CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VANG NHO

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VANG NHO

TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH http://www.ebook.edu.vn - 1 - CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1. Nguyên tắc chọn địa điểm xây dựng nhà máy - Gần nguồn cung cấp nguyên liệu hay trong vùng cung cấp nguyên liệu để giảm chi phí vận chuyển, nguyên liệu cung cấp phải đủ, chất lượng tốt và ổn định cho nhà máy hoạt động trước mắt và lâu dài. - Phải đủ diện tích để bố trí xây dựng các công trình hiện hữu đồng thời phải có khả năng mở rộng trong tương lai, chiếm ít diện tích canh tác, địa điểm ít bị ô nhiễm. - Mặt bằng xây dựng nhà máy phải tương đối bằng phẳng, cao ráo, ít bị ngập lụt, dễ cấp và thoát nước, là nơi có mực nước ngầm đủ sâu để giảm chi phí làm nền móng và là nơi có địa hình địa chất ổn định. - Địa điểm xây dựng nhà máy phải gần nguồn điện, nguồn nước, gần các nhà máy khác để hợp tác nhiều mặt nh ư cơ sở hạ tầng, công trình phúc lợi cho cán bộ công nhân đồng thời sử dụng công nhân hợp lý. - Địa điểm xây dựng nhà máy phải gần nơi đông dân để tuyển lựa nhân công và thuận lợi trong việc tiêu thụ sản phẩm. - Gần đường giao thông, nhất là đường bộ và đường thủy để dễ dàng trong việc đi lại, vận chuyển nguyên vật liệu và tiêu thụ sản phẩm. - Năng lượng sử dụng cho nhà máy bao gồm: hơi- điện –nước, khối lượng sử dụng hàng năm khá lớn nên cần đặt nhà máy gần nguồn cung cấp năng lượng để đảm bảo cho việc sản xuất được liên tục, giảm hao phí về đường dây, ống dẫn. - Địa điểm xây dựng nhà máy phải nằm trong vùng quy hoạch của địa phương đồng thời phải quan tâm đến vấn đề an ninh quốc phòng. - Chọn hướng gió phù hợp để tránh khói bụi do xe cộ qua lại, vì đây là nhà máy thực phẩm nên việc giữ vệ sinh cho nguyên liệu hay sản phẩm là việc hết sức cần thiết. 2. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy Để cân bằng sự phát triển công nghiệp giữa ba miền đất nước và dựa trên các điều kiện thực tế, em quyết định đặt nhà máy sả n xuất rượu vang nho ở miền Trung, tại cụm công TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH http://www.ebook.edu.vn - 2 - nghiệp Tháp Chàm, Ninh Thuận, vì nơi này đáp ứng được các nguyên tắc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy nói trên. Cụm công nghiệp Tháp Chàm: quy mô 126 ha, nằm sát quốc lộ 27 và ga đường sắt Tháp Chàm, cách trung tâm Thành phố Phan Rang - Tháp Chàm 7 km về phía Tây Bắc. Là nơi thu hút các doanh nghiệp sản xuất kinh doanh các ngành nghề chế biến lâm sản, sản xuất hoá chất, vật liệu xây dựng, chế biến thực phẩm, sản xuất đồ gia dụng… Cụm công nghi ệp này nằm ở vị trí có điều kiện giao thông thuận tiện, được nhà nước đầu tư hoàn chỉnh các công trình hạ tầng. Cách cảng Cam Ranh khoảng 37km, cách thành phố Nha Trang và Đà Lạt 110 km, cách Thành phố Hồ Chí Minh 360 km. 3. Công nghệ sản xuất rượu vang nho 3.1. Nguyên liệu 