đồ án tốt nghiệp thiết kế nhà máy sản xuất bia hơi và bia chai năng suất 50 triệu lít năm

Nhiều nhà máy trên Thế gi i nói chung, ớ ởViệt Nam nói riêng đã được mở rộng sản xuất và xây dựng thêm để kịp thời đáp ứng nhu c u này... Mỹ là một nước phát triển, qui mô sản xuất lớn 5

1

Trần Thị Hà – MSSV:20174615

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

năng suất 50 triệu lít/năm

TRẦN THỊ HÀ

ha.tt174615@sis.hust.edu.vn Ngành K thuỹ ật thực ph m ẩ

MỤC L C Ụ

L I M Ờ Ở ĐẦ 10 U

CHƯƠNG 1 : LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KĨ THUẬ T 11

1.1 Tổng quan v ngành công nghi p s n xu t bia trên th gi 11ề ệ ả ấ ế ới 1.2 Tình hình s n xu t và tiêu th bia ả ấ ụ ở Việt Nam 11

1.3 Định hướng phát triển nền công nghiệp bia tại Vi t Nam 13ệ 1.4 Chọn năng s ất, lo i biau ạ 13

1.4.1 Bia hơi 16

1.4.2 Bia chai 17

1.5 Lựa chọn địa điểm xây d ng nhà máy 18ự 1.5.1 Vùng nguyên li u 19ệ 1.5.2 Th ị trường tiêu th s n ph m 19ụ ả ẩ 1.5.3 Ngu n cung cồ ấp điện, nước, lạnh 19

1.5.4 Ngu n cung c p nhiên li u 20ồ ấ ệ 1.5.5 Ngu n nhân l c 20ồ ự 1.5.6 Giao thông v n t i 20ậ ả 1.5.7 V ệ sinh môi trường, xử lý nước thải 20

CHƯƠNG 2 : CH ỌN PHƯƠNG PHÁP SẢ N XUẤT VÀ THUY T MINH DÂY CHUY N CÔNG NGH Ế Ề Ệ 21

2.1 Ch n nguyên li u 21ọ ệ 2.1.1 Malt đại mạch 21

2.1.2 Nguyên li u thay th 22ệ ế 2.1.3 Hoa houblon 23

2.1.4 Nước 25

2.1.5 Men 26

2.1.7 Nguyên li u phệ ụ trợ khác 27

2.2 Lựa chọn dây chuy n công ngh 27ề ệ 2.2.1 Nghi n nguyên li u 27ề ệ 2.2.2 H hóa, dồ ịch hóa và đường hóa 29

2.2.3 Lọc – ửa bã r 30 2.2.4 N u dấ ịch đường v i hoa houblon 31ớ 2.2.5 L ng xoáy 33ắ 2.2.6 Làm l nh nhanh 33ạ

3

Trần Thị Hà – MSSV:20174615

2.2.7 Lên men 342.2.8 L c bia 35ọ2.2.9 Bão hòa CO 362

2.2.10 Thanh trùng 362.3 Thuy t minh quy trình s n xu t 37ế ả ấ2.3.1 Ti p nh n và b o qu n nguyên li u 39ế ậ ả ả ệ2.3.2 Nghi n nguyên li u 39ề ệ2.3.3 H hóa và d ch hóa 39ồ ị2.3.4 Đường hóa 402.3.5 Lọc dich đường 412.3.6 N u hoa houblon 42ấ2.3.7 L ng xoáy 43ắ2.3.8 Làm l nh nhanh và sạ ục khí 432.3.9 Chu n b n m men cho lên men 44ẩ ị ấ2.3.10 Lên men 462.3.11 L c bia 47ọ2.3.12 Bão hòa CO và 2 ổn định 482.3.13 Hoàn thi n s n ph m 48ệ ả ẩ

BẰNG S N PH M Ả Ẩ 533.1 L p k hoậ ế ạch sản xu t 53ấ3.2 Tính cân b ng s n phằ ả ẩm 533.2.1 Tính cân b ng s n phằ ả ẩm cho 100 lít bia hơi 543.2.2 Tính cân b ng s n ph m cho 100 lít bia chai 62ằ ả ẩCHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 704.1 Tính và ch n thi t b ọ ế ị cho hệ thống x lý và v n chuy n nguyên li u 70ử ậ ể ệ4.1.1 Tính xilo malt và g o 70ạ4.1.2 Xích t i nguyên li u t ả ệ ừ đáy silo lên gầu tải 714.1.3 G u t i 71ầ ả4.1.4 Máy sàng 724.1.6 Cân nguyên li u 73ệ4.1.5 Máy nghi n malt và g o 74ề ạ4.2 Tính và ch n thi t b ọ ế ị cho phân xưởng n u 75ấ

4.2.1 N i h hóa 75ồ ồ

4.2.2 Nồi đường hóa 77

4.2.3 Thi t b lế ị ọc dịch đường 79

4.2.4 Thùng trung gian 80

4.2.5 N i n u hoa 81ồ ấ 4.2.6 Nồi lắng xoáy 83

4.2.7 Thi t b làm l nh nhanh 84ế ị ạ 4.2.8 Thùng nước 85

4.2.9 Thùng ch a bã malt và g o 85ứ ạ 4.2.10 H ệ thống CIP phân xưởng n u 86ấ 4.2.11 Bơm 86

4.3 Tính và ch n thi t b ọ ế ị cho phân xưởng lên men 87

4.3.1 Tank lên men 87

4.3.2 Thi t b nhân men gi ng 90ế ị ố 4.3.3 Thi t b b o qu n men s a 91ế ị ả ả ữ 4.3.4 Máy lọc nến 92

4.3.5 Máy lọc đĩa 93

4.3.6 Thiết bị lọc tinh 93

4.3.7 Thi t b tàng tr bia sau bão hòa CO2 94ế ị ữ 4.3.8 H ệ thống CIP lên men 95

4.3.9 Bơm 95

4.4 Tính và ch n thi t b ọ ế ị cho phân xưởng hoàn thi n 96ệ 4.4.1 H ệ thống chi t chai 96ế 4.4.2 H ệ thống chi t bock 101ế CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN ĐIỆN, HƠI, NƯỚ C, LẠNH 104 5.1 Tính lượng hơi sử dụng 104

