đồ án ''''thiết kế nhà máy bia 20 triệu lít năm''''

Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm  Đồ án: Thiết kế nhà máy bia 20 triệu lít/năm Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 1 Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Xuân Phương – Giảng viên bộ môn Công nghệ Thực phẩm và Công nghệ Sau thu hoạch, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô đã góp ý kiến quý báu cho tôi hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp, đồng cám ơn các thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ sinh học, Viện đại học Mở Hà Nội đã giảng dạy và chỉ bảo cho tôi những kiến thức và kỹ năng cần thiết. Cuối cùng, xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm, động viên giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành tôt đợt thực tập và cuốn khóa luận tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 25 tháng 6 năm 2011 Sinh viên Bùi Vinh Quang Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 2 Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm MỤC LỤC 2.6 Lượng nước dùng cho sinh hoạt và để phòng cháy chữa cháy: 67 Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 3 Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm Lời mở đầu Trong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, được phổ biến rộng rãi trên thế giới và sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng. Ở các nước phát triển như Đức, Đan Mạch, Ba Lan, Mỹ ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển, sản lượng bia của Đức, Mỹ đã đạt 10 tỷ lít/năm. Công nghệ sản xuất bia cũng như sản phẩm bia của các nước này đã thâm nhập vào thâm nhập vào thị trường của rất nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam. Mức tiêu thụ bia bình quân ở các nước này khá cao khoảng 100 lít/người/năm. Các nước Á Đông tuy hiện tại có mức tiêu thụ bia chưa cao bình quân khoảng 20 lít/người/năm ngoại trừ một số nước như Nhật Bản đạt 50 lít/người/năm. Nhưng đây là một thị trường đông dân cư, sản lượng bia ở Trung Quốc và Nhật Bản cũng gần bằng sản lượng bia của Đức, Mỹ. Ở Việt Nam bia mới chỉ xuất hiện từ đầu thế kỉ 20, nhưng là một nước nằm trong vùng nhiệt đới cận xích đạo đã tạo điều kiện thuận lợi để ngành công nghiệp bia tồn tại và ngày càng phát triển. Từ ban đầu chỉ có các nhà máy bia nhỏ là nhà máy bia Hà Nội 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. Hiện nay năng suất của nhà máy bia Hà Nội đã đạt trên 100 triệu lít/năm và đang tiếp tục tăng năng suất tới 200 triệu lít/năm vào năm 2010, năng suất của nhà máy bia Sài Gòn đã đạt trên 350 triệu lít/năm và dự kiến sẽ là 780 triệu lít/năm vào năm 2010. Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken Mức tiêu thụ bia bình quân ở Việt Nam hiện còn thấp khoảng 15 lít/người/năm và sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát triển. Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 4 Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm Phần I : Nguyên liệu và dây chuyền công nghệ 1 .Chọn nguyên liệu 1.1 Malt Đạị mạch Malt đại mạch là nguyên liệu chính của quá trình sản xuất bia vì trong malt có chứa toàn bộ hệ enzyme thủy phân, chuyển hóa các hợp chất cao phân tử để tạo ra chất chiết của dịch đường. Hiện nay , các cơ sở sản xuất bia trong nước ta thường sử dụng loại malt có nguồn gốc từ đại mạch hai hang, chủ yếu được nhập từ Úc hay 1 số nước châu Âu như: Đan Mạch, Đức…Malt dùng trong sản xuất bia cần đảm bảo các yêu cầu sau: Màu sắc của các hạt Malt phải vàng sáng, hay đen sẫm .hình dáng và kích thước của các hạt phải tròn đều. Vị ngọt dịu, hương thơm đặc trưng. -Độ sạch của Malt ; tỷ lệ cho phép là 0,5% hạt gãy vỡ, 1% các tạp chất khác. -Trọng lượng: 28 – 39 g/1000 hạt,Độ ẩm ≤ 5%. -Hàm lượng chất chiết => 78% so với chất khô, bao gồm: 58% tinh bột,đường khử 4 %,saccarozo 5%,pentozan không hòa tan và hextozan 9%, xenluloza 6%,chất chứa Nito 10%,chất béo 2.5 %, khoáng chất 2.5 % .Ngoài ra trong malt còn chứa các chất như inozit,tannin, chất màu,chất đắng ,các loại enzyme thủy phân như amylaza, proteinaza, peptinaza ,amynophotphataza -Thời gian đường hóa: 10-15 phút. -Hàm lượng maltoza: 65-72% chất chiết. 1.2 Gạo nguyên liệu: -PH dịch đường: 5,5- 6,5 Gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế 1 phần Malt nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm .Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạo: Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 5 Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm Hạt gạo trắng,kích thước đồng đều không lẫn vỏ trấu,sạn…,không có mối mọt, không ẩm mốc. Độ ẩm :12-13% Thành phần chất khô của gạo: + Tinh bột :70-75% + Protein: 8% + Chất Béo:1-1,5% + Xenluloza: 0,5-0,8%. + Chất khoáng: 1-1,2%. 1.3 Hoa Houblon Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản có tầm quan trọng thứ 2 sau malt trong quá tình sản xuất Bia,hiện chưa có loại nguyên liệu nào thay thế được loại nguyên liệu này.Các chất có giá trị trong hoa như chất đắng ,tinh dầu thơm,polyphenol… có tác dụng: tạo cho bia có vị đắng dịu.hương vị đặc trưng, tăng khả năng giữ bọt, ổn định hệ keo, làm trong bia, diệt khuẩn… Hoa được sử dụng là hoa cái chưa thụ phấn vì hoa này chứ nhiều lupulin , nơi tập trung chất đắng . Độ chín kỹ thuật của hoa là khi hoa chuyển từ màu vàng-xanh sáng vàng hay vàng xanh có ánh. Khi đạt đến độ chín kỹ thuật,các cánh hoa phải đóng hoàn toàn và hàm lượng lupulin đạt cực đại. -Hoa houblon được sử dụng có 3 dạng: Hoa cánh, hoa viên và Cao hoa. -Hoa cánh: Ưu điểm là bảo toàn chất lượng, nhưng có nhược điểm là thể tích công kềnh, khó bảo quản và hiệu quả sử dụng thấp. -Hoa viên: Hoa sau khi xử lý sơ bộ, được nghiền và ép thành các viên nhỏ, xếp vào các túi polyetilen giấy bạc hàn kín miệng để tiện cho việc bảo quản và vận chuyển. +Cao hoa: Trích li các tinh chat chứa trong hoa bằng dung môi hữu cơ (toluene,benzene…),sau đó cô dặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao. Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 6 Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm Các chỉ tiêu kĩ thuật của hoa: Hoa cánh có màu vàng hơi xanh, hoa viên có màu xanh, cao hoa có màu đen hoặc vàng sẫm. Hoa có mùi thơm đặc trưng, không lẫn các tạp chất. Thành phần hóa học của hoa(tính theo % chất khô): + Độ ẩm 11-13% +Chất đắng 15-21%. +Tinh dầu thơm 0,3-1% +polyphenol 2,5-6% +Xenluloza 12-14% +Chất khoáng 5-8% + Protein 15-21% + Cá hợp chát khác 26-28% 1.4 Nước Trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng nhiều trong tất các khâu.Từ nấu lọc cho đến vệ sinh sản phẩm. Trong thành phần bia nước chiếm 1 lượng lớn 80-90% ,góp phần tạo hương vị của bia. Bởi vậy , nước được sử dụng phải có chỉ tiêu chất lượng và kĩ thuật quan trọng: Nước phải trong, không chứa tạp chất, không có mùi, vị lạ. Độ cứng 10 o H. -Hàm lượng các ion: 2 2 : 250 / , 100 / , 2 2 :15 20 / , :0,2 0,5 / , : 250 / . 