3.1.1. Nho Nho là loại quả lý tưởng để chế biến rượu vang và rượu vang nho là loại rượu vang nổi tiếng nhất đối với người phương Tây cũng như phươ ng Đông. Ở Việt Nam chỉ có một số vùng thuận tiện cho việc trồng nho (nhiều nhất là ở Ninh Thuận) do đặc tính của cây nho là ưa khí hậu khô và nhiều nắng, đất ít chua. Người ta chọn quả nho để chế biến rượu vang từ mấy ngàn năm nay, vì các lý do sau: - Thành phần hoá học của nho thích hợp cho quá trình lên men, rượu vang nho có thể bảo quản được lâu. - Sản lượng nước quả trên đơn v ị diện tích trồng nho cao. - Chất lượng rượu vang tốt, hương vị đậm đà. Hàm lượng cồn vừa phải, cân đối với vị chua của axit, vị chát của tanin, lại thêm các vị phong phú của glixerin, axit amin, muối khoáng… màu sắc óng ả nhờ có các chất antoxian, tanin, . . . 3.1.2. Nước Hàm lượng chất khô trong môi trường trước lúc lên men thường vào khoảng 20% (theo trọng lượng). Như vậy trong rượu vang thành phẩm, nước chiếm một tỷ lệ khá lớn (khoảng 80%) và điều này cũng chứng tỏ nước là một trong những nguyên liệu chủ yếu để sản xuất rượu vang. 3.1.3. Đường TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH http://www.ebook.edu.vn - 3 - Đường Saccharose là nguyên liệu thường được sử dụng để bổ sung vào môi trường lên men nhằm điều chỉnh độ đường đạt hàm lượng cần thiết cho quá trình lên men sản xuất rượu vang, vì ở một số loại quả, hàm lượng đường khá thấp làm cho khả năng lên men của nấm men yếu ớt, độ cồn sản phẩm thấp, rượu lạt. Yêu cầu của đường bổ sung vào là đạ t các chỉ tiêu về chất lượng: tiêu chuẩn cảm quan, tiêu chuẩn hoá lý và tiêu chuẩn vi sinh. 3.1.4. Nấm men Giống nấm men Saccharomyces cerevisiae có nhiều ưu điểm như: • Lên men nhanh và sâu các loại đường, • Kết lắng tốt, do đó dễ tách sinh khối nấm men ra khỏi dịch lên men, • Tạo mùi thơm đặc trưng cho rượu vang, • Bền vững với rượu, acid và các chất sát trùng. Do đó mà các nhà máy sản xuất rượu vang hiện nay th ường chọn giống nấm men Saccharomyces cerevisiae để lên men dịch nho. 3.1.5. Các chất phụ gia khác 9 SO 2 hoặc NaHSO 3 : thường được bổ sung vào dịch quả trước khi lên men với liều lượng 50-200 ppm. Mục đích là để ức chế, tiêu diệt các vi khuẩn có hại… 9 Bentonit, tanin và đất sét trắng: là các loại chất trợ lắng, giúp cho quá trình lắng trong sản phẩm được tốt. 9 Enzym pectinase: được bổ sung vào nhằm mục đích làm trong và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm. 3.2. Sản phẩm 3.2.1. Giới thiệu về rượu vang R ượu vang là sản phẩm có hương vị đặc trưng, độ cồn nhẹ 10 - 15 0 (không qua chưng cất), là nước giải khát giàu chất dinh dưỡng. Nếu sử dụng với liều lượng thích hợp, rượu vang có tác dụng tốt cho sức khoẻ và có thể chữa được một số bệnh. TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH http://www.ebook.edu.vn - 4 - CHƯƠNG II QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG NHO Nho Tiếp nhận, phân loai Rửa Nước Làm dập, nghiền xé