Thiết kế nhà máy bia năng suất 80 triệu lít sản phẩm năm

Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon và nước do đó bia đã đem lại giá trị dinh dưỡng cao, 1 lít bia cung cấp 400 - 450 kcal, có khả năng kích thích tiêu h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ

Khoa Cơ khí - Công nghệ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:

Thiết kế nhà máy bia năng suất 80 triệu lít sản phẩm/năm

Sinh viên thực hiện: Trần Thị Lý

Lớp: Bảo quản chế biến 45 Thời gian thực hiện: Từ 05/01/2015 – 25/05/2015 Địa điểm thực hiện: Công ty CP Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Huế

Bộ môn: Quản lý chất lượng thực phầm

NĂM 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Trần Thị Lý

Lớp : Bảo quản chế biến 45

Khóa : 2011 – 2015

I TÊN ĐỀ TÀI

Thiết kế nhà máy bia năng suất 80 triệu lít sản phẩm/năm

II CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

 Năng suất nhà máy: 80 triệu lít sản phẩm/năm

 Nguyên liệu: malt, hoa houblon, gạo, nước, nấm men…

 Sản phẩm: bia lon và bia chai

III NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN

Phần 1 Lập luận kinh tế kỹ thuật

Phần 2 Giới thiệu về nguyên liệu

Phần 3 Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

Phần 10 Kiểm tra sản xuất đánh giá chất lượng sản phẩm

Phần 11 Vệ sinh an toàn lao động.

IV CÁC BẢN VẼ

 Tổng mặt bằng nhà máy (A0)

 Sơ đồ dây chuyền công nghệ (A0)

 Mặt cắt và mặt bằng phân xưởng nấu (A0)

 Mặt cắt và mặt bằng phân xưởng lên men (A0)

 Mặt cắt và mặt bằng phân xưởng chiết rót (A0)

V NGÀY GIAO ĐỀ TÀI: …/…/2015

VI NGÀY HOÀN THÀNH: …/…/2015

Thông qua khoa Giáo viên hướng dẫnNgày… tháng… năm 2015 (Ký và ghi rõ họ tên)

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Kết quả điểm đánh giá Sinh viên đã hoàn thành và

nộp toàn bộ bản báo cáo cho Bộ môn Ngày… tháng……năm 2015Ngày… tháng……năm 2015

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

L i c m n ờ ả ơ

Em xin đ c g i l i c m n chân thành t i toàn th ượ ử ờ ả ơ ớ ể quý th y cô giáo trong khoa C khí – Công ngh , tr ng ầ ơ ệ ườ

Đ i H c Nông Lâm Hu đã t o đi u ki n cho em đ c ạ ọ ế ạ ề ệ ượ

h c t p và truy n đ t cho em ki n th c, kinh nghi m quý ọ ậ ề ạ ế ứ ệ giá trong su t b n năm h c v a qua ố ố ọ ừ

Đ c bi t em xin bày t lòng bi t n chân thành đ n ặ ệ ỏ ế ơ ế

th y giáo, TS Nguy n Văn Hu đã t n tình tr c ti p ầ ễ ế ậ ự ế

h ng d n em trong su t quá trình đ hoàn thành khóa ướ ẫ ố ể

lu n t t nghi p này ậ ố ệ

Và em cũng xin g i l i c m n đ n các anh ch là cán ử ờ ả ơ ế ị

b , k s , công nhân làm vi c t i Công ty C ph n bia Hà ộ ỹ ư ệ ạ ổ ầ

N i – Ngh An đã t n tình giúp đ em trong su t th i ộ ệ ậ ỡ ố ờ gian em th c t p t i nhà máy ự ậ ạ

Cu i cùng, em xin đ c g i l i bi t n sâu s c đ n gia ố ượ ử ờ ế ơ ắ ế đình và b n bè, nh ng ng i luôn bên c nh đ ng viên, ạ ữ ườ ạ ộ giúp đ đ em có th hoàn thành khóa lu n này ỡ ể ể ậ

Do h n ch v m t th i gian cũng nh kh năng c a ạ ế ề ặ ờ ư ả ủ

b n thân nên đ tài không tránh kh i nh ng thi u sót ả ề ỏ ữ ế

R t mong s thông c m và ý ki n đóng góp c a quý th y ấ ự ả ế ủ ầ

cô và b n đ c đ khóa lu n đ c hoàn thi n h n ạ ọ ể ậ ượ ệ ơ

Xin chân thành c m n! ả ơ

Huế, tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực hiện Trần Thị Lý

MỤC LỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ 1

Khoa Cơ khí - Công nghệ 1

Lớp: Bảo quản chế biến 45 Thời gian thực hiện: Từ 05/01/2015 – 25/05/2015 Địa điểm thực hiện: Công ty CP Bia – Rượu – 1