4 Ca mg l Mg mg l Na mg l Fe mg l SO mg l + + < < + + − − − < -PH 6,5-7,0 -Chuẩn E.Coli 300ml. - Chỉ số coli (tế bào E.Coli/1L): 3 tb. Các thành phần hóa học trong nước sẽ có ảnh hưởng rát lớn đên chất lượng của từng công đoạn nếu vượt qúa chỉ tiêu cho phép. Bia dễ uống hơn khi Cl − nằm trong giới hạn cho phép, Độ chua của ion 2 4 SO − của muối Canxi và 2 Mg + tác dụng với 2 4 K HPO tăng thi PH giảm,kích thích hệ enzyme hoạt động mạnh tạo Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 7 Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm hiệu suất tốt khi đường hóa.Nếu 4 MgSO cao quá mức cho phép thì bia sẽ có vị đắng khó chịu hoặc hàm lượng ion Fe cao thì bia cũng có mùi khó chịu, màu nhanh đục và giảm độ sánh… 1.5 Các chất phụ gia Là tất cả các chất được sử dụng dưới dạng nguyên liệu phụ nhằm đạt các yêu cầu kỹ thuật càn thiết trong quá trình sản xuất: + Nhóm chất sát trùng nước và hiệu chỉnh PH :Dung dịch Clo,acid Sulphuric. +Nhóm chất sát trùng tẩy rửa ( vệ sinh đường ống và máy móc): Dung dịch Clo,acid,Xút. + Nhóm chất trong thu hồi Cacbondioxide: Than hoạt tính, acid Sulphuric, Kali Permanganate. +Nhóm hóa chất cho men thu hồi và phân lập. +Nhóm các chất trợ lọc: bột diatomid, PVPP , Lucilite.(L10). 2. Chọn phương pháp và thiết bị trong xử lý các quy trình công nghệ. 2.1 Nghiền Malt , gạo. a. Nghiền malt. Hiện nay, có ba giải pháp để tiến hành nghiền malt: nghiền malt trong trạng thái khô ( đã đuổi ẩm) , nghiền có phun ẩm và nghiền cùng với nước. Mỗi giải pháp có những ưu, nhược điểm khác nhau, qua tìm hiểu em chọn thiết bị nghiền trục. * Nghiền khô: sau khi nghiền, thành phần bột nghiền bao gồm vỏ , tấm lớn nhỏ và bột. *Yêu cầu khi nghiền malt: Malt sau nghiền phải thật nhuyễn,mịn và đều bột. - Thiết bị nghiền khô sử dụng là máy nghiền trục Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 8 Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm +Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, chi phí rẻ, dễ vận hành và cơ giới hóa. + Nhược điểm: Tạo bụi gây thất thoát nguyên liệu.( vỏ malt và nội nhũ ) Sơ đồ nghiền: Malt à Vào thùng à Tách bụi,rác à Tách tạp từ à Sàng à Tách sỏi , đá à Máy nghiền trục à Thùng chứa malt nghiền. -Yêu cầu nghiền: Vỏ trấu vỡ nhưng không được quá nhỏ,nội nhũ phải nhuyễn.Vậy nên ,ta chọn phương phấp nghiền trục. b. Nghiền gạo. * Yêu cầu: gạo phải được nghiền nhuyễn ,đều.Tuy vậy vỏ trấu phải vỡ nhưng không được quá vụn nhỏ.Nhằm tăng khả năng tọa mạng lọc tự nhiên nhờ vỏ trấu to. Thiết bị thông dụng đẻ nghiền gạo là máy nghiền búa. Cấu tạo của máy nghiền búa gồm một sàng phân loại hình trụ khuyết (có thể có hình dạng khác), trong đó có 1 Roto lắp nhiều đĩa, trên mỗi đĩa được gắn nhiều lưỡi dao (búa) bằng thép. Bằng lực cơ học, Roto quay (~2950 vòng/1ph), các hạt sẽ được nghiền vụn. Sơ đồ nghiền: Gạo à Vào thùng à Tách bụi,rác à Tách tạp từ à Sàng à Tách sỏi , đá à Máy nghiền búa à Thùng chứa gạo nghiền. 