Thiết kế nhà máy bia với năng suất 65 triệu lít/năm

i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm khoa Chế biến và quý thầy cô giáo đã giảng dạy tôi trong suốt thời gian học tại trường. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Vũ Duy Đô đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu để tôi hoàn thành đề tài này. Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến Ban giám đốc Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Hà Nam và các anh chị kỹ sư, công nhân trong nhà máy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi thực hiện tốt đề tài. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè luôn luôn bên cạnh, chăm sóc, động viên tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài. Do kinh nghiệm bản thân còn ít và khối lượng công việc tương đối lớn nên đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi rất mong được sự góp ý của các thầy cô giáo từ đó giúp tôi hoàn thiện hơn về kiến thức, và đạt được quả tốt nhất. Nha Trang, tháng 06 năm 2009 Sinh viên thực hiện Vũ Thị Thu Hoà ii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH xi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: LẬP LUẬN CHỨNG KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 1 1.1. Lập luận chứng kinh tế kỹ thuật 1 1.2. Chọn địa diểm xây dựng nhà máy 4 1.2.1. Về giao thông 5 1.2.2. Về nguyên liệu 5 1.2.3. Nguyên liệu thay thế 5 1.2.4. Nhiên liệu 5 1.2.5. Nguồn nhân lực 6 1.2.6. Nguồn điện 6 1.2.7. Nguồn nước 6 1.2.8. Sự hợp tác hoá sản xuất 6 1.2.9. Thị trường tiêu thụ 7 CHƯƠNG II: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 8 2.1. Nguyên liệu cho sản xuất bia 8 2.1.1. Malt 8 2.1.2. Hoa houblon 9 2.1.3. Nguyên liệu thay thế 10 2.1.4. Nước 10 2.1.5. Nấm men 11 2.1.6. Các nguyên vật liệu và hoá chất phụ trợ 11 iii 2.2. Dây chuyền sản xuất 11 2.2.1. Chọn phương pháp nấu 12 2.2.2. Chọn phương pháp lọc hèm 12 2.2.3. Chọn phương pháp lên men 12 2.2.4. Chọn phương thức lên men 13 2.3. Quy trình công nghệ sản xuất bia của nhà máy 13 2.3.1. Sơ đồ quy trình 13 2.3.2. Thuyết minh quy trình 13 2.3.3. Hệ thống thu hồi và hoá lỏng CO 2 26 2.3.4. Xử lý nước cấp 28 CHƯƠNG III: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 30 3.1. Lập kế hoạch sản xuất cho nhà máy 30 3.2. Cân bằng sản phẩm cho bia hơi 10 o Bx (tính cho 1000 lít bia hơi 10 o Bx) 31 3.2.1. Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lít bia hơi 10 o Bx 31 3.2.2. Lượng bã malt và gạo 33 3.2.3. Tính lượng nước dùng trong quá trình nấu và rửa bã 33 3.2.4. Lượng hoa Houblon sử dụng 35 3.2.5. Lượng men giống sử dụng 35 3.2.6. Sữa men kết lắng 35 3.2.7. Cặn lắng 36 3.2.8. Các hoá chất sử dụng 36 3.2.9. Lượng CO 2 36 3.2.10. Lượng bock 37 3.3. Cân bằng sản phẩm cho bia chai 11 o Bx (tính cho 1000 lít bia chai 11 o Bx) 39 3.3.1. Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lít bia chai 11 o Bx 39 3.3.2. Lượng bã malt và gạo 40 3.3.3. Tính lượng nước dùng trong quá trình nấu và rửa bã 41 3.3.4. Lượng hoa Houblon sử dụng 42 3.3.5. Lượng men giống sử dụng 43 iv 3.3.6. Sữa men kết lắng 43 3.3.7. Cặn lắng 43 3.3.8. Các hoá chất sử dụng 43 3.3.9. Lượng CO 2 44 3.3.10. Lượng vỏ chai 45 3.3.11. Số lượng nhãn 45 3.3.12. Số nắp chai 45 3.3.13. Lượng két đựng chai 45 CHƯƠNG IV: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 48 4.1. Các thiết bị đặt tại khu chứa nguyên liệu 48 4.1.1. Silô chứa malt và gạo 48 4.1.2. Gầu tải số 1 (để vận chuyển malt và gạo lên silô chứa) 50 4.1.3. Băng cào vận chuyển nguyên liệu từ container đến phễu của gầu tải 50 4.1.4. Băng cào vận chuyển nguyên liệu từ silô đến gầu tải số 2 51 4.1.5. Gàu tải số 2 51 4.2. Các thiết bị đặt trong phân xưởng nấu 51 4.2.1. Máy sàng tách tạp chất 51 4.2.2. Thiết bị tách sắt 52 4.2.3. Thiết bị tách sạn 52 4.2.4. Gầu tải số 3 (vận chuyển bột sau nghiền qua phễu) 52 4.2.5. Phễu chứa nguyên liệu 52 4.2.6. Máy nghiền malt 54 4.2.7. Máy nghiền gạo 55 4.2.8. Vít tải vận chuyển bột từ phễu chứa vào các thiết bị nấu 55 4.2.9. Nồi hồ hoá 56 4.2.10. Nồi đường hoá 57 4.2.11. Thiết bị lọc đáy bằng 59 4.2.12. Nồi nấu hoa 61 4.2.13. Thùng chứa trung gian 63 v 4.2.14. Thiết bị lắng xoáy 63 4.2.15. Thiết bị làm lạnh nhanh 65 4.2.16. Thiết bị đun nước nấu 65 4.2.17. Thùng chứa bã nguyên liệu và bã hoa 68 4.2.18. Bơm 68 4.3. Các thiết bị trong phân xưởng lên men 70 4.3.1. Tính chọn tank lên men 70 4.3.2. Tank TBF 73 4.3.3. Thiết bị nhân men giống 74 4.3.4. Thiết bị rửa men 76 4.3.5. Máy lọc khung bản 76 4.3.6. Bơm (bơm từ tank lên men sang thiết bị lọc khung bản) 77 4.4. Thiết bị trong phân xưởng hoàn thiện 77 4.4.1. Máy rửa bock 77 4.4.2. Máy chiết bock 77 4.4.3. Máy chiết chai 78 4.4.4. Máy rửa chai 78 4.4.5. Máy dập nút chai 78 4.4.6. Thiết bị thanh trùng 79 4.4.7. Máy dán nhãn 79 4.3.8. Máy in date 79 4.4.9. Robot gắp chai vào két 79 4.4.10. Băng tải 80 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CIP VÀ VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG 81 5.1. Tính toán hệ thống CIP trung tâm 81 5.1.1. Hệ thống CIP cho phân xưởng nấu 81 5.1.2. Hệ thống CIP cho phân xưởng lên men 82 5.2. Vệ sinh an toàn lao động 84 vi 5.2.1. Vệ sinh 84 5.2.2. An toàn lao động 85 CHƯƠNG VI: TÍNH XÂY DỰNG 88 6.1. Thiết kế mặt bằng sản xuất 88 6.1.1. Phân xưởng nấu 88 6.1.2. Phân xưởng lên men 90 6.1.3. Phân xưởng hoàn thiện 91 6.2. Các công trình phụ trợ 92 6.2.1. Khu nguyên liệu 92 6.2.2. Kho thành phẩm 92 6.2.3. Bãi vỏ chai, bock 92 6.2.4. Kho nắp chai 93 6.2.5. Kho nhãn 93 6.2.6. Kho hoá chất bôi trơn 93 6.2.7. Kho hồ dán 94 6.2.8. Văn phòng 94 6.2.9. Phân xưởng cơ khí 94 6.2.10. Kho vật tư 94 6.2.11. Nhà lò hơi 94 6.2.12. Khu phát và phân phối điện 94 6.2.13. Bãi than xỉ 94 6.2.14. Trạm biến thế 95 6.2.15. Khu xử lý