thiết kế nhà máy bia năng suất 70 triệu lít/năm

i LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ thực phẩm và quý thầy cô giáo đã tận tình giảng dạy em trong suốt thời gian học tập tại trường. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Vũ Duy Đô đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo những kiến thức, kinh nghiệm quý báu để em hoàn thành tốt đề tài này Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban quản đốc, các anh chị kỹ sư, công nhân Công ty TNHH bia Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để em thực hiện đề tài này. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài. Nha Trang, tháng 06 năm 2012 Sinh viên thực hiện Lê Thiện ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC HÌNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii LỜI NÓI ĐẦU 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 3 1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới 3 2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam 3 3. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy 6 Chương I. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ, MÁY, THIẾT BỊ SẢN XUẤT, NHÂN LỰC SẢN XUẤT 10 1.1.Dây chuyền công nghệ sản xuất bia 10 1.1.1. Nguyên liệu dùng cho sản xuất bia 10 1.1.1.1. Malt đại mạch 10 1.1.1.1. Hoa houblon 11 1.1.1.2. Nguyên liệu thay thế 13 1.1.1.3. Nước 14 1.1.1.4. Nấm men 14 1.1.1.5. Các nguyên vật liệu và hóa chất phụ trợ 15 1.1.2. Công nghệ sản xuất bia 15 1.1.2.1. Sơ đồ quy trình sản xuất bia 15 1.1.2.2. Thuyết minh quy trình 18 1.1.3. Hệ thống thu hồi và xử lý CO 2 31 1.2.TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 32 1.2.1. Lập kế hoạch sản xuất cho nhà máy 32 1.2.2. Tính cân bằng nguyên vật liệu 33 1.2.2.1. Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lít bia chai 12 o Bx 33 1.2.2.2. Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lít bia hơi 11 o Bx 43 1.3.TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ SẢN XUẤT 51 1.3.1. CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÂN XƯỞNG NẤU 52 1.3.1.1. Silô chứa malt và gạo 52 1.3.1.3. Gầu tải malt và gạo từ silô đến máy nghiền 55 1.3.1.4. Máy sàng nguyên liệu 55 iii 1.3.1.5. Cân nguyên liệu 56 1.3.1.6. Máy nghiền malt 56 1.3.1.7. Máy nghiền gạo 56 1.3.1.8. Nồi hồ hóa 60 1.3.1.9. Nồi đường hóa 62 1.3.1.10. Thiết bị lọc đáy bằng 64 1.3.1.11. Nồi nấu hoa 66 1.3.1.12. Thùng chứa trung gian 68 1.3.1.13. Thiết bị lắng xoáy 69 1.3.1.14. Thiết bị làm lạnh nhanh 71 1.3.1.15. Thùng chứa bã nguyên liệu 72 1.3.1.16. Thiết bị chứa nước nấu 72 1.3.2. Các thiết bị trong phân xưởng lên men 75 1.3.2.1. Tank lên men 75 1.3.2.2. Tank chứa bia thành phẩm 78 1.3.2.3. Thiết bị nhân men giống 80 1.3.2.4. Thiết bị thu hồi men 83 1.3.2.5. Máy lọc bia (máy lọc khung bản) 83 1.3.2.6. Bơm 84 1.3.3. Các thiết bị trong phân xưởng hoàn thiện 84 1.3.3.1. Hệ thống chiết bock 84 1.3.3.2. Hệ thống chiết chai 85 1.3.4. Tính chọn hệ thống máy lạnh 87 1.4.TÍNH LỰC LƯỢNG LAO ĐỘNG 93 1.4.1. Sơ đồ tổ chức quản lý nhà máy 93 1.4.2. Tính lực lượng lao động 95 1.4.2.1. Lực lượng lao động gián tiếp 95 1.4.2.2. Lực lượng lao động trực tiếp 95 Chương II. QUY HOẠCH MẶT BẰNG NHÀ MÁY, TÍNH NHU CẦU NƯỚC, NĂNG LƯỢNG, XỬ LÝ NƯỚC THẢI, TÍNH TOÁN HỆ THỒNG CIP 98 2.1.Quy hoạch mặt bằng nhà máy 98 2.1.1. Thiết kế mặt bằng nhà sản xuất 98 2.1.1.1. Phân xưởng nấu 98 2.1.1.2. Phân xưởng lên men 102 iv 2.1.1.3. Phân xưởng hoàn thiện 104 2.1.2. TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG PHỤ TRỢ 106 2.1.2.1. Kho nguyên liệu 106 2.1.2.2. Kho chứa sản phẩm 107 2.1.2.3. Kho chứa vỏ chai, bock 107 2.1.2.4. Kho chứa nắp chai, nhãn, hồ dán, caramen 107 2.1.2.5. Phân xưởng cơ điện 108 2.1.2.6. Trạm biến áp 108 2.1.2.7. Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO 2 108 2.1.2.8. Kho chứa nhiên liệu (than) 108 2.1.2.9. Nhà nấu hơi 108 2.1.2.10. Khu chứa và xử lý nước cấp 108 2.1.2.11. Khu xử lý nước thải 109 2.1.2.12. Khu vực nhà điều hành 109 2.1.3. Các công trình khác 109 2.1.3.1. Nhà hành chính 109 2.1.3.2. Hội trường 110 2.1.3.3. Nhà ăn 110 2.1.3.4. Nhà để xe 110 2.1.3.5. Phòng vệ sinh, phòng tắm, phòng thay áo quần bảo hộ 110 2.1.3.6. Phòng bảo vệ 110 2.1.3.7. Phòng y tế 111 2.2.TÍNH NHU CẦU NƯỚC, NĂNG LƯỢNG 114 2.2.1. Tính lượng nhiệt sử dụng 114 2.2.1.1. Nhiệt cung cấp cho nồi hồ hóa 114 2.2.1.2. Nhiệt cung cấp cho nồi đường hóa 116 2.2.1.3. Lượng nhiệt cung cấp cho nồi đun hoa 119 2.2.1.4. Tính lượng nhiệt để đun nước nóng 120 2.2.1.5. Lượng nhiệt cung cấp để thanh trùng bia chai 121 2.2.1.6. Tính lượng hơi sử dụng 121 2.2.1.7. Tính chọn lò hơi 122 2.2.1.8. Tính lượng nhiên liệu cung cấp cho nồi hơi 122 2.2.2. Tính lượng nước 123 v 2.2.2.1. Lượng nước cung cấp cho phân xưởng nấu 123 2.2.2.2. Lượng nước cung cấp cho phân xưởng lên men 124 2.2.2.3. Lượng nước cung cấp cho phân xưởng hoàn thiện 124 2.2.2.4. Lượng nước cung cấp cho nồi hơi 125 2.2.2.5. Lượng nước phục vụ các nhu cầu sinh hoạt: 125 2.2.3. Tính điện 125 2.2.3.1. Tính điện chiếu sáng 125 2.2.3.2. Tính điện động lực 128 2.2.3.3. Tính chọn máy biến áp 129 2.2.3.4. Tính điện năng tiêu thụ hằng năm 129 2.3.PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 129 2.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường trong nhà máy 129 2.3.2. Phương pháp xử lý nước thải 130 2.3.2.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải 130 2.3.2.2. Thuyết minh quy trình xử lý nước thải 131 2.4.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CIP 133 2.4.1. CIP cho phân xưởng nấu 133 2.4.2. CIP cho phân xưởng lên men 135 CHƯƠNG 3. TÍNH KINH TẾ 138 3.1.Vốn đầu tư cho nhà máy 138 3.1.1 Vốn đầu tư cho công trình xây dựng 138 3.1.1 Vốn đầu tư cho thiết bị 139 3.2.Tính giá thành cho sản phẩm 141 3.2.1. Chi phí nguyên liệuchính 141 3.2.2. Chi phí nguyên liệu phụ 142 3.2.3. Chi phí nhiên liệu và động lực 142 3.2.4. Chi phí tiền lương 142 3.2.5. Chi phí bảo hiểm tính theo lương 143 3.2.6. Chi phí khấu hao tài sản cố định 143 3.2.7. Chi phí ngoài sản xuất 143 3.2.8. Tiền bán sản phẩm phụ 144 3.2.9. Giá thành 1 đơn vị sản phẩm 144 23.2.10 Định giá sản phẩm 145 vi 3.3. Đánh giá các chỉ tiêu kết quả và hiệu quả 145 3.3.1. Tổng doanh thu của nhà máy 145 3.3.2. Doanh thu thuần (DTT) 145 3.3.3. Tổng lợi nhuận 146 3.3.4. Đánh giá các chỉ tiêu hiệu quả 147 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO 149 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất bia ………………………………………… 16 Hình 1.2. Biểu đồ gia nhiệt cho quá trình nấu nước nha …………………………21 Hình 1.3. Silô chứa nguyên liệu………………………………………………… 54 Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống nghiền malt …………………………………58 Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống nghiền gạo ………………………………….59 Hình 1.6. Nồi hồ hóa……………………………………………………………….62 Hình 1.7. Nồi đường hóa………………………………………………………… 64 Hình 1.8. Thùng lọc đáy bằng…………………………………………………… 66 Hình 1.9. Nồi đun hoa…………………………………………………………… 68 Hình 1.10. Thùng lắng xoáy……………………………………………………….71 Hình 1.11. Tank lên men………………………………………………………… 78 Hình 1.12. Tank chứa bia thành phẩm…………………………………………… 80 Hình 1.13. Sơ đồ tổ chức của nhà máy ……………………………………………94 Hình 2.1. Sơ đồ mặt bằng tầng 1 nhà xử lý nguyên liệu ………………………… 99 Hình 2.2. Sơ đồ mặt bằng khu vực nấu………………………………………… 101 Hình 2.3. Sơ đồ mặt bằng khu lên men………………………………………… 103 Hình 2.4. Sơ đồ mặt bằng phân xưởng hoàn thiện……………………………… 134 Hình 2.5. Sơ đồ mặt bằng kho nguyên liệu……………………………………….137 Hình 2.6. Sơ đồ mặt bằng nhà máy ………………………………………………113 Hình 2.7. Hệ thống CIP phân xưởng nấu ……………………………………… 135 Hình 2.8. Hệ thống CIP phân xưởng lên men ……………………………………136 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hóa học của malt 11 Bảng 1.2. Thành phần hóa học của hoa houblon 13 Bảng 1.3. Kế hoạch sản xuất của nhà máy 32 Bảng 1.4. Tổn thất nguyên liệu qua từng công đoạn 33 Bảng 1.5. Tỷ lệ nguyên liệu sản xuất bia chai 33 Bảng 1.6. Tổng kết nguyên liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia chai 12 o Bx 41 Bảng 1.7. Các nguyên liệu phụ, sản phẩm phụ tương ứng bia chai 12 o Bx 42 Bảng 1.8. Tổng kết nguyên liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia hơi 11 0 Bx 50 Bảng 1.9. Tổng kết nguyên liệu phụ tương ứng với bia hơi 11 0 Bx 51 Bảng1.10. Thống kê máy, thiết bị chính của nhà máy 92 Bảng 1.11. Lực lượng lao động gián tiếp 95 Bảng 1.12. Bảng tổng hợp lực lượng lao động trực tiếp 97 Bảng 2.1. Tổng hợp các công trình xây dựng trong mặt bằng nhà máy 111 Bảng 2.2. Tổng hợp các khu vực sử dụng đèn chiếu sáng trong nhà máy 127 Bảng 2.3. Công suất các thiết bị trong nhà máy 128 Bảng 2.4. Tiêu chuẩn cho phép của nước thải công nghiệp 132 Bảng 3.1. Vốn đầu tư các công trình xây dựng 138 Bảng 3.2. Vốn đầu tư các thiết bị chính 139 Bảng 3.3. Chi phí nguyên vật liệu chính cho sản xuất 1000 lít bia chai 141 Bảng 3.4. Chi phí nguyên vật liệu chính cho sản xuất 1000 lít bia hơi 141 Bảng 3.5.Chi phí nhiên liệu và động lực trong 1 năm 142 Bảng 3.6. Chi phí vật tư để sản xuất 1 chai bia 145 1 LỜI NÓI ĐẦU Bia là một loại đồ uống giải khát hiện rất được ưa chuộng ở nước ta cũng như trên thế giới. Bia có màu sắc, hương vị đặc trưng, dễ dàng phân biệt với các loại đồ uống khác. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon Ngoài giá trị dinh dưỡng bia còn có khả năng kích thích tiêu hoá, giúp cơ thể khoẻ mạnh khi dùng với liều lượng thích hợp và đặc biệt còn có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống nhờ đặc tính bão hoà CO 2 . Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, bia ra đời từ khoảng 7000 năm trước Công nguyên, bắt nguồn từ các bộ lạc cư trú ven bờ sông Lưỡng Hà, sau đó được truyền sang các châu lục khác thông qua quá trình trao đổi, buôn bán giữa các bộ lạc. Trong quá trình tìm kiếm nguyên liệu phụ để tăng chất lượng cho bia, người ta nhận thấy hoa houblon mang lại cho bia hương vị rất đặc biệt và nhiều đặc tính quý giá. Hiện nay, hoa hublon vẫn là nguyên liệu không thể thay thế trong sản xuất bia. Đến thế kỷ XIX Louis Pasteur xuất bản cuốn sách về bia đã tạo ra ngành công nghiệp sản xuất bia dưới ánh sáng khoa học, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác quy trình công nghệ sản xuất bia đang ngày càng trở nên hoàn thiện. Chính vì vậy, bia đã trở thành loại đồ uống được ưa chuộng nhất hiện nay, được sản xuất và tiêu thụ ngày nhiều trên phạm vi toàn thế giới. Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1980. Ngành công nghiệp sản xuất bia vẫn còn rất nhiều tiềm năng phát triển. Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng bia ở nước ta ngày càng tăng. Rất nhiều nhà máy cũng như cơ sở sản xuất bia được thành lập trên khắp cả nước nhưng vẫn chưa đáp ứng hết được nhu cầu thị trường cả về chất lượng cũng như số lượng. Hơn nữa bia là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân vì nó là ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thu hồi vốn nhanh, và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia có năng suất cao với cơ 2 cấu tổ chức chặt chẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết. Qua thời gian học tập và nghiên cứu tại trường, em đã được trang bị những kiến thức về cơ sở lý thuyết và chuyên môn ngành công nghệ thực phẩm nói chung và công nghệ sản xuất bia nói riêng tương đối đầy đủ. Bằng sự đam mê và thích thú với công nghệ sản xuất bia, cùng với triển vọng kinh tế khá cao của ngành công nghệ sản xuất bia. Do đó, em đã đăng ký đề tài tốt nghiệp là : “Thiết kế nhà máy bia năng suất 70 triệu lít/năm”  Nội dung đồ án gồm những phần chính sau:  Lập luận kinh tế kỹ thuật cho thiết kế.  Chọn dây chuyền công nghệ sản xuất bia.  Tính cân bằng vật chất của quá trình sản xuất.  Tính chọn máy, thiết bị sản xuất.  Tính lực lượng lao đông.  Tính điện, nước, năng lượng  Xử lý chất thải  Quy hoạch măt bằng sản xuất.  Tính kinh tế [...]... tăng về số lượng Trong số này, có hơn 20 nhà máy đạt công suất trên 20 triệu lít/năm; 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu lít/năm và có tới 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm Hai tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội và Sài Gòn là hai đơn vị đóng góp tích cực và giữ vai trò chủ đạo trong ngành bia c Thương hiệu bia Những thương hiệu bia sản xuất tại Việt Nam đang chiếm ưu... khả năng tiếp tục phát triển mạnh trong quá trình hội nhập, đó là: Sài Gòn, Sài Gòn special, 333, Hà Nội, Heineken, Tiger, Halida, huda d Trình độ công nghệ và thiết bị Các nhà máy bia có công suất trên 100 triệu lít/năm đều có hệ thống thiết bị hiện đại, tiên tiến, nhập khẩu từ các nước có nền công nghiệp sản xuất bia phát triển mạnh như: Đức, Đan Mạch Các nhà máy bia có công suất trên 20 triệu lít/năm. .. được dùng để pha loãng từ bia nồng độ cao ra bia thành phẩm sau này e Nguồn điện Nhà máy sử dụng mạng lưới điện quốc gia, ngoài ra trong nhà máy còn có hệ thống máy biến thế riêng để ổn định nguồn điện và một máy phát điện dự phòng sử dụng khi mất điện f Nguồn cung cấp nhiệt Năng lượng nhiệt cung cấp cho nhà máy là hơi nước bão hòa được tạo ra từ hệ thống lò hơi đặt trong nhà máy Hệ thống này sử dụng... 2025, Việt Nam sẽ sản xuất và tiêu thụ 7 - 7,5 tỷ lít bia Như vậy, việc xây dựng thêm nhà máy sản