Nước giải khát Hà Nội 1

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Huế 1

Bộ môn: Quản lý chất lượng thực phầm 1

PHẦN 1 2

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

PHẦN 2 6

GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU 6

2.1.3 Bảo quản malt 7

2.4 Nước [ 6, 71] 12

2.5 Nấm men bia 14

2.6 Sản phẩm 15

PHẦN 3 17

3.1 Chọn loại bia sản xuất 17

3.4.2 Nghiền nguyên liệu 22

3.4.3 Quá trình nấu 24

Hình 3.7 Thiết bị lọc Lautertun 29

Hình 3.8 Nồi houblon hóa 31

Hình 3.10 Sơ đồ làm lạnh 33

Hình 3.11 Thiết bị lên men 36

PHẦN 4 42

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 42

4.1 Các số liệu ban đầu 42

4.1.1 Độ bia của sản phẩm 42

4.1.2 Tỷ lệ nguyên liệu dùng 42

4.1.3 Năng suất của nhà máy 42

4.1.4 Chọn các số liệu ban đầu của sản phẩm 42

4.1.5 Sự hao hụt nguyên liệu qua các công đoạn 42

4.1.6 Lượng hoa houblon sử dụng 43

4.2 Tính cân bằng vật chất cho 100kg nguyên liệu 43

4.2.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu (M1) 43

4.2.2 Lượng chất khô còn lại trong nguyên liệu sau khi làm sạch (M2) 43

- Chất khô : 43

4.2.3 Lượng chất khô còn lại sau khi nghiền (M3) 44

- Chất khô : 44

4.2.5 Lượng chất khô còn lại sau khi nấu và lọc (M5) 44

4.2.6 Lượng chất khô còn lại sau khi houblon hóa (M6) 45

4.2.7 Lượng chất khô còn lại sau khi lắng trong và làm lạnh (M7) 45

4.2.8 Thể tích của dịch đường khi chưa đun sôi 45

4.2.9 Thể tích của dịch đường khi đun sôi 45

4.2.11 Khối lượng dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu 46

4.2.12 Thể tích của dịch lên men 46

4.2.13 Lượng bia sau khi lên men 47

4.2.14 Lượng bia còn lại sau khi lọc trong 47

4.2.15 Lượng bia sau khi chiết rót và thanh trùng 47

- Bia lon : 47

- Bia chai : 47

4.2.16 Lượng hoa houblon cần dùng 47

4.2.18 Lượng bã hoa houblon 48

4.2.20 Lượng men giống đặc cần dùng 48

4.2.22 Lượng sữa men thu hồi được 49

Sữa men thu hồi được sau khi lên men chính 49

4.3 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 50

4.3.1 Số ngày làm việc 50

4.3.2 Kế hoạch sản xuất 50

4.3.3 Tính cân bằng nguyên liệu cho một mẻ 51

PHẦN 5 57

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 57

5.1 Phân xưởng nấu 57

5.1.1 Tính silô chứa nguyên liệu 57

5.1.2 Công đoạn xử lý nguyên liệu 59

5.1.3 Tính cơ cấu vận chuyển 63

5.1.4 Cân nguyên liệu 67

5.1.5 Công đoạn chuẩn bị dịch đường 67

5.1.5.5 Thùng chứa trung gian 75

5.1.6 Thiết bị lắng Whirlpool 76

5.1.7 Thiết bị làm lạnh bản mỏng 78

5.1.10 Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu 80

Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu EBARA MODEL DWO 400 của hãng EBARA, với các thông số kỹ thuật: [24] 80

Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu EBARA MODEL 3M32 của hãng EBARA, với thông số kỹ thuật: [25] 81

- Lưu lượng Max (Qmax): 27 m3/h 81

Chọn bơm ly tâm cánh hở EBARA MODEL DWO 300, với thông số kỹ thuật: [26] .81

Số lượng thiết bị: 81

Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu EBARA MODEL 3M32 của hãng EBARA, với thông số kỹ thuật: [25] 82