nước thải 95 6.2.16. Bãi đậu xe ô tô 95 6.2.17. Khu chứa và xử lý nước cấp 95 6.2.18. Nhà điều hành trung tâm 95 6.3. Các công trình phục vụ sinh hoạt 96 6.3.1. Nhà hành chính 96 6.3.2. Nhà giới thiệu sản phẩm 96 vii 6.3.3. Nhà ăn 96 6.3.4. Nhà để xe 96 6.3.5. Phòng bảo vệ 96 6.3.6. Phòng y tế 97 6.3.7. Nhà vệ sinh 97 6.4. Các bản vẽ thiết kế 98 CHƯƠNG VII: TÍNH HƠI – LẠNH – NƯỚC – ĐIỆN 108 7.1. Tính hơi 108 7.1.1. Tính nhiệt cho phân xưởng nấu 108 7.1.2. Lượng nhiệt cấp cho phân xưởng hoàn thiện 115 7.1.3. Tính lượng hơi 116 7.1.4. Chọn lò hơi 117 7.1.5. Lượng nhiên liệu cung cấp cho nồi hơi 117 7.2 .Tính lạnh 118 7.2.1. Lượng lạnh cần thiết cho thiết bị làm lạnh nhanh 118 7.2.2. Lượng lạnh cần để cung cấp cho quá trình lên men chính 118 7.2.3. Lượng lạnh cần cho quá trình lên men phụ 119 7.2.4. Lượng lạnh cấp cho hệ thống lên men giống 120 7.2.5. Lượng lạnh cần cấp để tái sử dụng men kết lắng 121 7.2.6. Lượng lạnh cần để hạ nhiệt bia non xuống 0 o C đưa đi lọc 121 7.2.7. Năng suất lạnh cung cấp cho toàn bộ nhà máy 122 7.2.8. Chọn máy lạnh 122 7.3. Tính lượng nước 123 7.3.1. Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu 123 7.3.2. Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men 123 7.3.3. Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện 123 7.3.4. Lượng nước cần cung cấp cho nồi hơi 124 7.4. Tính điện 125 7.4.1. Tính phụ tải chiếu sáng 125 viii 7.4.2. Phụ tải động lực công suất các thiết bị trong nhà máy 129 7.4.3. Tính và chọn máy biến áp 130 7.4.4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 130 CHƯƠNG VIII: PHUƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI 132 8.1. Môi trường 132 8.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường trong nhà máy 132 8.2. Phương pháp xử lý nước thải 132 CHƯƠNG IX: TÍNH KINH TẾ 137 9.1. Tổ chức quản lý nhà máy 137 9.1.1. Sơ đồ tổ chức quản lý nhà máy 137 9.1.2. Tính lực lượng lao động 137 9.2. Hạch toàn giá thành sản phẩm 139 9.2.1. Vốn cố định 139 9.2.2. Tính giá thành sản phẩm 142 9.3. Đánh giá các chỉ tiêu kết quả và hiệu quả 147 9.3.1. Tổng doanh thu của nhà máy 147 9.3.2. Doanh thu thuần: DTT = DT – VAT 147 9.3.3. Tổng lợi nhuận : TLN = DTT – G 148 9.4. Đánh giá các chỉ tiêu hiệu quả 148 KẾT LUẬN 149 PHỤ LỤC ix DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCN: Trước công nguyên WTO: World Trade Organism (tổ chức thương mại thế giới) CHLB: cộng hòa liên bang KCN: Khu công nghiệp CIP: Cleaning In Place (làm vệ sinh tại chỗ) UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket COD: Chemistry Oxygen Demand (nhu cầu oxy hóa học) BOD: Biology Oxygen Demand (nhu cầu oxy sinh học) PCCC: Phòng cháy chữa cháy KCS: Kiểm tra chất lượng sản phẩm ALC: alcohol x DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 3.1: Tổn thất nguyên liệu qua từng công đoạn sản xuất của nhà máy 40 Bảng 3.2: Kế hoạch