5.1.1 Lượng hơi cần cấp cho nồi hồ hóa 104

5.1.2 Lượng hơi cấp cho nồi đường hóa 106

5.1.3 Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa 107

5.1.4 Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng 109

5.1.5 Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện 109

5.1.6 Tính lượng nhiên liệu cho nồi hơi 110

5.2 Tính lượng lạnh sử dụng 110

5

Trần Thị Hà – MSSV:20174615

5.2.1 Lượng nhiệ ạt l nh cấp cho thiết bị lạnh nhanh 110

5.2.2 Lượng nhiệt lạnh cấp cho tank lên men 111

5.2.3 Lượng nhiệ ạt l nh cấp cho thiết bị nhân men giống 113

5.2.4 Lượng nhiệ ạt l nh cung cấp để hạ nhiệt độ bia sau lọc 115

5.3 Tính lượng nước sử dụng 116

5.3.1 Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu 116

5.3.2 Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men 116

5.3.3 Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện 117

5.3.4 Lượng nước dùng cho nồi hơi 117

5.3.5 Lượng nước dùng cho sinh hoạt 118

5.4 Tính lượng điện sử dụng 118

5.4.1 Tính ph t i chi u sáng 118ụ ả ế 5.4.2 Tính ph tụ ải động l c 119ự 5.4.3 Xác định phụ tải tính toán 120

5.4.4 Xác định công suất và dung lượng bù 120

5.4.5 Ch n máy bi n áp 121ọ ế 5.4.6 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 121

CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN XÂY DỰNG .123

6.1 Chọn địa điểm xây d ng 123ự 6.2 Thiết kế ố b trí m t b ng 123ặ ằ 6.2.1.B trí các h ng mố ạ ục công trình 123

6.2.2 Kết cấu bao che 123

6.2.3 Kết cấu d m, sàn, n n, móng, c u thang 124ầ ề ầ 6.3 Tính toán các h ng mạ ục công trình 125

6.3.1 Khu vực sản xu t chính 125ấ 6.3.2 Kho tàng 127

6.3.3 Các phân xưởng phụ trợ sản xuất 128

6.3.4 Các công trình khác 129

6.4 Tính toán và đánh giá các thông số xây dựng 132

CHƯƠNG 7 : TÍNH KINH TẾ 134

7.1 Chi phí mua s m tài s n c ắ ả ố định 134

7.1.1 Tính vốn đầu tư cho xây dựng công trình 134

7.1.2 Tính vốn đầu tư cho thiết bị 135

7.1.3 Tính vốn đầu tư cho phương tiện vận tải 138

7.2 Khấu hao tài sản cố định 139

7.3 Chi phí cho từng năm 139

7.3.1 Chi phí cho nguyên li u chính 139ệ 7.3.2 Chi phí v t li u 140ậ ệ 7.3.3 Chi phí nhiên liệu 140

7.3.4 Chi phí tiền lương 141

7.4 Tính giá thành sản xuất sản phẩm 143

7.5 Tính giá bán s n ph m 144ả ẩ 7.6 Doanh thu và thu nh p 144ậ 7.6.1 Doanh thu c a bia 144ủ 7.6.2 Các thu nh p khi bán ph ậ ụ phẩm c a nhà máy 145ủ 7.6 L i nhu n 146ợ ậ 7.7 Đánh giá dự án và thời gian hoàn vốn 147

CHƯƠNG 8 : VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘ NG 147

8.1 V sinh 147ệ 8.1.1 V sinh cá nhân 147ệ 8.1.2 V sinh thi t b ệ ế ị nhà xưởng 147

8.2 An toàn lao động 148

8.2.1 Chống khí độc trong nhà máy 148

8.2.2 Ch ng ố ồn và rung động 148

8.2.3 An toàn khi v n hành thiậ ết bị 148

8.2.4 An toàn v ề điện 149

8.2.5 Phòng cháy ch a cháy 149ữ K T LU N Ế Ậ 150

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả 151

7

Trần Thị Hà – MSSV:20174615

DANH M C B Ụ ẢNG

B ng 1.1: ả Chỉ tiêu cảm quan đối vớ ải s n phẩm bia hơi 16

B ng 1.2 : ả Chỉ tiêu hóa họ c đ i v i s ố ớ ản phẩm bia hơi 16

B ng 1.3 : ả Chỉ tiêu vi sinh đối v i s ớ ản phẩm bia hơi 17

B ng 1.4: ả Chỉ tiêu cảm quan đối vớ ải s n ph m bia chai 17ẩ B ng 1.5 : ả Chỉ tiêu hóa họ c đ i v i s ố ớ ản ph m bia chai 18ẩ B ng 1.6: ả Chỉ tiêu vi sinh đối v i s ớ ản ph m bia chai 18ẩ B ng 2.1 : Ch tiêu chả ỉ ất lượng c a g o 23ủ ạ B ng 2.2 : ả So sánh đặc tính nấm men nổi và nấm men chìm 26

Bảng 2.3: Các phương pháp nghiền malt 28

Bảng 2.4 : Ưu nhược điểm của các phương pháp lọc 30

Bảng 2.5 : Ưu nhược điểm của các phương pháp nấu 31

B ng 2.6 ả : Ưu nhược điểm của các phương pháp lắng xoáy 33

B ng 2.7 ả : Các phương pháp làm lạnh 33

B ng 2.8 : ả Ưu nhược điểm các phương pháp lên men 34

Bảng 2.9 : Ưu nhược điểm của các thiết bị ọ l c 35

B ng 2.10 : ả Chế độ nuôi cấy nấm men giai đoạn nhân giống phòng thí nghiệm 44

B ng 2.11 ả Quy trình CIP phân xưởng n u 49ấ B ng 2.12 Quy trình CIP bả ồn nước 50

B ng 2.13 Quy trình CIP tank lên men và tank tang tr 50ả ữ B ng 2.14 Quy trình CIP h ả ệ thống l c 51ọ B ng 2.15 ả Quy trình CIP hệ thống chiết rót 52