Sulfit hoá Ép Bã ướt Ép Nước Tách cuống NaHSO 3 Dòch nho Đường,Vitamin, tanin,. . . Lên men chính Ủ Loc thô Chiết rót, đóng nút Sản phẩm Loc tinh Lên men phụ Dán nhãn, đóng thùng Gan cặn S.Cerevisiae Nhân giống Đường Chai, nút Nhãn, thùng Bột điatomit Sulfit hoá Lắng trong O 2 vô trùng Cuống Bã khô Cặn CO 2 Cặn CO 2 Cặn thô Nấm men sót TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH http://www.ebook.edu.vn - 5 - 4. Kế hoạch sản xuất: + Năng suất thiết kế: 1.000.000 lít/năm. + Một năm nhà máy hoạt động 300 ngày, mỗi ngày làm việc 14 giờ (từ 6h đến 20h), chia làm 2 ca làm việc: ca 1 từ 6h – 13h và ca 2 từ 13h – 20h. + Một ngày làm 3 mẻ, mẻ đầu tiên bắt đầu làm việc từ 6h sáng. TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH http://www.ebook.edu.vn - 6 - CHƯƠNG III TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 1. Tính lượng nguyên liệu chính Năng suất thiết kế: 1.000.000 lít/năm, một năm sản xuất 300 ngày do đó trung bình một ngày sản xuất là 3335 lít rượu vang nho thành phẩm. Vang thành phẩm có: Độ cồn: 11% V Hàm lượng đường sót: 4% Trọng lượng. 1.1. Tính lượng nho cần dùng Chọn thành phần tính toán cân bằng của nho như sau: + Cuống nho: 5% + Quả nho: 95%, trong đó: • Vỏ nho: 6% • Hạt nho: 2% • Thịt quả: 92% Trong đó: - Nước: 81% - Đường 14% - Các chất khác: 5% Giả sử tỉ lệ hao hụt trong các công đoạn sản xuất: + Khâu làm sạch tổn thất 1% khối lượng nho. + Khâu làm dập, nghiền xé tổn thất 0,5% khối lượng nho. + Khâu ép thu dịch nho tổn thất 2% khối lượng hỗn dịch nho. + Khâu lên men chính tổn thất 1% khối lượng dịch nho sau chuẩn bị môi trường lên men. + Khâu gạn cặn tổn thất 1% khối lượng vang mới (vang sau khi lên men chính) + Khâu lên men phụ tổ n thất 0,5% khối lượng vang mới. TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH http://www.ebook.edu.vn - 7 - + Khâu ủ tổn thất 0,5% khối lượng vang sau lên men phụ. + Khâu lọc thô tổn thất 0,3% khối lượng vang sau ủ. + Khâu lọc tinh tổn thất 0,2% khối lượng vang sau ủ. + Tổn thất khâu chiết: 0,3% khối lượng vang bán thành phẩm. Tổng tổn thất: 7,3% Hiệu suất cả quá trình: 92,7% ¾ Tính cho 100 kg nho nguyên liệu Chọn lượng nước để ép rửa bã ướt là 8% khối lượng quả nho và giả sử rằng: lượng bã th ải sau khi ép thu dịch nho hầu hết là vỏ nho, hạt nho, nước (tổng lượng bã thãi từ công đoạn ép chiếm 10% khối lượng quả nho). Như vậy: - Khối lượng nước quả thu được từ các lần ép là: 1,93100 %95 %8100 %95 %10 100 %95 =+−= xxxxxm n (kg) Trong đó: • 95% x 100 là khối lượng quả nho sau khi bỏ cuống nho (cuống chiếm 5% khối lượng nho nguyên liệu), (kg) • 10% x 95% x100 là khối lượng bã thải, (kg) • 8% x 95% x100 là khối lượng nước rửa ba, (kg) - Khối lượng đường chứa trong 93,1 kg nước quả: 236,12 100 14 100 100 95 100 92 1 == xxxm (kg) Trong đó: • 92% x 95% x100 là khối lượng thịt quả trong 100 kg nho nguyên liệu. • 14% là hàm lượng đường trong thịt quả. - Hàm lượng đường trong dịch quả sau khi ép: %14,13100 1,93 236,12 =x + Gọi m 2 (kg) là lượng đường cần thiết bổ sung để nâng hàm lượng đường của dịch nho lên 20%, m 2 phải thỏa mãn phương trình sau: TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH http://www.ebook.edu.vn - 8 - 100 20 2 21 = + + mm mm n 100 20 1,93 236,12 2 2 = + + m m Î m 2 = 7,98 (kg) Như vậy lượng đường bổ sung vào khi chuẩn bị môi trường lên men chiếm 7.98% khối lượng nho nguyên liệu. Vậy, nếu dùng 100 kg nho nguyên liệu đem đi tách cuống, ép tách bã thu dịch nho, bổ sung đường cho dịch nho tăng hàm lượng đường lên tới 20% khối lượng thì khối lượng dịch nho cuối cùng thu được là: m n + m 2 = 93,1 +7,98 = 101,08 (kg) (1) ¾ Tính lượng nho dùng trong một ngày (tính theo năng suất nhà máy) - Thể tích rượu nguyên chất: V = 3335 x 11% = 366,85 (lít) - Khối lượng rượu nguyên chất: m etylic = V x d = 366,85 x 0,78934 = 289,5 (kg) (d là khối lượng riêng của rượu nguyên chất đo ở 20 o C, d = 0,78934 kg/l, [7]) - Phương trình lên men rượu: - Khối lượng đường lên men thực tế: 55,566180 46 5,289 2 1 . == xxM hc (kg) - Khối lượng đường sót: 4,133)/( 0,1 )( 3335 %4 == lítkgxlítxM ds (kg) – Với 1,0 kg/lít là khối lượng riêng của rượu vang thành phẩm [3]. - Tổng khối lượng đường trong dịch nho trước lên men: M đt = M ch + M ds = 566,55 + 133,4 = 699,94 (kg) S.Cerevisiae C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + CO 2 + Q TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH http://www.ebook.edu.vn - 9 - Vì tổng hàm lượng đường trong dịch nho sau khi chuẩn bị môi trường lên men (tính luôn lượng đường bổ sung lần 2, sau khi lên men chính 2 ngày) là 20% tổng khối lượng dịch nho đem lên men, do đó tổng khối lượng dịch nho đem lên men là: M tc = 699,94 x 100/20 = 3499,74 (kg) (2) + Tổng khối lượng dịch nho đem lên men bao gồm: • Khối lượng dịch nho thu được từ lần ép đầu tiên. • Khối lượng dịch nho thu được từ lần ép rửa bã. • Khối lượng đường bổ sung vào để lên men. Lưu ý: ở đây không tính khối lượng của nấm men, xem như lượng nấm men cho vào trước lên men (3% thể tích dịch nho) phần lớn được gạn lấy sau lên men và l ưu ý là trong rượu vang thành phẩm không có nấm men. Từ (1) và (2), khối lượng nho nguyên liệu lý thuyết dùng trong một ngày là: 35,3462 08,101 74,3499100 == x M n (kg) Do tổn thất trong quá trình sản xuất, nên khối lượng nho nguyên liệu thực tế dùng trong một ngày là: 3462,35 x100/92,7 = 3735 (kg/ngày) * Tính cân bằng vật chất ở từng công đoạn (tính theo năng suất nhập liệu) + Khối lượng nho sau khi làm sạch: M ls = 3735 x 99% = 3697,656(kg) + Khối lượng dịch nho sau khi tách cuống, làm dập, nghiền xé: M ng = (3697,656 x 95%) x 99,5% = 3495,21 (kg) + Khối lượng dịch nho sau khi ép: M ep = (3495,21 + 3495,21 x 8% - 3495,21 x 10%) x 0,98 = 3356,8 (kg) Trong đó: • 8% là phần trăm khối lượng nước bổ sung để rửa bã; • 10% là phần trăm khối lượng bã thải; + Khối lượng dịch nho thu được sau khi chuẩn bị môi trường lên men: M cb = 3356,8 + 3735 x 7,98% = 3654,853 (kg) TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH http://www.ebook.edu.vn - 10 - Trong đó: 3735 x 7,98% là khối lượng đường bổ sung cho 3735 kg nho nguyên liệu. + Khối lượng rượu vang thu được sau khi lên men chính: Sau khi lên men chính kết thúc trong rượu vang non còn 8% đường chưa lên men. Quá trình lên men chính tổn thất 1% khối lượng dịch nho và tổn thất 12% x 44/180 = 3% khối lượng dịch nho trước lên men do khí CO 2 thoát ra. M lmc = (3654,853 x 99%) x 97% = 3509,76 (kg) + Khối lượng vang thu được sau khi gạn cặn: Quá trình gạn cặn tách được phần lớn bã men và tổn thất 1% khối lượng dịch sau lên men chính. M gc = 3509,76 x 0,99 = 3474,66 (kg) + Khối lượng vang thu được sau khi lên men phụ: Sau khi kết thúc quá trình lên men phụ, trong rượu vang còn 4% đường sót. Quá trình lên men phụ tổn thất 0,5% khối lượng vang mới và tổn thất 4% x 44/180 = 0,98% khối lượng vang mới do khí CO 2 thoát ra. M lmp = (3474,66 x 0,995) x 0,992 = 3429,63 (kg) + Khối lượng vang thu được sau khi ủ: M u = 3429,63 x 0,995 = 3412,48 (kg) + Khối lượng vang thu được sau khi lọc: M l = 3412,48 x 0,997 x 0,998 = 3395,43 (kg) + Khối lượng vang thu được sau khi chiết rót: M tp = 3395,43 x 0,997 = 3385,25 (kg) * Thể tích vang thành phẩm thu được: V tp = 25,3385 0,1 25,3385 === v tp tp D M V (lít) Như vậy nếu dùng 3735 kg nho nguyên liệu/ngày thì thể tích vang thành phẩm thu được là 3385,25 lít/ngày, do đó để sản xuất ra 3335 lít vang nho thành phẩm/ngày thì lượng nho nguyên liệu cần thiết là: 3680 25,3385 3735 3335 = x (kg/ngày) [...]... (tấn/năm) 1.3 Tính nước 1.3.1 Nước rửa nho ngun liệu Trong sản xuất rượu vang, người ta thường chọn tỉ lệ giữa lượng nước rửa nho và lượng nho là 1:1, nghĩa là muốn rửa 1 kg nho ngun liệu cần dùng 1kg nước sạch Coi khối lượng riêng của nước là 1,0 kg/l Vậy thể tích nước rửa cần dùng trong một ngày là: 1,0 x 3680 = 3680 lít/ngày = 3,68 m3/ngày Thể tích nước rửa nho trong một năm: 3,68 x 300 = 1104 m3/năm...TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH Vậy: - Lượng nho ngun liệu cần dùng cho một ngày là 3680 kg - Lượng nho ngun liệu dùng trong một năm là: 3680 x 300 = 1.104.000 kg/năm = 1104 tấn nho ngun liệu/năm Tính cân bằng vật chất trong từng mẻ làm việc Chọn số mẻ làm việc trong một ngày là 3 mẻ, như vậy: + Số mẻ làm việc trong một năm là: 3 x 300 = 900 (mẻ) + Lượng nho ngun liệu cần dùng trong... dịch nho, 150 mg SO2/l dịch nho tương đương với 243,75 mg NaHSO3/l dịch nho - Thể tích dịch nho cần sunfit hố: V sunfit = M sunfit D = 3443,74 = 3047,56 (lít/ngày) 1,13 - Lượng NaHSO3 dùng trong một ngày: 243,75 ( g / lít ) x 3047,56(l / ng ) = 742,842 (lít/ngày) 1000 Với: • 3495,21 x 3680 = 3443,74(kg ) là khối lượng của dịch nho sau khi nghiền xé 3735 • 1,13 kg/lít là khối lượng riêng của dịch nho. .. 