sản xuất của nhà máy trong năm 41 Bảng 3.3: Tỷ lệ nguyên liệu sử dụng để sản xuất bia hơi 41 Bảng 3.4: Tóm tắt cân bằng sản phẩm cho bia hơi 10 0 Bx 48 Bảng 3.5: Tỷ lệ sử dụng nguyên liệu để sản xuất bia chai 49 Bảng 3.6: Tóm tắt cân bằng sản phẩm cho bia chai 11 0 Bx 56 Bảng 3.7: Phân bố thời gian sản xuất từng công đoạn 57 Bảng 6.1: Các hạng mục công trình trong tổng mặt bằng 115 Bảng 7.1: Tổng hợp lượng nhiệt cần cung cấp cho 1 mẻ nấu 124 Bảng 7.2: Tổng hợp các bộ phận dùng đèn chiếu sáng 137 Bảng 7.3: Công suất điện động lực 138 Bảng 7.4: Tiêu thụ hơi - nước - điện - lạnh 140 Bảng 9.1: Lực lượng lao động trực tiếp 147 Bảng 9.2: Vốn đầu tư các công trình xây dựng 149 Bảng 9.3: Vốn đầu tư cho thiết bị 150 Bảng 9.4: Chi phí nguyên vật liệu chính sản xuất cho 1000 lít bia hơi 152 Bảng 9.5 : Chi phí nguyên vật liệu chính sản xuất cho 1000 lít bia chai 152 Bảng 9.6: Chi phí nhiên liệu và động lực trong 1năm 153 Bảng 9.7: Chi phí vật tư để sản xuất 1 chai bia 155 [...]... lên men Trong đồ án này tôi có nhiệm vụ Thiết kế nhà máy bia với năng suất 65 triệu lít/ năm”, sản phẩm bao gồm 50% bia chai (nồng độ dịch lên men 11oBx) và 50% bia hơi (nồng độ dịch lên men 10oBx) Nội dung đồ án gồm các phần chính sau: - Lập luận chứng cho thiết kế - Công nghệ sản xuất bia - Tính cân bằng vật chất cho quá trình sản xuất - Tính và chọn máy, thiết bị sản xuất - Quy hoạch mặt bằng sản... thị trường vốn rất “khát” và ngày càng khắt khe Vì vậy, việc thiết kế xây dựng nhà máy bia có năng suất khoảng 50- 100 triệu lít/năm trở lên theo công nghệ mới, ở gần những khu vực đông dân là hoàn toàn cần thiết, phù hợp với sự phát triển kinh tế của nước ta hiện nay và trong tương lai 1.2 Chọn địa diểm xây dựng nhà máy Chọn đặt nhà máy bia tại khu công nghiệp Đồng Văn, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam... nhiều phân xưởng với các máy móc trang thiết bị hiện đại Do đó việc thiết kế một nhà máy bia hoàn chỉnh với đầy đủ các bộ phận là một công việc rất phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian và phải có kiến thức tổng hợp về nhiều lĩnh vực Điều kiện này cũng nói lên rằng: thiết kế nhà máy bia là một yêu cầu và cũng là điều kiện cần thiết để rèn luyện kỹ năng, tiếp cận gần hơn với công nghiệp sản xuất thực phẩm đặc... tỷ lít bia, bình quân đầu người là 62- 64 lít/người/năm Năm 2025 sản xuất và tiêu thụ 7,0- 7,5 tỷ lít bia, bình quân đầu người là 69- 72 lít/người/năm Thế nhưng theo thống kê của Bộ Công thương, hiện nay cả nước có trên 320 nhà máy bia và các cơ sở sản xuất bia với các quy mô khác nhau từ 1triệu lít/ năm đến 100 triệu lít/năm, tổng sản lượng khoảng trên 2 tỷ lít/năm Đáng ngại là các nhà 4 máy bia quy... 24/24h Nhà máy sử dụng điện từ mạng lưới điện quốc gia 110KV chạy qua KCN Đặt thêm 1 trạm biến thế và máy phát điện nhằm đề phòng khi mất điện 1.2.7 Nguồn nước Cũng như điện, nước là yếu tố vô cùng quan trọng đối với bất kỹ nhà máy nào nhất là nhà máy bia KCN có một nhà máy cung cấp nước công suất 19000 m3/ngày đêm, hệ thống cấp nước được đấu nối đến tận chân tường rào từng doanh nghiệp, do đó nhà máy. .. xuất bia đã đầu tư, mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc trung ương và địa phương quản lý, các công ty liên doanh với các tập đoàn bia lớn như Heineken, Carlsberg, Poster…nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường tỷ lít Sản lượng bia ở Việt Nam trong những năm gần đây 2.5 2 Sản lượng bia 1.5 1 0.5 0 2002 Năm 2004 2006 2008 2010 Hình 1.1: Sản lượng bia. .. áp suất lên men có thể tự động hoá, vốn đầu tư xây dựng giảm, tránh nhiễm tạp cho bia, tốn ít diện tích 13 2.2.4 Chọn phương thức lên men Có 2 phương thức lên men là liên tục và gián đoạn Nhà máy chọn phương thức lên men liên tục, khép kín nên chất lượng bia đồng đều, hao tổn bia ít, nâng cao năng suất thiết bị, giảm giá thành sản phẩm và dễ tự động hoá 2.3 Quy trình công nghệ sản xuất bia của nhà máy. .. 100 năm Xưởng sản xuất bia đầu tiên được đặt tên là xưởng sản xuất bia Chợ Lớn, do một người Pháp tên là Victor Larue mở vào năm 1875, là tiền thân của nhà máy bia Sài Gòn nay là Tổng công ty rượu bia nước giải khát Sài Gòn Ở miền Bắc, vào năm 1889, một người Pháp tên là Homel đã mở xưởng bia ở làng Đại Yên, Ngọc Hà sau trở thành nhà máy bia Hà Nội, nay là Tổng công ty Rượu Bia Nước giải khát Hà Nội... đang hoạt động theo công nghệ và thiết bị cũ nên chi phí sản xuất cao mà lại hoạt động không hết công suất Tất yếu dẫn đến hiện nay đã có rất nhiều nhà máy bia nhỏ bị phá sản hoặc phải sát nhập với những nhà máy lớn hơn Bởi vì, chỉ những doanh nghiệp có tiềm lực mạnh với những hướng đi đúng đắn mới có tương lai, ngày càng phát triển do họ có vốn, không ngừng đầu tư trang thiết bị hiện đại, mở rộng sản... xuất bia ngày càng phát triển Lịch sử ngành bia nước ta tuy có quá trình phát triển chưa lâu, song với quy mô và sức phát triển như hiện nay đã khẳng định ngành công nghiệp sản xuất bia là một ngành kinh tế quan trọng, có chỗ đứng vững chắc trong nền kinh tế quốc dân và còn nhiều tiềm năng để phát triển Một nhà máy sản xuất bia theo công nghệ lên men hiện đại bao gồm nhiều phân xưởng với các máy móc . trên 320 nhà máy bia và các cơ sở sản xuất bia với các quy mô khác nhau từ 1triệu lít/ năm đến 100 triệu lít/ năm, tổng sản lượng khoảng trên 2 tỷ lít/ năm. Đáng ngại là các nhà 4 máy bia quy. nhiều tiềm năng để phát triển. Một nhà máy sản xuất bia theo công nghệ lên men hiện đại bao gồm nhiều phân xưởng với các máy móc trang thiết bị hiện đại. Do đó việc thiết kế một nhà máy bia hoàn. ngành bia trong nước phải có những nhà máy bia hiện đại, chất lượng bia cao nhằm đáp ứng thị trường vốn rất “khát” và ngày càng khắt khe. Vì vậy, việc thiết kế xây dựng nhà máy bia có năng suất