nhiều khó khăn cho nhà thực phẩm Bởi lẻ để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, sản xuất sản phẩm tốt có giá thành hợp lý giải pháp tốt có nguồn cung cấp nguyên liệu chất lượng rẻ tiền Chính việc xây dựng nhà máy sản xuất malt vàng cần thiết Ngoài ra, việc xây dựng nhà máy sản xuất malt mang lại nhiều ý nghĩa kinh tế: góp phần làm tăng ngân sách nhà nước giải công ăn việc làm cho người lao động hạn chế thất nghiệp góp phần giảm thiểu tệ nạn xã hội Sau nghiên cứu khả cung cấp nguồn nguyên liệu đại mạch yếu tố ảnh hưởng đến việc lắp đặt, thi công, hoạt động, khả thu hồi vốn, lãi, em định chọn vị trí đặt nhà máy khu cơng nghiệp Hồ Khánh, thành phố Đà Nẵng 1.2 Cơ sở thiết kế: 1.2.1 Đặc điểm tự nhiên: Đà Nẵng thành phố lớn nước trung tâm miền Trung với hướng gió chủ đạo Đơng Nam Khí hậu chia làm hai mùa: mùa nắng từ tháng đến tháng 8, mùa mưa từ tháng đến tháng 12, nhiệt độ trung bình 26 0C, nhiệt độ nóng năm 370C, độ ẩm tương đối khơng khí 77% Khu cơng nghiệp Hịa Khánh có vị trí thuận lợi: gần đường quốc lộ 1A, gần trung tâm thành phố có điều kiện thuận lợi giao thơng, có nhiều cảng, sân bay quốc tế, … đồng thời trung tâm để cung cấp nguyên liệu cho nhà máy bia như: bia Larger, bia Larue, bia Huda, bia Dung Quất, bia Qui Nhơn, … Vì với điều kiện khí hậu địa thế, việc thiết kế xây dựng nhà máy sản xuất malt hợp lý 1.2.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu: Đối với nhà máy thực phẩm nói chung sản xuất malt nói riêng việc cung cấp ngun liệu quan trọng, phải có nguồn cung cấp nguyên liệu ổn định Đại mạch loại không thích hợp với khí hậu nước ta, trồng thử nghiệm số vùng Cao Bằng, Sơn La Vì nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy nhập từ nước Tây Âu Với hệ thống giao thông thành phố hệ thống cầu cảng lớn, sân bay quốc tế, … việc nhập vận chuyển nguyên liệu thuận tiện nhanh chóng 1.2.3 Nguồn cung cấp điện: Trong nhà máy sử dụng điện để vận hành thiết bị, chiếu sáng, phục vụ cho sinh hoạt, … Nguồn điện cung cấp cho nhà máy hoạt động lấy từ mạng điện quốc gia thông qua trạm biến áp khu vực từ 500KW xuống cịn 220/380V Ngồi để đảm bảo cho nhà máy hoạt động liên tục chủ động sản xuất, nhà máy lắp đặt thêm máy phát điện dự phòng 1.2.4 Nguồn cung cấp hơi: Với suất 18.000 sản phẩm/năm việc vận hành số thiết bị nhà máy (đặc biệt hệ thống sấy malt) cần sử dụng lượng lớn Vì nhà máy cần đặt lị với cơng suất hợp lý Nước dùng cho lò phải đảm bảo tiêu hóa lý cần thiết để vừa kéo dài tuổi thọ lò vừa đảm bảo an tồn cho cơng nhân vận hành Trước vào lị nước phải xử lí qua hệ thống riêng 1.2.5 Nguồn cung cấp nhiên liệu: Nguồn nhiên liệu mà nhà máy sử dụng dầu DO, FO, xăng, nhớt, dầu diezen, … cung cấp công ty xăng dầu khu vực 1.2.6 Nguồn cung cấp nước: Nước đóng vai trị quan trọng nhà máy, dùng vào nhiều mục đích khác nhau, phục vụ cho nhiều cơng đoạn khác Vì khu vực Hịa Khánh có nhà máy nước Thủy Tú với công suất 140.000m 3/ngày đêm phục vụ cho dân cư Hòa Khánh vùng lân cận đồng thời phục vụ cho khu cơng nghiệp Hịa Khánh có nhà máy cần đặt Ngồi để đảm bảo cho việc sản xuất liên tục nhà máy cần đào thêm giếng nước phải xử lý trước đưa vào sản xuất Tùy thuộc vào mục đích sử dụng cơng đoạn mà u cầu chất lượng nước khác nhau, nhà máy có khu vực xử lý nước 1.2.7 Vấn đề thoát nước: Nhà máy đặt gần biển nên thuận lợi cho việc nước Tồn nước thải nhà máy đưa qua hệ thống xử lý nước thải cho thoát biển Nhưng phải đảm bảo nước khơng gây nhiễm mơi trường; hệ thống nước tốt, khơng ứ đọng gây ảnh hưởng đến nhà máy khu vực xung quanh 1.2.8 Giao thông vận tải: Đà Nẵng thành phố phát triển mạnh ngày cơng nghiệp hóa, đại hóa, đáp ứng đầy đủ yêu cầu giao thông vận tải Với hệ thống đường (nằm tuyến hành lang kinh tế Đông Tây với đường quốc lộ 1A chạy qua), đường thủy, đường sắt liên kết chạy từ Bắc vào Nam đồng thời có sân bay quốc tế thuận lợi cho việc vận chuyển, nhập nguyên liệu hay xuất sản phẩm Mà khu cơng nghiệp Hịa Khánh khơng nằm xa trung tâm thành phố nên việc lại, vận chuyển thuận lợi 1.2.9 Nguồn nhân lực: Nguồn nhân lực dồi dào, dân cư thành phố thu hút nguồn lao động từ khu vực lân cận như: Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Huế, … Đặc biệt nguồn nhân lực đào tạo với chất lượng cao trường Đại học Cao đẳng, Trung cấp hay trường nghề Đà Nẵng khu vực nói Với đội ngũ công nhân cán chất lượng cao góp phần nâng cao suất cho nhà máy, đem lại hiệu kinh tế cao 1.2.10 Thị trường tiêu thụ: Đà Nẵng ngày phát triển đời sống người dân ngày nâng cao, nhu cầu tiêu dùng ngày lớn, Đà Nẵng trở thành thị trường hấp dẫn nhà đầu tư Các cở sở, chi nhánh sản xuất bia ngày mọc lên nhiều - nguồn tiêu thụ sản phẩm nhà máy malt, malt cung cấp làm nguyên liệu cho nhà máy bia tỉnh lân cận Qua phân tích trên, em thấy việc xây dựng nhà máy sản xuất malt khu cơng nghiệp Hịa Khánh với suất hoàn toàn hợp lý kinh tế Việc xây dựng nhà máy giải việc làm cho người dân thành phố mà tỉnh lân cận, góp phần tăng ngân sách nhà nước đồng thời đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, đưa thành phố Đà Nẵng lên tầm cao CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ CHẤT HỖ TRỢ KỸ THUẬT Nguồn nguyên liệu để sản xuất malt vàng đại mạch - nhập từ nước Tây Âu, ngồi q trình sản xuất cịn sử dụng chất hỗ trợ kỹ thuật 2.1 Đại mạch: Đại mạch giống gieo trồng thuộc nhóm thực vật có hạt, phân nhóm bì tử, lớp mầm, họ lúa mỳ Có nguồn gốc từ Iran chịu rét khỏe trồng nhiều vùng ơn đới, với khí hậu nước ta việc trồng lúa mạch khơng thích hợp nên nguyên liệu đại mạch nhập từ nước ngồi Chu kì sinh sản hạt đại mạch từ 100÷120 ngày, hoa đại mạch nằm phần kết thành bông, gồm phận: trục bơng gié Gié Hình 2.1: Cây đại mạch thực chất hạt đính trực tiếp vào trục Tuỳ vào số hàng mà ta có đại mạch hai hàng hay đại mạch đa hàng Trong công nghiệp sản xuất bia dùng chủ yếu đại mạch hai hàng, dấu hiệu đặc trưng chúng hình dạng hạt cân đối 2.1.1 Cấu tạo hạt đại mạch: Xét theo quan điểm thực vật học, hạt đại mạch loại hạt giống bình thường giống hạt loại Hạt đại mạch bao gồm phận chính: vỏ, nội nhũ phôi 2.1.1.1 Vỏ: Hầu hết hạt loại đại mạch bao bọc bên lớp vỏ trấu, có số đại mạch khơng có lớp vỏ này, loại đại mạch khơng dùng để sản xuất bia Vỏ trấu hình thành từ đài hoa, đài hoa công cụ để bảo vệ quan bên hạt trình hình thành chuyển hóa Ở đại mạch hai hàng, vỏ trấu hạt mỏng mềm mại, cịn đại mạch đa hàng vỏ trấu dày thơ Thành phần hóa học vỏ trấu chủ yếu xenlluloza kết chặt lại nhờ chất khoáng linhin Dưới lớp vỏ trấu lớp vỏ cấu tạo từ lớp tế bào, với cấu trúc lớp vỏ dai bền vững Dưới lớp vỏ lớp vỏ hạt bao gồm lớp tế bào: lớp dày, lớp trong suốt Lớp vỏ hạt có vai trò màng bán thấm: cho nước thấm vào bên hạt đồng thời giữ chất hòa tan hạt khơng cho thấm ngồi Trong loại vỏ vỏ trấu cấu tử chiếm trọng lượng vỏ nhiều Vỏ trấu chiếm 7÷8% đại mạch hai hàng có chất lượng cao, cịn đại mạch đa hàng chiếm 10÷11% Trọng lượng vỏ chiếm 10,5÷13% trọng lượng hạt, vỏ hạt thành phần khơng có giá trị dinh dưỡng 2.1.1.2 Nội nhũ: Đây thành phần lớn đồng thời phần có giá trị hạt đại mạch Phần ngồi nội nhũ, tiếp giáp với lớp vỏ hạt lớp alơron Giống đại mạch khác lớp alơron khác Ở đại mạch hai hàng lớp alơron bao gồm hai lớp tế bào, đại mạch đa hàng số lớp tế bào nhiều Lớp alơron giàu protein, chất béo, đường, xenlluloza, pentozan, vitamin chất tro Dưới lớp alơron phần nội nhũ thật hạt, gồm tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy hạt tinh bột, protein, xenlluloza, chất béo, tro đường 2.1.1.3 Phôi: Phơi chiếm khoảng 2,5÷5% so với trọng lượng hạt Phơi có vai trị quan trọng khơng sống lưu truyền mà cơng nghệ sản xuất bia, coi phần sống hạt Trong công nghệ sản xuất malt, đại mạch nẩy mầm tức hoạt động phát triển phôi để trở thành malt Trong giai đoạn nẩy mầm hệ enzyme hạt hoạt hoá chúng cắt số hợp chất dinh dưỡng cao phân tử để trở thành phân tử nhỏ Một phần hợp chất thấp phân tử ni non, phần cịn lại tồn hạt để sau biến thành chất hòa tan dịch đường Nếu thiếu phơi sở lý thuyết trình sản xuất malt coi sụp đổ Phần tiếp giáp phôi nội nhũ ngù Ngù màng bán thấm cho phép chất hòa tan từ nội nhũ thấm qua để chuyển phơi nước từ phía phơi vào nội nhũ 2.1.2 Thành phần hóa học đại mạch: Thành phần hóa học đại mạch phức tạp, phụ thuộc vào giống đại mạch, điều kiện đất đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác điều kiện bảo quản 2.1.2.1 Nước (thủy phần): Nước ảnh hưởng lớn đến trình vận chuyển bảo quản hạt đại mạch Nếu hàm cao kích thích q trình hơ hấp tự bốc nóng hạt dẫn đến tổn thất chất khơ q trình bảo quản Mặt khác, thủy phần cao mức tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, mà đại mạch có thủy phần cao làm tăng chi phí vận chuyển dẫn đến khơng kinh tế 2.1.2.2 Gluxit: Gluxit bao gồm nhóm: monosaccharide, disaccharide, trisaccharid polysaccharide - Monosaccharid đại mạch bao gồm: glucoza fructoza - Disaccharid bao gồm: saccharoza maltoza - Trisaccharid: thành phần đường rafinoza - Polysaccharid hợp phần chiếm nhiều thành phần gluxit hạt đại mạch Chúng bao gồm: tinh bột, xenlluloza, pentozan, amilan hợp chất dạng keo Tinh bột: Tinh bột thành phần chiếm tỷ lệ cao, nửa khối lượng chất khô hạt đại mạch tinh bột, giống đại mạch có chất lượng cao lên đến 70% Trong cơng nghệ sản xuất malt tinh bột nguồn cung cấp thức ăn dự trữ cho phơi, cịn cơng nghệ sản xuất bia tinh bột nguồn cung cấp chất hòa tan cho dịch đường trước lúc lên men Tinh bột tồn dạng khối lập thể, có kích thước bé gọi “hạt tinh bột” Hạt kích thước to có đường kính khoảng 20÷30μm, hạt kích thướcm, hạt kích thước nhỏ có đường kính khoảng 2÷10 μm, hạt kích thướcm chúng phân bố chủ yếu nội nhũ phần phơi Thành phần hóa học tinh bột bao gồm amylaza amylopectin, hai cấu tử khác cấu tạo phân tử, tính chất lý học hóa học Trong mơi trường giàu nước, tinh bột bị thủy phân hệ enzim amylaza để tạo thành dextrin, đường maltoza, glucoza số oligosaccharide khác Sự thủy phân tinh bột enzim amylaza đóng vai trị quan trọng cơng nghệ sản xuất malt phản ứng có tính chất tảng để xây dựng nên sở lý thuyết trình ngâm, ươm mầm sấy malt Xenlluloza: Xenlluloza hạt đại mạch chủ yếu phân bố lớp vỏ trấu chiếm khoảng 20% chất khô vỏ Xenlluloza cấu tạo từ 2000÷10000 gốc đường glucoza, xếp thành mạch dài, xoắn lại thành chùm Do có cấu trúc nên xenlluloza dai khó bị phân cắt mơi trường bình thường Hemixenlluloza: Hemixenlluloza thành phần chủ yếu để tạo nên thành tế bào Dưới tác dụng nhóm enzim sitaza, bị thủy phân thành hexoza pentoza, trình thủy phân gọi sitoliza Quá trình đóng vai trị quan trọng giai đoạn ươm mầm bước “đột phá” để enzim khác xâm nhập vào bên tế bào Các hợp chất pectin chất dạng keo: Các hợp chất pectin phân bố thành tế bào để tạo màng trung gian, hợp chất pectin protopectin chiếm tỷ lệ cao Các hợp chất pectin có chất hydratcacbon bị thủy phân cho sản phẩm đường đơn galactoza xiloza 10 Saccharid thấp phân tử: Saccharid hạt chủ yếu số đường đơn đường kép Cấu tử chiếm tỷ lệ cao đường saccharoza (1,8% khối lượng chất khô hạt), phân bố nhiều phơi; cịn hàm lượng đường glucoza fructoza khơng đáng kể (0,3÷0,4%) Tuy loại đường đơn giản hạt đại mạch không nhiều chúng đóng vai trị quan trọng phát triển phôi, đặc biệt giai đoạn đầu trình ươm mầm 2.1.2.3 Các hợp chất chứa nitơ: Hàm lượng hợp chất chứa Nitơ đại mạch khoảng 9÷11% so với khối lượng chất khô hạt Protit: Protit hạt phân bố chủ yếu lớp alơron phôi, phần nhỏ lớp tế bào bao quanh nội nhũ Sự thủy phân protit trình quan trọng cơng nghệ sản xuất malt bia, sản phẩm thủy phân chúng đóng vai trị định tiến trình cơng nghệ Protit đại mạch chia thành nhóm: protit đơn giản (protein) protit phức tạp (proteid) Trong nhóm protein, đại diện tiêu biểu leukozin, edestin, hodedin glutelin Proteid hợp chất tạo thành từ phân tử có chất protein phân tử khác có chất phi protein Đại diện tiêu biểu nhóm nucleoproteid, lipoproteid, glucoproteid phosphoproteid Đặc điểm chung proteid hòa tan hịa tan khơng bền vững Các hợp chất chứa nitơ phi protit: Nhóm hợp chất có đại diện tiêu biểu albumoza, peptone, peptit, polypeptide axit amin Các chất có vai trị quan trọng công nghệ sản xuất bia