2.2 Đường hóa: Căn cứ vào phương thức tiến hành, công nghệ đường hóa có thể chia thành 2 nhóm phương thức cơ bản: đường hóa phân đoạn toàn khối. • Đường hóa phân đoạn: Từng phần nhỏ riêng rẽ của khối dịch được đường hóa và được đun chín, sau đó được nhào trộn với khối chính đã được xử lý riêng biệt. -Dựa vào 1 số đoạn được phân ra, ta có các phương pháp đường hóa: Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 9 Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/năm Nhất, nhị và Tam phân đoạn. +Ưu điểm: Hiệu suất đường hóa cao, sử dụng được nguyên liệu thay thế là gạo, + Nhược điểm: Chi phí thiết bị tốn kém (có thêm thùng phối trộn lớn). Tốn nhiều năng lương và thời gian đường hóa. • Đường hóa toàn khối: Toàn bộ khối dịch malt được bơm sang thiết bị đường hóa và tiến hành đường hóa cùng 1 lúc, không có giai đoạn đun sôi (toàn bộ nguyên liệu chịu chung 1 công đoạn xử lý). - Có 2 phương pháp đương hóa toàn khối: Tăng nhiệt và giảm nhiêt độ. +Ưu điểm: Chế độ công nghệ đơn giản nên dễ cơ giới hóa và tự động hóa các quá trình sản xuất, không cần nhieuf thiết bị,thời gian đường hóa ngắn,tiết kiệm năng lượng, chắt lượng dịch đường cao. + Nhược điểm: Không có quá trình đun sôi nên không sử dụng được nguyên liệu thay thế, hiệu suất đường hóa không cao. Thực tế, để khắc phục các nhược điểm trên, các nhà sản xuất nhước ta sử dụng phưong pháp kết hợp là: đun sôi riêng biệt. Nguyên liệu thay thê được đun sôi trong 1 thiêt bị khác rồi mới đem phối trộn vơi dịch Malt , rồi tiến hành đương hóa. Tùy vào loại ta chon phương pháp đường hóa kahc nhau.Với nguyên liệu là gạo thì phương án tối ưu được chọn là Đun sôi riêng biệt 1 lần. 2.3 Lọc dịch đường Hai thiết bị được sử dụng là thùng lọc đáy bằng và máy lọc ép khung bản. *Thùng lọc đáy bằng: Thùng hình trụ có 2 đáy: Đáy giả và thật. Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 10 [...]... hơn 0,1 mg/lit - Chất khoáng; 0,12 à 0,36 % - Đạm: 3,5 à 5 g/l - Este: 20 50 mg/l, Aldehide : 8 à15 mg/l Sinh viên : Bùi Vinh Quang 29 Lớp K14 0705 CNSH Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/ năm Phần II : Kế hoạch sản xuất Năng suất nhà máy là 20. 000.000 Lít/ 1 năm.Trong đó Bia chai chiếm 75% ,bia hơi chiếm 25% Nguyên liệu thay thế malt trong quá trình sản xuất bia malt là Gạo,chiếm 15%,còn... ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/ năm là 20- 25oC Việc chia vùng để với nền nhiệt khác nhau để tạo sự sốc nhiệt với vi sinh vật mà không làm thay đổi chất lượng của bia - Máy dãn nhán mác: Dán mác cho sản phẩm ,logo… - Máy kiểm tra độ kín của nắp: ` Thông qua việc kiểm tra bằng âm thanh khi chai va đập với thiết bị kiểm tra - FHI 2: kiểm tra lại mức bia trong chai - Máy đóng hộp: Chai bia đạt tiêu... bình 1 tháng sẽ sản xuất 25 ngày Sinh viên : Bùi Vinh Quang 30 Lớp K14 0705 CNSH Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/ năm Như bảng kế hoạch trên thì năng suất Quý I và IV,quý II và III là như nhau.Vậy,quý I và IV có năng suất là 4 triệu lít, quý I và IV có năng suất là 6 triệu lít. Vậy, để thích ứng và đáp ứng tôt nhất sự thay đổi cua người tiêu dùng.Tất cả các tính toán về thiết kế và... tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/ năm b.Giai đoạn Lọc chính: Bơm bia vào để tiến hành lọc bột trợ lọc diatomid và polyvinylpirolin bổ xung bằng bơm định mức -Bia sau lọc được bơm sang cá Tank chứ bia trong và trộn với nước khử khí,bão hòa CO2 nhằm tiêu chuẩn hóa