33 - TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ MẶT BẰNG NHÀ MÁY 1 Thiết kế mặt bằng phân xưởng sản xuất chính 1.1 Phân xưởng sơ chế 1.1.1 Mặt bằng phân xưởng sơ chế 1800 4 1016 2 5 00 R6 1829 R6 00 1340 3 9000 2720 1500 1 12000 3000 18000 Hình 6.1: mặt bằng phân xưởng sơ chế • Chú thích: 1 Máy rửa nho ngun liệu 2 Máy làm dập 3 Thiết bị sunfit hóa 4 Máy ép 5 Thiết bị lắng trong dịch nho 1.1.2... theo tình hình sản xuất thực tế tại nhà máy, độ sạch của thiết bị, nhà xưởng mà ta sử dụng lượng nước vệ sinh thiết bị, nhà xưởng nhiều hay ít Ơ đây, ta tính chọn lượng nước rửa thiết bị, nhà xưởng .bằng lượng nước rửa ngun liệu là 3,68 m3/ngày hay 1104 m3/năm 1.4 Tính lượng nấm men Theo quy trình cơng nghệ trên thì lượng nước cái men cho vào dịch nho để lên men chiếm 3% thể tích dịch nho - Lượng nước... trước lúc lên men là 10g/100 lít dịch nho - Lượng tanin dùng trong một ngày: http://www.ebook.edu.vn - 13 - TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH 10( g ) 3654,853(kg ) x 3680(kg ) x = 330,37( g ) 100(lít ) 1,08(kg / lít ) x 3735(kg ) Trong đó: • 3654,853(kg ) x 3680(kg ) = 3601(kg ) là khối lượng dịch nho trước lên men 3735(kg ) • 1,08 (kg/lít) là khối lượng riêng của dịch nho trước lên men, [3] - Lượng tanin... Máy đóng nắp 1200 nắp/h 1 1400x850x1800 Máy dán nhãn 1200 1 1200x1000x2000 Bơm nước để rửa nho Máy làm dập Thiết bị lắng Bơm 6, 7, 8, 9, 10 http://www.ebook.edu.vn - 27 - 12000x1500x2000 TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH CHƯƠNG V TÍNH ĐIỆN - NƯỚC 1 Tính nước Nước sử dụng cho nhà máy bao gồm: • Nước sử dụng cho sản xuất, • Nước cung cấp cho nồi hơi, • Nước vệ sinh thiết bị, nhà xưởng, đường ống, • Nước... sạch nho http://www.ebook.edu.vn - 12 - TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH Lượng H2O2 chứa trong bồn rửa thứ 2 của dây chuyền rửa nho, chiếm 1% khối lượng dung dịch trong bồn rửa thứ 2 Vậy: - Lượng H2O2 dùng trong một ngày: 1 x3680 x1% = 12,27 (kg/ngày) 3 (1/3 là vì chỉ có một bồn rửa chứa H2O2) - Lượng H2O2 dùng trong một năm: 12,27 x 300 = 3681 (kg/năm) 2.2 Tính lượng NaHSO3 dùng để sunfit hóa dịch nho. .. là: http://www.ebook.edu.vn 1693200 x1100 = 1862,52(kg ) 1000000 - 15 - TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH BẢNG TỔNG KẾT Bảng 3.1: Bảng tổng kết nguyên liệu, sản phẩm Trong một Trong một Trong một mẻ ngày năm Tấn 1,227 3,680 1104 Lượng đường bổ sung Kg 97,888 293,664 88099,2 3 Lượng men giống Lít 33,34 100,3 30090 4 Lượng nước rửa nho m3 1,227 3,680 1104 5 Lượng nước ép rửa bã m3 0,093 0,28 83,904 6 Lượng... 1693200 14 Số nhãn nhãn 1882 5644 1693200 15 Lượng hồ dán kg 1,788 5,362 1608,54 16 Số thùng carton két 95 283 84900 17 Số pallét 8 2400 18 Thể tích rượu vang 3335 1000000 STT Tên Đvò 1 Lượng nho tươi 2 http://www.ebook.edu.vn pallét lít 1112 - 16 - TKNM VANG NHO GVHD: NGUYỄN KÍNH CHƯƠNG 4 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 1 Sơ đồ chọn thiết bị 1 Cân 2 Máy rửa 3 Máy làm dập Bơm tới thiết bị sunfit hóa (B1) 4 Thiết bị