- Lưu lượng Max (Qmax): 27 m3/h 82

Do sử dụng 1 bơm để bơm dịch đường đi làm lạnh nên cũng chọn 1 bơm để bơm dịch đi lên men Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu EBARA với các thông số

kỹ thuật như [Mục 5.1.10.4] 82

5.2 Công đoạn lên men 82

5.2.1 Thiết bị lên men 82

5.2.2 Thiết bị nuôi cấy nấm men 84

5.2.3 Thùng thu hồi men 86

5.2.4 Thiết bị lọc bia 86

5.2.5 Thùng phối trộn chất trợ lọc 87

5.2.7 Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng lên men 89

5.2.8 Hệ thống CIP lạnh 90

5.3 Phân xưởng chiết rót 91

6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 97

6.2.1 Chế độ làm việc 98

Nhà máy lầm việc 340 ngày/năm 98

6.2.2 Bố trí lao động 98

6.2.2.1 Lao động gián tiếp 98

6.2.2.2 Lao động trực tiếp 99

Tổng cộng nhân lực của nhà máy có: 58 + 123 = 181 người 99

7.2 Kích thước các công trình 100

7.2.1 Phân xưởng nấu 100

7.1.2 Phân xưởng lên men 101

7.1.3 Phân xưởng chiết rót 101

Được xây dựng gần phân xưởng lên men, kho thành phẩm, kho chứa két và chai không 101

7.1.4 Phân xưởng cơ điện 101

7.1.5 Kho chứa nguyên liệu 102 Kho được xây dựng để đặt các silo chứa lượng malt và gạo sản xuất trong

Thiết kế nhà một tầng, một nhịp, kết cấu khung thép, tường xây bằng gạch,

mái lợp tôn 102

Kích thước của kho nguyên liệu là: (24 × 18 × 6) m 102

7.1.6 Kho thành phẩm 102

7.1.7 Kho chứa két và chai không 103

7.1.8 Phân xưởng lò hơi 104

7.1.9 Nhà hành chính 104

7.1.10 Nhà xử lý nước 104

7.1.11 Đài chứa nước 104

7.1.12 Trạm biến áp 105

7.1.13 Nhà đặt máy phát điện dự phòng 105

7.1.14 Nhà ăn – căn tin 105

Tính cho 2/3 nhân viên ở ca đông nhất Số nhân viên ở ca đông nhất là : 78 người Vậy, nhà ăn – căng tin được tính cho : 2/3 × 78 = 52 người 105

Diện tích mỗi người : 2,25 m2 105

Diện tích cho nhà ăn : 52 × 2,25 = 117 m2 105

Kích thước : (15 × 8 × 4,2) m 105

7.1.15 Nhà tắm, nhà vệ sinh 105

7.1.16 Gara ôtô 105

7.1.17 Nhà để xe đạp, xe máy 105

Tính cho 2/3 số nhân viên ở ca đông nhất Diện tích được tính là 1 xe máy/1m2, 3 xe đạp/1m2 106

Kích thước : (16 × 8 × 4,2) m 106

7.1.18 Phòng thường trực và bảo vệ 106

7.1.19 Kho nhiên liệu 106

7.1.20 Khu xử lý nước thải 106

Khu này được xây dựng ở góc phía đông nam của nhà máy, khu được thiết kế gồm nhiều bể xử lý 106

Nước thải của nhà máy được xử lý trong các bể, theo phương pháp kết hợp

yếm khí và hiếu khí .106

Kích thước : (30 × 12 × 4,2) m 106

7.1.22 Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén 106

7.1.23 Khu đất mở rộng 106

Diện tích khu đất mở rộng bằng 2/3 diện tích phân xưởng sản xuất chính : 106

2/3 × [(36 × 18) + (54 × 36) + (42 × 36)] = 2736 m2 106

Kích thước : (90 × 30,4) m 106

8.1.3 Xác định phụ tải tiêu thụ thực tế 114

8.1.4 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 114

8.1.6 Chọn máy phát điện dự phòng 115

8.2 Tính hơi 115

8.2.1 Tính nhiệt cho nồi gạo 115

8.2.2 Tính nhiệt cho nồi nấu malt 120

8.2.3 Tính hơi cho nồi houblon hóa 123

8.2.4 Cường độ tiêu tốn hơi dùng cho phân xưởng nấu 126

Lượng hơi nước dùng cho một mẻ nấu trong một mẻ bằng tổng lượng hơi của 3 nồi nấu : gạo, malt, houblon hóa 126

8.2.5 Lượng hơi dùng trong phân xưởng chiết rót 126

8.2.6 Tổng cường độ tiêu tốn hơi cho sản xuất 127

8.2.7 Lượng hơi dùng để vệ sinh, sát trùng thiết bị và cho mục đích khác 127

8.2.8 Tính và chọn lò hơi 127

8.2.9 Tính nhiên liệu 127

8.3 Tính nước 128

8.3.1 Nước dùng cho phân xưởng nấu 128

8.3.1.1 Nước dùng để nấu nguyên liệu trong một mẻ nấu 128

8.3.1.3 Nước dùng để vệ sinh thiết bị nấu 129

8.3.2 Nước dùng cho lò hơi 129

8.3.3 Nước dùng cho phân xưởng lên men 129

8.3.4 Nước dùng cho máy rửa chai, lon 130

8.3.5 Nước dùng cho thanh trùng 130

8.3.6 Lượng nước đưa đi làm lạnh nhanh dịch đường 130

Coi lượng nhiệt mà nước 20C nhận bằng lượng nhiệt mà dịch đường trao đổi để giảm nhiệt độ xuống 160C 130