bia và ổn định chất lượng bia trước khi đưa sang đóng gói 3.12 Tàng trữ ,tiêu chuẩn hóa ( bão hòa CO2) và ổn định Bia -Mục đích:... tàng trữ bia, duy trì áp suất trong tank là ~2,8 kg/cm2 và thu hồi lại CO2 nếu cần thiết 3.13 Hoàn thiện sản phẩm a .Bia hơi: -Bia tàng trữ được bơm vào bock đem tiêu thụ -Vệ sinh bock theo tiêu chuẩn -Quá trình chiết tuân theo nguyên tắc: Cân bằng áp Sơ đồ Dây chuyền công nghệ: Bia Sau Lọc Sinh viên : Bùi Vinh Quang CO2 25 Lớp K14 0705 CNSH Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/ năm Kiểm... trước lên men của bia Chai là 17 px, của bia Hơi là 15 px Vậy, thể tích bia chai sản xuất trong 1 năm là 15.000.000 Lít, còn thể tích bia hơi sẽ là 5.000.000 lít Việc thiết kế, tính toán sản xuất ở phải theo nhu cầu thị trường.Nhưng nhu cầu thị trường là luôn thay đổi,nhất là với thị trường nước giải khát là các loại nước uống có cồn như Bia, rượu.Đặc biệt là bia, bởi ngoài bia chai, bia hơi là lọai nước... Men sữa Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lên men phụ 14 CO2 thu hồi Lớp K14 0705 CNSH Khóa luận tốt ngiệp Bột trợ lọc Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/ năm Lọc bia Bock Xử lý CO2 Tàng trữ và ổn định bia Rửa bock Chiết bock Chai Chiết chai,ghép nắp Rửa chai Thanh trùng Bia hơi Dán nhãn Xếp két Bia chai Thuyết minh dây truyền 3.1 Nghiền nguyên liệu a.Nghiền malt Mục đích: Làm tăng bề mặt tiếp xúc của Malt với... 6.000.000 = 80.000 lít, 25 × 3 Trong đó: Bia hơi là: 20. 000 lít : Bia Chai là : 60.000 lít - Quý có năng suất thấp nhất thì năng suất theo ngày sẽ là: 4.000.000 ≈ 53334 lít 25 × 3 Trong đó: Bia hơi =13334 lít Bia Chai = 40000 lít * Các tổn hao nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất - Độ ẩm Mat: w= 5%, khả năng hòa tan của Malt là 80% - Độ ẩm gạo: w= 12%, độ hòa tan là 85% + Thay thế malt trong bia chai là... viên : Bùi Vinh Quang 20 Lớp K14 0705 CNSH Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/ năm Mục đích: Hạ nhiệt độ dịch đường về nhiệt độ thích hợp để tọa điều kiên cho quá trình lên men chính,đồng thời giảm khả năng lây nhiễm của vi sinh vật vào bia, giảm phản ứng melanoid và caramen Sử dụng thiết bị làm lạnh nhanh 2 cấp dạng tấm bản với 2 tác nhân gây lạnh là nước và glycol… Máy lạnh có cấu tạo... dùng và lượng bia sau tổn thất A BIA CHAI ( Tính cân bằng cho 1000 lít bia ) 1 Dịch đường sau lên men Các thao tác trong Tổn thất(%) Tổn thất (lít) QTSX (Theo (Theo công đoạn) Kiểm tra Bia Chiết Chai Bão hòa CO2 Lọc Bia Lên Men phụ đoạn) 1 1.5 0.5 1.5 2 công 1000 + 0.01x1000 = 1010 lít 1010 + 0.015x1010 = 1025.15 lít 1025.15 + 0.005x1025.15 = 1030.28 lít 1030.25 + 0.015x1030.28 = 1045.73 lít 1045.73 . Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/ năm  Đồ án: Thiết kế nhà máy bia 20 triệu lít/ năm Sinh viên : Bùi Vinh Quang Lớp K14 0705 CNSH 1 Khóa luận tốt ngiệp Thiết kế nhà máy Bia 20 triệu lít/ năm LỜI. lợi để ngành công nghiệp bia tồn tại và ngày càng phát triển. Từ ban đầu chỉ có các nhà máy bia nhỏ là nhà máy bia Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn, hiện nay các nhà máy bia đã xuất hiện ở hầu khắp. các nhà máy cũng ngày càng tăng. Hiện nay năng suất của nhà máy bia Hà Nội đã đạt trên 100 triệu lít/ năm và đang tiếp tục tăng năng suất tới 200 triệu lít/ năm vào năm 201 0, năng suất của nhà máy