B ng 3.1 : K ho ch s n xuả ế ạ ả ất các sản ph m 53ẩ B ng 3.2 : ả Chỉ tiêu đầu vào của malt và gạo 53

B ng 3.3 : ả Bảng tổn thất qua các giai đoạn 53

B ng 3.4 : ả Tổng hợp cân bằng vật chất cho sản phẩm bia hơi 60

B ng 3.5 : ả Tổng hợp cân bằng vật chất cho sản phẩm bia chai 68

B ng 4.1 : ả Thông số kĩ thuật của Silo 70

B ng 4.2 : Thông s k ả ố ỹ thuật xích t i nguyên li u t ả ệ ừ đáy silo đến g u t i 71ầ ả B ng 4.3 : Thông s k ả ố ỹ thuật xích t i nguyên li u t ả ệ ừ đáy silo đến g u t i 71ầ ả B ng 4.4 : ả Thông số kĩ thuật của máy sàng 72

B ng 4.5 : ả Thông số kĩ thuật của cân 73

B ng 4.6 : ả Thông số kĩ thuật của máy nghiền malt 74

B ng 4.7 : Thông s ả ố kĩ thuật nồi hồ hóa 76

B ng 4.8 : ả Thông s ố kĩ thuật nồi đường hóa 78

B ng 4.9 : ả Thông số kỹ thuật máy lọc khung bản Meura 79

B ng 4.10 : ả Thông số kỹ thuật nồi trung gian 81

B ng 4.11 : Thông s k ả ố ỹ thuật n i n ồ ấu hoa 83

B ng 4.12 : ả Thông số kỹ thuật của thùng lắng xoáy Whirlpool 84

B ng 4.13 : ả Thông số kỹ thuật của thùng CIP 86

B ng 4.14: ả Thông số tank lên men 89

B ng 4.15 : ả Thông số kỹ thuật thiết bị lọc nến 92

B ng 4.16 ả Thông số kỹ thuật thiết bị lọc đĩa 93

B ng 4.17 ả : Thông số k ỹ thuật thiết bị lọc tinh 93

B ng 4.18 ả Kích thước thùng CIP lên men 95

B ng 4.19 : Thông s ả ố kĩ thuất của bơm 95

B ng 4.20 Thông s kả ố ỹ thuật máy xếp, d ỡ két 97

B ng 4.21 ả Thông số kỹ thuật máy rửa két 97

B ng 4.22 Thông s kả ố ỹ thuật máy r a chai 98ử B ng 4.23 ả Thông số kỹ thuật máy chiết chai 98

B ng 4.24 ả Thông số kỹ thuật máy dập nắp 99

B ng 4.25 Thông s kả ố ỹ thuật máy thanh trùng 100

B ng 4.26 ả Thông số kỹ thuật máy dán nhãn 100

B ng 4.27 ả Tổng hợp kích thước thiết bị trong nhà máy 102

B ng 5.1 T ng h p ph tả ổ ợ ụ ải chiếu sáng 119

B ng 5.2 B ng t ng h p ph tả ả ổ ợ ụ ải động l c 119ự B ng 6.1 B ng t ng h p các công trình xây d ng 131ả ả ổ ợ ự B ng 7.1 ả Vốn đầu tư cho xây dựng công trình 134

B ng 7.2 ả Vốn đầu tư thiết bị 135

B ng 7.3 ả Vốn đầu tư cho phương tiện vận tải 138

B ng 7.4 ả Khấu hao tài sản cố định 139

B ng 7.5 ả Chi phí nguyên liệu chính cho sản xất100l bia hơi 139

B ng 7.6 ả Chi phí nguyên liệu chính cho sản xất100l bia chai 139

B ng 7.7 ả Chi phí nhiên liệu 141

B ng 7.8 ả Phân bố nhân công bộ phận sản xuất trực tiếp 141

B ng 7.9 Phân b cán b trong nhà máy 142ả ố ộ B ng 7.10 Bả ảng ương 143

B ng 7.11 ả Giá thành sản xuất mỗi loại sản phẩm 143

B ng 7.12 ả Các khoản giảm trừ doanh nghiệp 145

B ng 7.13 ả Tính lợi nhuận từ bia hơi 146

B ng 7.14 ả Tính lợi nhu n t bia chai 146ậ ừ

9

Trần Thị Hà – MSSV:20174615

Hình 1.1 : Thị trường bia Vi t Nam 2020 Ngu n: Công ty C ph n Ch ng khoán Phú ệ – ồ ổ ầ ứ

Hưng (PHS) 13

Hình 1.2 : Biểu đồ thể hiện độ tuổi của người tiêu dùng 14

Hình 1.3 : Biểu đồ thể hiện giới tính của người tiêu dùng 14

Hình 1.4 : Biểu đồ thể hiện thu nhập hàng tháng của người tiêu dùng 14

Hình 1.5 : Biểu đồ thể hiện sở thích về độ cồn bia 15

Hình 1.6 : Biểu đồ thể hiện sở thích về màu sắc bia 15

Hình 1.7 : Biểu đồ thể ệ hi n loại bia thường u ng 15ố Hình 4.1: Máy sàng 73

Hình 4.2 : Cân định lượng 74

Hình 4.3 : Máy nghiền 2 đôi trục 75

Hình 4.4 : Nồi hồ hóa 76

Hình 4.5 : Nồi đường hóa 77

Hình 4.6 : Máy lọc khung b n Meura ả 79

Hình 4.7 : Thùng trung gian 80

Hình 4.8 N: ồi nấu hoa 82

Hình 4.9 : Nồi lắng xoáy 83

Hình 4.10 : Thiết b ị trao đổi nhiệ ạt d ng t m Taibongấ 85

Hình 4.11 : Tank lên men 88

Hình 4.12 : Thiết b nhân men gi ng ị ố 90

Hình 4.13 : Thiết b l c n ị ọ ến 92

Hình 4.14 Thiết bị l ọc đĩ 93a Hình 4.15 Thiết bị l c tinh ọ 94

Hình 4.16 Tank tàng tr biaữ 94

Hình 4.17 Máy rửa két 97

Hình 4.18 Máy rửa chai 98

Hình 4.19 Máy chiết chai 99

Hình 4.20 Máy dập n p ắ 99

Hình 4.21 Hầm thanh trùng 100

Hình 4.22 Máy dán nhãn 101

Hình 4.23 Máy chiết bock 101

LỜI M Ở ĐẦ U

T ừ lâu bia đã là một trong các loại đồ ống được ưa chuộ u ng trên kh p th gi i Bia ắ ế ớ