xuất bia ở khu vực miền Trung là cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng bia ngày càng cao của thị trường 3 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy a Nguyên tắc chọn địa điểm xây dựng nhà máy Địa điểm được chọn để xây dựng nhà máy cần đáp ứng được những yêu cầu sau: - Phù hợp với quy hoạch chung của thành phố -... đang tăng trưởng (nhất là đối với các loại bia chất lượng cao) chiến lược là phát triển sản xuất, tăng sản lượng và nâng cao chất lượng 2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy Bia Sài Gòn và Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100 năm 4 a Tình hình sản xuất bia trong nước Năm năm trở lại đây, do... thị trường, chiếm 51,4% thị phần sản lượng các nhà sản xuất bia tại Việt Nam Các sản phẩm chính của Sabeco có Bia Sài Gòn Đỏ (Sài Gòn Export 355), Bia lon 333, Bia Sài Gòn Lager, Bia Sài Gòn Xanh… Sản lượng năm 2010 của Bia Sài Gòn đạt mốc 1 tỷ lít, qua đó Sabeco đứng thứ 21 trong số các doanh nghiệp sản xuất bia hàng đầu thế giới và Top 3 các nhà sản xuất bia Đông Nam Á Doanh số hợp nhất năm 2010 đạt... liệu được nhập về nước bằng đường thủy và vận chuyển về nhà máy bằng xe container Men giống: nhà máy sử dụng nấm men Saccharomyces carlsbergensis d Nguồn cung cấp nước Nước trong sản xuất bia nước đóng một vai trò rất quan trọng Nước được sản xuất với một khối lượng tương đối lớn và yêu cầu của nước hết sức nghiêm ngặt Nhà máy sử dụng nguồn nước máy do tỉnh cấp Đây là một yếu tố quan trọng vì nước không... trưởng 48% so với năm 2009 Sản lượng bia Hà Nội tiêu thụ năm 2010 đạt 403,8 triệu lít, tăng 32,5% so với năm 2010 Các sản phẩm chính của Habeco có bia chia /bia lon Hà Nội, bia hơi, bia Trúc Bạch Năm 2010, công ty mẹ Habeco đạt 5.439 tỷ đồng doanh thu và 895 tỷ đồng LNTT; LNST đạt 734 tỷ đồng b Số lượng cơ sở sản xuất Hiện nay, Việt Nam có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia có trụ sở ở hầu khắp các tỉnh,... xây dựng nhà máy Không được xây dựng trên các vùng mỏ, khoán sản hoặc địa chất không ổn định, không có hiện tượng sói mòn - Gần nguồn cung cấp nước, gần các nhà máy khác để hợp tác sản xuất - Sử dụng mạng lưới điện quốc gia để giảm chi phí lắp đặt đường dây, máy phát điện - Nguồn nhân lực được cung cấp bởi khu dân cư Từ các nguyên tắc chọn địa điểm đã nêu trên, chon địa điểm xây dựng nhà máy là vấn... sản lượng bia trên toàn thế giới tăng 0,4% so với năm 2008, đạt 181 triệu kl, phá vỡ kỷ lục trong 25 năm qua Châu Á đã vượt qua châu Âu để trở thành châu lục đứng đầu thế giới về sản xuất bia, với sản lượng 58,67 triệu kl, tăng 5,5% so với năm 2008, so với mức giảm tương ứng 5,1% của châu Âu xuống 55,15 triệu kl Châu Á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ đang tăng nhanh, các nhà nghiên . công nghệ sản xuất bia, cùng với triển vọng kinh tế khá cao của ngành công nghệ sản xuất bia. Do đó, em đã đăng ký đề tài tốt nghiệp là : Thiết kế nhà máy bia năng suất 70 triệu lít/năm” . Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy Bia Sài Gòn và Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử trên. bia có trụ sở ở hầu khắp các tỉnh, thành trên cả nước và tiếp tục tăng về số lượng. Trong số này, có hơn 20 nhà máy đạt công suất trên 20 triệu lít/năm; 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu