Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế nhà máy bia 30 triệu lítnăm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia 30 triệu lít / năm MỤC LỤC 1 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu 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, Mỹ ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển, sản lượng bia của Đức, Mỹ đã đạt trên 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. Bia xâm nhập vào nước ta sau thời kì Pháp xâm lược năm 1858. Nhà máy bia đầu tiên được xây dựng ở Việt Nam do một người chủ tư bản Pháp xây dựng ở Hà Nội năm 1890. Bia được sản xuất lúc đó nhằm đáp ứng nhu cầu của quân đội và kiều dân Pháp ở Việt Nam. Có thể nói được rằng ở miền Bắc nước ta đến năm 1990 chỉ có nhà máy bia lớn là nhà máy bia Hà Nội. Từ sau năm 1990 thì sản xuất bia bắt đầu phát triển nhanh và mạnh. ngành bia Việt nam đã có những bước nhảy vọt. Với cơ chế mới, ngành sản xuất và kinh doanh bia đã có nhiều những thuận lợi và cơ hội phát triển. 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 tổng năng suất của các nhà máy bia trong cả nước lên tới trên 2 ti lít/năm 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 2013, 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 2013. 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 28 lít/người/năm và sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát triển. Với nhưng tương lai rộng mở của ngành bia, em xin lập bản thiết kế nhà máy sản xuất bia với năng xuất 30 triệu lít trên năm. 2 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm PHẦN I: LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT 1.1 Lập luận kinh tế Thị trường nhà máy hướng đến là khu vực đông đân cư, miền bắc việt nam sau đó là toàn bộ lãnh thổ Việt Nam. Theo thống kê và dự báo về đân số, hiện nay dân số Việt Nam là 87,8 triệu người, năm 2050 đân số sẽ đạ mức tối đa, đạt 103,9 triệu người. Năm 2020 đân số sẽ đạt 96,4 triệu người và là giai đoạn có số người trong độ tuổi lao động cao nhất, só người trong độ tuổi từ 15 tới 64 tuổi đạt 71% (68 triệu người) [1] Những người ở độ tuổi này có nhu cầu, và khả năng chi trả cho uống bia nhiều nhất. Hình 1.1: Đồ thị biểu diễn cơ cấu dân số Việt Nam Hơn nữa, mức độ tiêu thụ bia bình quân đầu người của việt nam còn thấp (28 lít/người/năm) so với người Czech (131.7 lít bia/người/năm) người Finland (82.7 lít/người/năm), Người Trung Quốc (31.5 bia/người/năm) (số liệu năm 2011) Vì vậy chắc chắn nhu cầu còn rất lớn. Theo các số liệu mức độ tiêu thụ bình quân đầu theo đầu người của Việt Nam liên tục tăng, từ năm 2001- 2007 ngành bia phát triển rất nhanh, trung bình 13,11% hằng năm và còn tiếp tục đà tăng trưởng này. Dự kiến năm 2015 mức độ tiêu thụ bia bình quân là 45- 47 (lít/người/năm) [2] Hình 1.2: Lượng tiêu thụ bia bình quân đầu người Việt Nam Từ những căn cứ trên có thể dự báo ngành bia sẽ còn phát trển mạnh trong mười năm tới, cụ thể năm 2007 sản lượng bia tiêu thụ là 2,1 tỷ lít, năm 2010 là 2,65 tỷ lít, theo dự báo của ngành thì năm 2015 ngành bia sẽ đạt 4,2 đến 4,4 tỷ lít. Hinh 1.3: Lượng tiêu thị bia của Việt Nam. Trong hoạt động công nghiệp, ngành bia - rượu - nước giải khát được đánh giá là có hiệu quả kinh tế cao so với các ngành khác. Từ năm 2001-2015, lợi nhuận ngành đã tăng gấp 4 lần với tốc độ tăng trung bình đạt 32,12%/năm. Trong đó, tính theo chuyên ngành thì sản xuất bia có lợi nhuận cao nhất.[3] 3 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm Do mặt hàng bia phải chịu thuế tiêu thụ đặc biệt nên hầu hết các địa phương đều mong muốn có nhà máy bia để tăng thu ngân sách. Hiện nay cơ hội phát triển ngành bia trong cả nước nói chung và miền bắc nói riêng là rất lớn. Tỉnh Bắc Ninh đã có quy hoạch phát triển ngành bia và nước giải khát. Với những phân tích như trên, nhà máy sẽ được thiết kế với công suất 30 triệu lít. Sản phẩm là bia vàng với 2 loại sản phẩm chính là bia chai 70% và bia hơi 30%. Nhà máy sẽ sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo chiếm 20% và vẫn dữ được chất lượng cao của sản phẩm và giảm giá thành. Nồng độ dịch đường trước lên men là 12 o Bx với bia chai, và 10,5 o Bx với bia hơi. 4 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm 1.2 Địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường 1.2.1 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy Địa điểm chọn để xây dựng nhà máy là tại khu công nghiệp Từ sơn, tọa lạc tại huyện Từ Sơn thuộc tỉnh Bắc Ninh, Tỉnh Bắc Ninh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm khu vực phía bắc, Khu công nghiệp chỉ cách thủ đô Hà Nội khoảng 30km, là một trung tâm Kinh tế - Khoa học kỹ thuật – Văn hóa của cả nước. Bắc Ninh là một tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng với dân số hơn một triệu người. Tỉnh giáp với Thành phố Hà Nội, Thái Nguyên, Bắc Giang, Hải Dương, là những tỉnh phát triển, hứa hẹn là thị trường tiêu thụ rộng lớn. Bắc Ninh có hệ thống giao thông rất thuận lợi với quốc lộ 1, và mạng lưới các cơ sở hạ tầng đang được đầu tư, hoàn thiện. Bắc Ninh cũng chỉ cách cảng Hải Phòng 85 km,cách sân bay nội bài 28km, thuận lợi cho việc nhập khẩu các nguyên liệu cho quá trình sản xuất, và xuất khẩu. Với điều kiện thuận lợi về giao thông như vậy sẽ đáp ứng cho nhu cầu lưu thông hàng hóa. Với định hướng chở thành tỉnh công nghiệp hóa vào năm… Bắc Ninh có định hướng mở rộng công nghiệp, dịch vụ nói chung và ngành bia nói riêng. Hiện nay tỉnh có một cơ sở sản xuất malt năng suất 120 000 tấn, một viện nghiên cứu Rượu Bia sẽ có nhiều thuận lợi cho việc nhập nguyên liệu và sản xuất,Việc xây dựng nhà máy bia tại đây là phù hợp với qui hoạch chung của tỉnh cũng như khu công nghiệp. Nằm sát Hà Nội, nơi có nhiêu trường đại học uy tín, cũng như điều kiện sinh hoạt thuận lợi ở tỉnh này, vì vậy nhà mấy sẽ có nguồn nhân lực rồi rào và chất lượng cao. Khu công nhiệp hoàn thiện từ khá lâu vì vậy nguồn điện và nguồn nước đã được ổn định. Khi xây dựng và đưa vào vận hành nhà máy sẽ có nhiều thuận lợi, vì nhu cầu nước của nhà máy là rất lớn, và quan trong. Vì vậy sẽ cần có khu xử lý nước riêng. 1.2.2 Nguồn nguyên liệu Các nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch nguyên liệu thay thế là gạo và hoa houlon. 5 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm Malt có thể nhập từ các nước như Đức, Úc, Trung quốc , hoặc từ nhà máy sản xuất malt trong tỉnh. Hoa houblon nhập từ Tiệp Khắc, Trung Quốc dưới dạng cao hoa và hoa viên. Gạo có thể mua ngay trong tỉnh hay mua từ trong tỉnh và các tỉnh lân cận Hưng Yên,Băc Giang, Thái Bình với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo. 1.2.3 Vùng tiêu thụ sản phẩm Trước tiên nhà máy sẽ cung cấp sản phẩm chủ yếu trong tỉnh và các tỉnh lân cận như Hà Nội, Hải phòng, sau đó là toàn bộ các tỉnh miền bắc. Sản phẩm sau chiết chai, chiết bock sẽ được vận chuyển bằng ô tô của công ty, cung cấp trực tiếp tới các đại lý, cửa hàng. Có thể gia công, sản xuất bia xuất khâu theo đơn đặt hàng 1.2.4 Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh Nguồn điện: Sử dụng điện lưới của mạng lưới điện quốc gia chạy qua khu vực. Nguồn nước: nước được lấy hệ thống nước của khu công nghiệp và từ hệ thống giếng khoan. Trong nhà máy nước được dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu, nước rửa chai, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy Nước nấu bia cần đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu cho công nghệ sản xuất bia. Do đó nước phải đi qua một hệ thống xử lý đúng kỹ thuật trước khi cấp cho sản xuất. Bên cạnh đó xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải của nhà máy tránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh. Nhà máy cũng đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO 2 và cấp khí nén phù hợp với công suất của nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản xuất của nhà máy. Hệ thống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH 3 hay Freon, chất tải lạnh sử dụng nước glycol hay nước muối. Ngoài ra còn có khu chứa chất tẩy rửa,khử trùng như xút, HNO 3 … 1.2.5 Nguồn cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy là cho nồi hơi phục vụ cho các mục đích khác nhau như nấu nguyên liệu, thanh trùng Nhà máy sử dụng nhiên liệu là dầu. Được mua dễ dàng từ các đại lý xăng đầu. 6 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm 1.2.6 Nguồn nhân lực Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các tuyến giao thông, gần thủ đô Hà Nội nên có nguồn nhân lực dồi dào, chất lượng cao. Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức chuyên môn phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành. Các công nhân có thể tuyển chọn lao động phổ thông, học nghề ở các vùng dân cư xung quanh để đảm bảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt. 1.2.7 Giao thông vận tải Như đã chình bày ở trên, khu công nghiệp Từ Sơn Bắc Ninh nằm trên quốc lộ 1, có điều kiện giao thông hết sức thuận lợi. Mạng lưới giao thông đã được đầu tư tốt. Thuận lợi cho việc nhập nguyên liệu, xuất sản phẩm, cũng như đi lại của cán bộ nhà máy. 7 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm PHẦN II: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1 Lựa chọn loại bia sản xuất Sản phẩm bia sản xuất ra phải đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn sau: Chỉ tiêu cảm quan: TT Tên chỉ tiêu Chất lượng 1 Màu sắc Màu vàng sáng 2 Trạng thái Dạng lỏng, trong suốt, không có cặn, không lẫn tạp chất 3 Độ bọt Bọt trắng, nhỏ, mịn, có độ bám dính thành cốc 4 Mùi Có mùi thơm của Malt đại mạch và hoa Houblon, không có mùi lạ.l 5 Vị Có vị đắng nhẹ đặc trưng của hoa Houblon Chỉ tiêu hóa lý: TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Bia hơi Bia Chai 1 Hàm lượng chất tan ban đầu % khối lượng 10,5 oBx 12 oBx 2 Hàm lượng Etanol %v/v 4,0 ± 0,2 5,0±0,2 3 Hàm lượng CO2 g/l 4,7 ± 0,2 4,7 ± 0,2 4 Độ axit Số ml NaOH 0,1N /10ml bia 1,3 ± 0,1 1,3 ±0,1 8 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm 5 pH 4,4 ± 0,2 4,4 ±0,2 6 Hàm lượng chất đắng mg/l 18÷2 22÷2 7 Hàm lượng Diaxetyl mg/l ≤ 0,2 ≤ 0,1 Các chỉ tiêu vi sinh : [4] Bia chai: TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mức chất lượng 1 Tổng số VSV hiếu khí CFU/ml sản phẩm 10 2 E. coli, CFU/ml sản phẩm 0 3 Staphylococcus aureus CFU/ml sản phẩm 0 4 Streptococci faecal CFU/ml sản phẩm 0 5 Pseudomonas aeruginosa CFU/ml sản phẩm 0 6 Clostridium perfringens CFU/ml sản phẩm 0 Bia hơi: TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mức chất lượng 1 Tổng số VSV hiếu khí CFU/ml sản phẩm 1000 2 E. coli, CFU/ml sản phẩm 0 9 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm 3 Clostridium perfringens CFU/ml sản phẩm 0 4 Tổng số nấm men và nấm mốc CFU/ml sản phẩm 100 10 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 10 [...]... loại cặn tốt Chế tạo và vận hành thiết bị đơn giản Có tính tự động hóa cao 22 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm Nhược điểm: - Thiết bị cồng kềnh chiếm nhiều diện tích b) Máy lọc ép kiểu khung bản: Thiết bị này gồm những khung bằng gang và những tấm bản dày có những đường rãnh trên mặt khung Bề mặt tấm bảng được tráng một lớp đồng đỏ mỏng... bia tiệm cận được với bia cổ điển - Công nghệ không phức tạp, dễ tự động hoá - Mặt bằng chiếm chỗ ít - An toàn và vệ sinh tốt Nhược điểm: Chất lượng sản phẩm không bằng chất lượng bia lên men cổ điển từ dịch đường 29 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm Từ các đặc điểm trên nhà máy chọn phương pháp lên men hiện đại Phương thức lên men gián... dịch đường lớn (2 -3%) Nếu vận hành không tốt thì việc phân tách tạp chất và dịch cũng không tốt 27 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 Đồ án tốt nghiệp • Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm Từ những nhận xét trên nhà máy xử dụng phương pháp thùng lắng xoáy Whirlpool 2.3.6.2 Làm lạnh dịch đường Phổ biến hiện nay là thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản Thiết bị này kín bao gồm nhiều tẩm bản mảnh... cho bia trong quá trình lọc nên làm giảm tính ổn định các hạt keo tạo độ nhớt Phải thay thế vải lọc nhiều lần, chi phí cao Từ đặc điểm của các máy lọc trên nhà máy lựa chọn máy lọc khung bản có sử dụng bột trợ lọc (diatomit) 31 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm 2.6 Thuyết minh dây chuyền sản xuất Không khí vô trùng Sục khí Hình2.1: Sơ đồ. .. Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 Đồ án tốt nghiệp • Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm Với những những ưu điểm nổi bật kể trên, cũng như hiệu quả thực tế của phương pháp này Nhà máy dùng thiết bị cấp nhiệt bên trong 2.3.5.2 Quá trình cho hoa vào nồi nấu Nhiều phương pháp cho hoa vào nồi nấu, tất cả chỉ xoay quanh việc tạo cho hiệu xuất trính ly cao nhất Nhà máy chọn phương pháp nấu bổ sung... nhiệt độ , tránh dừng ở các nhiệt độ trung gian 21 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm Đun sôi một phần của dịch đường làm tăng năng suất sử dung nguyên liệu Chó phép loại bỏ kết tủa phức protein-tanin do đông tụ Điều chỉnh linh hoạt Nhược điểm: - Phương pháp này thường kéo dài thời gian Giá thành đầu tư cao Năng lượng tố kém • Nhà máy sử dụng.. .Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm 2.2 Chọn nguyên liệu Nguyên liệu chính dùng cho sản xuất bia trong nhà máy là malt đại mạch, và nguyên liệu dùng để thay thế cho malt là gạo với tỷ lệ 20% nhằm giảm giá thành sản phẩm, hoa houblon tạo hương vị đặc trưng cho bia, nước và các chất phụ trợ khác 2.2.1 Malt đại mạch Hạt... lên men phụ 30 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm 2.5 Chọn phương pháp lọc bia Sau khi lên men, bia thu được còn cặn lạnh là xác tế bào nấm men và một số hợp chất không tan vào dịch đường nhưng chưa được tách triệt để trước khi lên men Lọc có chất trợ lọc có tuy có chi phí cao, cấu tạo phức tạp nhưng lọc được triệt để, hiệu quả Máy lọc có... trùng Mỗi mục đích đòi hỏi chất lượng riêng, nước được sử lý theo yêucầu sử dụng 15 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm Do phải tri một tri phí khá lớn cho việc sử dụng nước, trung binh 6hl nước để sản suất 1hl bia, nhà máy kết hợp sử dụng hệ thống nước của khu công nghiệp và nước ngầm Dù là nước nào thì vẫn cần phải xử lý để đạt yêu cầu cho... đa năng Dễ vệ sinh, đảm bảo vô trùng Gọn nhẹ • Vì vậy máy sử dụng phương pháp làm lạnh bằng thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản.một cấp 28 Nguyễn Bình Minh - Thực Phẩm 2_K52 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 45riệu lít/năm 2.4 Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men Có hai phương pháp lên men thường được sử dụng tại các cơ sở sản xuất bia: Lên men theo phương pháp cổ diển và lên men theo . năm 1990 thì sản xuất bia bắt đầu phát triển nhanh và mạnh. ngành bia Việt nam đã có những bước nhảy vọt. Với cơ chế mới, ngành sản xuất và kinh doanh bia đã có nhiều những thuận lợi và cơ hội phát. hóa lý: TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Bia hơi Bia Chai 1 Hàm lượng chất tan ban đầu % khối lượng 10,5 oBx 12 oBx 2 Hàm lượng Etanol %v/v 4,0 ± 0,2 5,0±0,2 3 Hàm lượng CO2 g/l 4,7 ± 0,2 4,7 ± 0,2 4. cacbon trong môi trường, có xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáy thùng lên men, làm trong bia nhanh. - Lên men được glucose, mannose, galactose, fructose, saccharose, malttose. - Đặc biệt