có mặt trong tiệc vui, lễ, Tết, trong bữa ăn thường ngày, đem lại cho con người sự thoải mái tinh th n, s b ầ ự ổ trợ ứ s c kho , tác d ng gi i khát vì có COẻ ụ ả 2, độ c n nhồ ẹ, hương thơm

và vị đắng đặc trưng cùng với các chất dinh dưỡng phong phú trong bia N u u ng bia ế ốđiều độ không quá 2 cốc/ngày có thể làm tăng trí nhớ, tăng sức đề kháng các bệnh tim

m ch Bia không ph i là thạ ả ứ đồ ố u ng xa xỉ mà ngượ ại bia còn được l c tiêu dùng b i c ở ảngười giàu, ngư i có điềờ u ki n kinh t trung bình và khá ệ ế

S n xu t bia là m t trong nhả ấ ộ ững ngành được con người phát minh s m nh t và ngàớ ấ y càng được c i ti n v công ngh , thi t b nhả ế ề ệ ế ị ằm đáp ứng được nhu cầu thưởng th c cứ ủa

tất cả ọi người m

Ngày nay, đờ ối s ng v t ch t và tinh th n cậ ấ ầ ủa con người đang tăng lên, nhu cầu tiêu dùng, nhu c u m thầ ẩ ực cũng tăng lên Nhiều nhà máy trên Thế gi i nói chung, ớ ởViệt Nam nói riêng đã được mở rộng sản xuất và xây dựng thêm để kịp thời đáp ứng nhu c u này Ti n b khoa h c công nghầ ế ộ ọ ệ cũng được áp d ng r ng rãi vào các ngành ụ ộ

s n xu t th c phả ấ ự ẩm,trong đó có ngành sản xuất bia.Nước ta tuy đã có định hướng cụ thể

và b t tay vào vi c m r ng quy mô s n xuắ ệ ở ộ ả ất nhưng vì nhu cầu không ngừng tăng lên

m nh nên viạ ệc thiết kế thêm nhà máy ở các địa phương là cần thi t và h p lý, góp phế ợ ần vào công cu c công nghi p hoá, hiộ ệ ện đại hoá đất nước

Đồ án thiết kế ủa em cũng không nằ c m ngoài mục đích trên Đối tượng em ch n ọ

là “ Thiết k nhà máy s n xu ế ả ất bia hơi và bia chai năng suất 50 tri u ệ lít/năm”, với

80% bia chai và 20% bia hơi Nhà máy xây dựng ở huyện Thọ Xuân- Tỉnh Thanh Hoá,

ph c vụ ụ người dân trong t nh và các vùng lân c n N i dung cỉ ậ ộ ủa đồ án g m các phồ ần sau: Ph n l p lu n kinh t , ph n ch n và thuy t minh dây chuy n s n xu t, ph n tính cân ầ ậ ậ ế ầ ọ ế ề ả ấ ầ

b ng s n ph m, tính và ch n thi t b , phằ ả ẩ ọ ế ị ần tính điện, hơi, lạnh, nước, ph n xây d ng, ầ ự

ph n tính toán kinh t , ph n vầ ế ầ ệ sinh an toàn lao động, ph n k t lu n và tài li u tham ầ ế ậ ệ

kh o ả

11

Trần Thị Hà – MSSV:20174615

CHƯƠNG 1 : LẬP LU N KINH T Ậ Ế VÀ KĨ THUẬT

1.1 T ng quan v ngành công nghi p s n xuổ ề ệ ả ất bia trên thế giới

a Tình hình sản xuất và tiêu th bia trên thụ ế gi i ớ

Nhu c u tiêu th bia trên th gi i ngày càng nhi u cùng v i nhu cầ ụ ế ớ ề ớ ầu và điều kiện đời

s ng vố ật ch t cấ ủa mọi người ở khắp nơi trên thế ngày càng tăng

Theo thống kê, các nước Đức, M có sỹ ản lượng bia lớn hơn 10 tỷ lít/năm Mỹ là một nước phát triển, qui mô sản xuất lớn 5 công ty đã chiếm 60% tổng sản lượng bia sản

xu t ra Canada hai công ty chi m 94% t ng sấ ở ế ổ ản lượng bia s n xuả ất ra Các nước Đức, Đan Mạch, Ti p tiêu th nhiệ ụ ều hơn 100 lít/người/năm

Châu Âu, h u hầ ết các nước đều sản xuất và tiêu th bia vụ ới lượng l n thì Châu ớ ởPhi ch mỉ ột s ố nước là s n xu t và tiêu th nhiả ấ ụ ều bia Người ta đã thống kê được 10 nước

có sản lượng bia cao nhất ở tất cả các châu l c là: M , Trung Quụ ỹ ốc, Đức, Brazin, Nhật, Anh, Mexico, Tây Ba Nha, Nam Phi

10 nước có mức tiêu thụ bia cao nhất là:Tiệp, Đức, Italia, Úc, Bỉ, Niudilan, Áo, Đan

M ch, Hungari, Anh ạ

b Tình hình s n xu t và tiêu th bia Châu á ả ấ ụ ở

Châu á có các nước phát triển như: Nhật,Trung Quốc và các nước đang phát triển như: Lào, Campuchia, Việt Nam điều có sản lượng sản xuất và tiêu thụ bia ngày càng tăng lên nhưng mức độ tăng trưởng là khác nhau ở các nước khác nhau

Thái Lan 26,5%, Philippin 22%, Malaixia 21%, Trung Quốc20%

Sản lượng bia Trung Qu c, Nh t g n b ng v i sở ố ậ ầ ằ ớ ản lượng bia ở Đức, M 8-12 t ỹ ỷlít/năm

Nhật có 4 công ty l n chi m 40% sớ ế ản lượng s n xu t ra Trung Qu c có 800 nhà máy có ả ấ ố

sản lượng lớn hơn 150 triệu lít/năm (chiếm 25% t ng sổ ản lượng s n xuả ất ra)

Mức tiêu thụ ở Nhật 50 lít/người/năm

Mức tiêu thụ ở Singapo 18-20 lít/người/năm

1.2 Tình hình s n xu t và tiêu th bia ả ấ ụ ở Việt Nam

Ở Việt Nam bia m i ch xu t hi n tớ ỉ ấ ệ ừ đầu th kế ỉ 20, nhưng là một nước n m trong ằvùng nhiệt đớ ận xích đạo đã tạo điềi c u ki n thu n lệ ậ ợi để ngành công nghi p bia t n tệ ồ ại

và ngày càng phát tri n Tể ừ ban đầu ch có các nhà máy bia nh là nhà máy bia Hà Nỉ ỏ ội

và nhà máy bia Sài Gòn, hiện nay các nhà máy bia đã xuất hiện ở hầu khắp các tỉnh trong cả nước, sản lượng của các nhà máy cũng ngày càng tăng

Hai tổng công ty HABECO và SABECO có đóng góp tích cực và giữ vai trò chủ

đạo trong ngành bia Đến nay, năng suất của nhà máy bia Hà N i vộ ới vai trò là đơn vị

s n xu t ả ấ

chủ lực của HABECO đã đạt công suất trên 200 triệu lít/năm, chiếm 25 - 30% sản lượng sản xuất c a toàn t h p, SABECO có 24 nhà mày trải dài toàn qu c v i ủ ổ ợ ố ớ

t ng công su t 1,8 tổ ấ ỷ lít bia/năm và đang ti p tế ục đầu tư để nâng cao công su t ấtrong những năm tiếp theo Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất

hi n ệ ở nước ta như Tiger, Heineken, budweiser, được người dân ưa chuộng và

s d ng ử ụ

V i g n 4 tớ ầ ỷ lít bia được tiêu thụ, năm 2017, Việt Nam lọt Top 10 thị trường bia

l n nh t th gi i và hiớ ấ ế ớ ện đang là quốc gia tiêu th bia cao nhụ ất Đông Nam Á, đứng thứ ba châu Á sau Nh t B n và Trung Quậ ả ốc Lượng bia tiêu th t i Viụ ạ ệt Nam tăngtrung bình 6,6%/năm trong suốt 6 năm qua (toàn cầu tăng trưởng chỉ ở mức 0,2%) Đồng thời tốc độ tăng trưởng tầng lớp trung lưu Việt Nam cũng thuộc hàng nhanh

nhất Châu Á Năm vừa qua thị trường bia Vi t Nam g p nhi u thách th c l n do ệ ặ ề ứ ớ

s xu t hi n c a d ch Covid và Lu t Phòng ch ng tác h i cự ấ ệ ủ ị ậ ố ạ ủa rượu bia có hi u l c ệ ự

từ ngày 1/1/2020 có tác động tr c tiự ếp đến thói quen tiêu dùng c a nhiủ ều người.Trong s các ngành hàng tiêu dùng nhanh, nhu c u bia bố ầ ị ảnh hưởng tiêu cực hơn

cả b i COVID-ở 19 trong giai đoạn từ tháng 1 đến tháng 9/2020, tương ứng gi m ả3,6%/22,9%/11,9% so v i cùng k trong quý I-III/2020 Sau khi kiớ ỳ ểm soát được

đại d ch, từ tháng 6, sị ản lượng sản xuất bia hàng tháng giảm nhẹ hơn so với mức

giảm trong tháng 3 đến tháng 5 và có d u hi u ph c h i Tuy nhiên, trong cấ ệ ụ ồ ả năm

2020, t ng sổ ản lượng s n xuả ất đạ chỉt 4,4 t lít, gi m 13,9% so v i cùng kỷ ả ớ ỳ năm ngoái

Bước sang năm 2021, SSI Research đánh giá ngành bia sẽ phục hồi tuy nhiên vẫn cần nhi u thề ời gian hơn để trở v mề ức trước COVID-19 b i sở ự nhạy c m v i dả ớ ịch

bệnh Xu hướng khách ghé thăm nhà hàng, quán cà phê, trung tâm mua s m, công ắviên gi i trí, b o tàng v n còn y u, gi m 10% so v i mả ả ẫ ế ả ớ ức cơ sở, theo báo cáo tháng 12/2020 c a Google Vi c thi u v ng khách qu c tủ ệ ế ắ ố ế cũng góp phần khi n ếlượng tiêu th bia giảm Theo GSO, chi tiêu c a khách du lụ ủ ịch nước ngoài chiếm 5,5% t ng mổ ức bán lẻ năm 2019

1.3 Định hướng phát tri n n n công nghi p bia t i Vi t Nam ể ề ệ ạ ệ

Do m c s ng cứ ố ủa người dân ngày càng tăng, vì thế người dân ngày càng chú ý đến việc ăn uống hơn Bia là một lựa chọn hàng đầu được đa số người tiêu dùng tìm đến đối

v i m t mớ ộ ặt hàng đồ ố u ng Nó mang l i giá trạ ị dinh dưỡng cao cũng như cảm giác giải khát khi uống, do đó mức tiêu thụ bia ngày càng tăng

Trong hoạt động công nghi p, ngành bia - ệ rượu - nước giải khát được đánh giá là có

hi u qu kinh t cao so v i các ngành khác T ệ ả ế ớ ừ năm 2009-2020, lợi nhuận ngành này đã tăng gấp 4 lần với tốc độ tăng trung bình đạt 32,12%/năm Trong đó, tính theo chuyên ngành thì s n xu t bia có lả ấ ợi nhuận cao nh ất

R t nhiấ ều ưu đãi được nhà nước mở ra đố ới v i ngành hàng s n xu t bia V i nh ng ả ấ ớ ữ

lý do trên là điều kiện hứa hẹn một ngành công nghiệp sản xuất bia sẽ phát triển mạnh

m không ch trong nhẽ ỉ ững năm sắ ới mà còn trong tương lai xa tại đất nướp t c Việt Nam nói riêng và Th ế Giới nói chung

1.4 Chọn năng suất, lo i bia ạ

Lượng tiêu th rượu bia tăng từụ mức 0,9 lít/người/tháng năm 2018 lên 1,3lít/người/tháng năm 2020, theo kết quả khảo sát mức sống dân cư năm 2020 của

T ng c c Th ng kê Vì v y s n xu t bia v n còn r t nhi u tiổ ụ ố ậ ả ấ ẫ ấ ề ềm năng trong tươnglai

Để thực hiện ý tưởng và lựa chọn sản phẩm bia sản xuất, em đã thực hiện cu c ộ

kh o sát v i s tham gia c a 102 ả ớ ự ủ người Đố tượi ng t 18-22 tu i chi m 39,1%ừ ổ ế %,

tuổi từ 24 35 chi m 31,4%, tu i t 36-45 chi m 20,6%, tu i t 46-55 chi m 8,8% Và – ế ổ ừ ế ổ ừ ếthu được kết quả như sau:

Hình 1.2 : Biểu đồ thể ện độ tuổi của ngườ hi i tiêu dùng

Hình 1.3 : Biểu đồ thể ệ hi n gi i tính cớ ủa người tiêu dùng

Hình 1.4 : Biểu đồ thể ệ hi n thu nh p hàng tháng cậ ủa người tiêu dùng

15

Trần Thị Hà – MSSV:20174615

Hình 1.5 : Biểu đồ thể ệ hi n s thích v c n bia ở ề độ ồ

Hình 1.6 : Biểu đồ thể ệ hi n s thích vở ề màu sắc bia

Hình 1.7 : Biểu đồ thể ệ loại bia thườ hi n ng u ng ố

D a vào k t qu bài kh o sát, thì h u hự ế ả ả ầ ết người tham gia đều thích bia có độ ồ c n thấp, bia có màu vàng và họ thường s dử ụng bia chai và bia hơi

T ừ đó em quyết định thiết kế nhà máy bia v i 2 s n ph m là bia chai (dung tích 450ml) ớ ả ẩ

và bia hơi, sử dụng malt vàng để sản xuất bia

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN VÀ CH N THI T B Ọ Ế Ị

4.1 Tính và ch n thi t b cho h ọ ế ị ệ thống x lý và v n chuy n nguyên li u ử ậ ể ệ

Khối lượng malt đại mạch cần để sản xuất trong 1 quý là:

B ng 4.1 ả : Thông số kĩ thuật của Silo

Silo malt đại mạch Silo gạo

71

Trần Thị Hà – MSSV:20174615

4.1.2 Xích tải nguyên liệu t ừ đáy silo lên gầu tải

* Lượng malt l n nh t s d ng cho 1 m n u là: 4 237,5 kg ớ ấ ử ụ ẻ ấ

4.1.3 Gầu tải

Lượng malt dùng cho 1 mẻ sản xuất là 4 237,5kg

Thời gian vận chuyển ước tính 1h thì công suất c a gầu tủ ải là 4 237,5 kg/h Chọn gầu tải malt có công suất 6 tấn/h

Nhà cung cấp: Polyco

Kích thước: rộng 0,65m, cao 20 m

Công suất : 6 tấn/h

Dung tích gầu t i : 0,6 lít ả

Lượng gạo dùng cho 1 mẻ sản xuất là 1060 kg

Thời gian vận chuyển ước tính 1h thì công suất c a gầu tải là 1060 kg/h ủChọn gầu tải gạo có công suất 2 tấn/h

p: Polyco Nhà cung cấ

Chọn máy sàng gạo có công suất là 4 tấn/h

B ng 4.4 ả : Thông số kĩ thuật của máy sàng

73

Trần Thị Hà – MSSV:20174615

Hình 4.1 Máy sàng: 4.1.6 Cân nguyên li u ệ

Trước khi đưa nguyên liệu đi nghiền cần phải cân để đảm bảo lượng cần thiết Chọn cân

tự động phù hợp với công suất máy sàng

Bảng 4.5 : Thông số kĩ thuật của cân

Kích thước 900×900×2700 (mm) 900×900×2700 (mm)

Hình 4.2 : Cân định lượng

4.1.5 Máy nghiền malt và gạo

*Lượng gạo dùng cho 1 mẻ sản xuất là 1060 kg

Thời gian nghiền là 1 giờ thì công suất máy nghiền gạo là 1060 kg/h

Chọn máy nghiền gạo là máy nghiền búa có năng suất 1500 kg/h, có các thông s k ố ỹthuật như sau:

- Kích thước bu ng nghiồ ền: đường kính 500 mm, chi u r ng 200 mm ề ộ

- Kích thước máy: dài 2,1 m, r ng 0,89 m, cao 1,835 m ộ

*Lượng malt dùng cho 1 mẻ sản xuất là 4237,5kg

Thời gian nghiền là 1h thì công suất của máy nghiền malt là 4237,5 kg/h

Chọn máy nghiền malt 4 trục có công suất là 4,5 tấn/h

Bảng 4.6 : Thông số kĩ thuật của máy nghiền malt

Máy nghiền Malt

2600×880×1835 mm

L ng g o s d ng cho m t m n u l n nh t là 1060 kg, khi nghi n t n thượ ạ ử ụ ộ ẻ ấ ớ ấ ề ổ ất là 0,5%

Vậy lượng g o còn l i trong nạ ạ ồi nấu là:

Chọn n i h hóa là thiết bị hai v , thân hình trồ ồ ỏ ụ, đường kính D, chiều cao H, đáy và

n p hình côn có chi u cao h , h ắ ề 1 2

H = 0,6 D; h1 = 0,1 D; h = 0,15 D 2

Hình 4.4 N: ồi hồ hóa Thể tích của nồi được tính theo công th c sau: ứ

Chiều cao phần áo hơi H1 = 0,8H = 1,5.0,8 = 1,2 (m)

L y di n tích b m t truy n nhi t b ng 0,5mấ ệ ề ặ ề ệ ằ 2/m3 d ch, th tích d ch trong n i là 5,55m ị ể ị ồ 3

4.2.2 Nồi đường hóa

Dựa vào bảng cân b ng vằ ật chất ta th y m n u l n nh t là m bia chai ấ ẻ ấ ớ ấ ẻ

Chọn nồi đường hóa là thiết bị hai v , thân hình trỏ ụ, đường kính D, chiều cao H, đáy

và n p hình côn có chi u cao h , h H = 0,6D; h = 0,1 D; h = 0,15 D ắ ề 1 2 1 2

Hình 4.5 N: ồi đường hóa Thể tích của nồi được tính theo công th c sau: ứ

60= 0,5367D3

Suy ra: Vn = 0,5503D3 = 24,4

Nên D = 3,57 (m) Ta ch n D = 3600 mm ọ

V y nậ ồi đường hóa có kích thước sau:

D = 3600 mm, H = 2160 mm, h = 360 mm, h = 540 mm, b 1 2 ề dày δ = 5 mm.Chiều cao của nồi đường hóa là: H = 2160 + 360 + 540 4500 (mm) t =

Chiều cao thân tr ụ 2160 mm

Chiều cao phần đáy côn 360 mm

Ta dùng máy l c khung bọ ản Meura để ọ l c Thi t b lế ị ọc được t o nên t các modun ạ ừ

lọc, các modun này có kích thước ngoài là 2,2 × 1,8m, độ dày bã là 4cm

Hình 4.6 : Máy lọc khung b n Meura ả

1 kg bã chiếm thể tích 1,25 1,35 lít Ch n 1,35 lít V– ọ ậy 1557,5 kg bã có th tích ể là:1557,5 × 1,35 = 2102,63 (l)

Lượng bã một khung có thể chứa là:

Bảng 4.9 : Thông số kỹ thuật máy lọc khung bản Meura

Kích thước khung bản 2,2 x 1,8 m

Áp lực lọc tối đa 6 bar

4.2.4 Thùng trung gian

Dịch đường sau khi đi qua thiết b lị ọc được đưa ngay vào thùng tạm ch a Sau khiứ

kết thúc quá trình lọc thì toàn b d ch nha mộ ị ới được bơm sang nồ ấi n u hoa

Lượng d ch sau l c l n nhất m t mẻ (sản phẩm bia chai) là ị ọ ớ ộ 29 508 kg

Khối lượng riêng của dịch đường là 1,08 kg/l Vậy thể tích của dịch đường là:

Chiều cao thân trụ 3400 mm

Chiều cao phần đáy côn 340 mm

4.2.5 N nồi ấu hoa

Thể tích dịch đường m t mộ ẻ trước khi đun hoa lớn nh t (s n ph m bia chai) làấ ả ẩ

Hình 4.8 N: ồi nấu hoa Thể tích của nồi được tính theo công th c sau: ứ

Nồi có lớp bảo ôn 100 mm Đường kính ngoài của thiết bị là:

Chiều cao phần áo hơi H1 = 0,8H = 2,16 (m)

*Diện tích b m t truy n nhiề ặ ề ệt lấy b ng 0,8mằ 2/ m3dịch, thể tích dịch là 29,51m 3

F = 0,8 × 29,51 23.61 = (m3)

Chọ ốn ng truyền nhiệt có kích thước ɸ = 100 mm

Các ng s p x p theo hình l c giác, s hình lố ắ ế ụ ố ục giác a = 4

S ng b ố ố ố trí trên đường xuyên tâm c a hình lủ ục giác là b = 9 ống

Suy ra t ng s ng là: n = 3a + 3a +1 = 61 ( ng) ổ ố ố 2 ố

Gọi chiều cao mỗi ống là l (m)

Diện tích truy n nề hiệt của các ống trong là:

Chiều cao thân trụ 2700 mm

Chiều cao phần đáy cầu 450 mm

Hình 4.9 N i l ng xoáy: ồ ắ

Đường bơm dịch vào nằm ở độ cao 1/3 chiều cao thi t b tế ị để ạo độ xoáy tốt nhất Thể tích của thùng được tính theo công thức:

V = V + Vlx trụ đỉnh = π𝐷2

4 H + 13

π𝐷2

4 .h = 0,6807 D3 = 47,28 (m3) Suy ra D = 4,11 m

- Năng suấ ối đa: 50mt t 3/h

- Kích thước: rộng × cao × dài: (w×h×l) 346 × 1515× 1000 (mm)

85

Trần Thị Hà – MSSV:20174615

Hình 4.10 : Thiế ị trao đổi nhiệ ạt b t d ng t m Taibong ấ

4.2.8 Thùng nước

M t m nộ ẻ ấu bia chai lượng nước cần s d ng là: ử ụ

- Nước cho vào nồi hồ hóa và đường hóa: 21505 (lít) = 21,51 (m3)

- Nước r a bã: 12530 (lít) = 12,53ử (m3)

Tổng lượng nước cần thiết cho 1 mẻ ấ n u là: 21,51 + 12,53 34,04 = (m3)

Chọn thùng nước nấu là thiết bị thân trụ có chiều cao thân H = D; đáy bằng; nắp chỏm cầu nhô lên h = 0,1D

Thể tích của nồi Vnn được tính theo công thức sau:

T ng chi u cao thi t b là: H + h = 3100+ 310 = 3410(mm).ổ ề ế ị

Chọn 3 thùng lần lượt chứa nư c nóng, nướ ớc thường và nước l nh ạ

4.2.9 Thùng chứa bã malt và gạo

Chọn thùng chứa bã là thiết bị hình tr ụ đáy chóp nón

Lượng bã malt và gạo một mẻ lớn nhất là 1557,5 kg

Chọn khối lượng riêng của bã ư t là: =1000 kg/m ớ 3

Chọn đường kính ống tháo bã: d = 0,1D (m)

Chọn chiều cao ng tháo bã: h = 0,1D (ố 3 m)

Chiều cao đáy nón: h1 = D

4.2.10 H ệ thống CIP phân xưởng nấu

Hệ thống CIP n u gấ ồm:1 thùng nước, 1 thùng NaOH 2% nóng, 1 thùng axit 10%, 1thùng h i CIP ồ

Chọn thùng CIP làm b ng thép không g , thân tr ằ ỉ ụ H = 1,5D, đáy cầu: h = 0,1D, n p c u 1 ắ ầh2 = 0,1D Th tích mể ỗi thùng:

Chiều cao thân trụ 2400 mm

4.2.11 Bơm

* Bơm cho các nồ ấi n u gồm 6 bơm

Tính năng suất bơm theo thể tích dịch đường cần chuyển sang nồi lắng xoáy từ nồi nấu hoa Th ể tích d ch sau n u hoa: 29508 (lít) = 29,508 ị ấ (m3) Thời gian bơm dịch là 30 phút,

h s s d ng cệ ố ử ụ ủa bơm là 0,8

= 88,52 (m3/h)

Chọn bơm ly tâm năng suấ, t chung là 100 (m3/h)

Nguồn cung: công ty TNHH máy và thi t b công nghi p Thiên Quang ế ị ệ

*Bơm cho hệ thống cip:

Dùng bơm nhu động, số lượng 2 chiếc, bơm lần lượt từng dung dịch vệ sinh vào thùng sau thời gian ngâm thì bơm về thùng hồi cip

Năng suất bơm:

Tối đa phạm vi lưu lượng 330 l/phút = 19.8 m3/h

4.3 Tính và ch n thi t b ọ ế ị cho phân xưởng lên men

4.3.1 Tank lên men

Thể tích h u ích c a tank lên men bữ ủ ằng lượng dịch đường ch a trong tank ứ

M i tank ch a dỗ ứ ịch đường c a 8 m n u thì th tích dủ ẻ ấ ể ịch đường l n nh t trong tank là: ớ ấ

27250 × 8 = 218 000 (lít) = 218 (m3)

Chọn tank lên men là thiết b thân trụ, đáy côn, bên ngoài có khoang chỉnh nhiệt độ, ịđường kính D, làm bằng thép không g , có trang bị hệ thống s c khí, van, nhi t k , kính ỉ ụ ệ ếquan sát

h 1: chiều cao phần đáy côn

h 2: chiều cao ph n trầ ụ chứa dịch

h 3: chiều cao ph n trầ ụ trống không chứa dịch

h 4: chiều cao ph n n p c u ầ ắ ầ

α : góc ở phần đáy côn, α = 60˚

Hình 4.11 Tank lên men:

Tank được làm bằng thép không gỉ, chiều dày 10 mm Kho ng cách tả ừ đáy thiết bị

đến sàn nhà ch n khoảng 1000m ọ

Chiều cao toàn b thi t b ộ ế ị : ∑H = Ht + 1000 = 19 000 (mm)

Toàn bộ tank được b c b o ôn cách nhi t dày 100 mm Vọ ả ệ ậy đường kính ngoài của thiết bị là: D = 5000 + 100×2 = 5200 (mm) ng

S ố lượng tank lên men được tính theo công thức:

N = 𝑉.𝑇

𝑉

𝑡 + 1 + 1 (tank)

Trong đó:

V: lượng dịch đường nấu trong 1 ngày (8 m ) ẻ

Vt: lượng dịch đường chứa trong 1 tank lên men (8 mẻ)

T: tổng s ngày lên men ố

1 ngày ngh sỉ để ửa chữa, ệ v sinh tank và 1 tank d ự trữ

Lên men chính : 6 ngày

Lên men ph : 12 ngày ụ

T ng th i gian lên men: ổ ờ

T = Tc + T = 6 + 12 = 18 (ngày) p

S ố tank lên men là: N = T + 1 + 1 = 20 (tank)

V y ta c n t ng c ng 20 tank lên men ậ ầ ổ ộ

B ng 4.14ả : Thông số tank lên men

h1 : chiều cao phần đáy côn 4430mm

h2 : chiều cao phần trụ chứa

4.3.2 Thiết bị nhân men giống

Chọn thùng nhân men cấp 2 có thể tích hữu ích bằng 1/10 thể tích d ch lên men trong 1ịtank, thùng nhân men c p 1 có th tích h u ích b ng 1/3 th tích h u ích c a thùngấ ể ữ ằ ể ữ ủ nhânmen c p 2 ấ

Chọn thùng nhân men gi ng là thiết b thân hình trụ đường kính D, đáy và đỉnh hìnhố ịchỏm cầu

Hình 4.12 : Thiế ịt b nhân men gi ngố

= 0,771 (m) Ta l y h = 780 mmấ 3

Đường kính ngoài của thiết b là: D = 3000 + 50 × 2 = 3100 (mm).ị ng

- Thiết bị nhân men c p 1:ấ

= 0,48 (m) Ch n h = 480 mmọ 3

Chiều cao của thiết b nhân gi ng c p 1: H = hị ố ấ 1 1+h +h +h2 3 4 = 3000 (mm) = 3 (m)Chọn khoảng cách từ sàn nhà tới đáy thiết b là 0,5 m ị

Chiều cao c a toàn b thi t b là: 3 + 0,5 = 3,5 (m).ủ ộ ế ị

Toàn bộ thiết bị đều được chế ạ t o b ng v t li u inox Ph n thân tr ằ ậ ệ ầ ụ và đáy thiế ịt bđược bảo ôn l p cách nhiệt dày 50 mm (bông th y tinh), ngoài l p b o ôn là l p tônớ ủ ớ ả ớinox dày 2 mm bao bọc

Đường kính ngoài của thiết b là: D = 2100 + 50 × 2 = 2200 (mm) ị ng

4.3.3 Thiết b bị ảo qu n men s ả ữa

Thông thường 100 lít dịch lên men thu được 2 lít men sữa Vậy thể tích men sữa thuđược sau m i mẻ lên men là: ỗ

26 163 × 8 : 100 × 2 = 4186,08 (lit) = 4,186 (m3)

Nhà máy s d ng 1 tank b o qu n men s a và 1 tank ch a men th i M i tank cóử ụ ả ả ữ ứ ả ỗdung tích b ng dung tích men sằ ữa thu được sau m i mỗ ẻ lên men.Chọn thiết bị bảo quản men sữa tương tự như thiết bị nhân men, thể tích hữu ích c aủthiết b là ị 4,186 m hay 0,825D3 3= 4,186 (m3) nên D = 1,72 (m)