Qd = Qn 130

Mà : Qd = Gd × Cd (t1 – t2) 130

Cd = (nhiệt dung riêng ở 120C) 130

Cd = 3939,90 J/kg.độ = 0,94 (kcal/kg.độ) 130

Một ngày có : 39624,86 × 7 = 277374,02 (lít) dịch đường đưa đi làm lạnh, tương đương với 277,37 ( m3) Với ρ = 1048,31 (kg/m3), ta có : 130

Gd = 290769,74 (kg) 130

Qd = 290769,74 × 0,94 × (98 – 16) = 22412531,92 (kcal) 130

Qn = Gn × Cn × (85- 2) 130

Cn : nhiệt dung riêng của nước ở 131

Cn = 0,998815 (kcal/kg.độ) 131

Qn = Qd => (kg) = 270350,87 (lít) 131

(lít) 131

Vậy 1 lít dịch đường cần 0,975 lít nước ở 20C 131

8.3.7 Nước dùng cho sinh hoạt 131

8.3.8 Tổng lượng nước cần dùng trong một năm: 131

9.1 Tính tiền lương cho cán bộ, công nhân viên nhà máy trong một năm 132 9.2 Tiền bảo hiểm xã hội 132

9.3 Vốn đầu tư xây dựng 132

9.3.1 Vốn đầu tư xây dựng nhà sản xuất chính 132

9.3.2 Vốn đầu tư công trình phụ 133

9.3.3 Vốn đầu tư cho đường đi - tường bảo vệ 133

9.3.4 Chi phí thăm dò và thiết kế công trình 133

9.3.5 Tổng vốn đầu tư xây dựng 133

9.3.6 Tổng khấu hao công trình xây dựng 134

9.4 Vốn đầu tư thiết bị 134

9.4.1 Tổng vốn đầu tư mua thiết bị chính 135

9.4.2 Vốn đầu tư mua thiết bị phụ 135

9.4.3 Vốn đầu tư mua thiết bị kiểm tra chất lượng và máy móc phòng thí nghiệm 135

9.4.4 Chi phí lắp ráp vận chuyển 136

9.4.5 Tổng số vốn đầu tư thiết bị 136

9.4.6 Khấu hao thiết bị 136

9.5.1 Chi phí trực tiếp 136

9.5.2 Chi phí gián tiếp 137

9.5.2.6 Tiền thu từ các sản phẩm phụ của nhà máy 138

9.6 Tính hiệu quả kinh tế 139

9.6.1 Giá thành sản phẩm 139

9.6.2 Lợi nhuận hàng năm của nhà máy 139

9.6.3 Thời gian hoàn vốn 139

10.3 Kiểm tra sản phẩm 144

10.3.1 Các chỉ tiêu cảm quan 144

10.3.2 Các chỉ tiêu hoá học [11, 161] 145

10.3.3 Các chỉ tiêu vi sinh [12, 165] 148

11.1.2 Phòng chống cháy nổ 150

11.2.5 Xử lý nước dùng để sản xuất 152

11.2.6 Xử lý phế liệu 152

153

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng các thành phần hóa học có trong malt 7

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của hoa houblon 9

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của gạo 12

Bảng 4.1 Hao hụt nguyên liệu qua các công đoạn 42

Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 50

Bảng 6.1 Bảng phân phối lao động gián tiếp 98

Bảng 6.2 Bảng phân phối lao động trực tiếp 99

Bảng 8.2 Bảng tổng kết điện động lực 113

Bảng 9.1 Chi phí xây dựng các công trình chính 132

Bảng 9.2.Chi phí đầu tư thiết bị 134

Bảng 9.3 Chi phí nguyên liệu để sản xuất trong năm 136

Bảng 9.4 Chi phí nhiên liệu để sản xuất trong năm 136

DANH MỤC CÁC HÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ 1

Khoa Cơ khí - Công nghệ 1

Lớp: Bảo quản chế biến 45 Thời gian thực hiện: Từ 05/01/2015 – 25/05/2015 Địa điểm thực hiện: Công ty CP Bia – Rượu – 1

Nước giải khát Hà Nội 1

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Huế 1

Bộ môn: Quản lý chất lượng thực phầm 1

PHẦN 1 2

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

PHẦN 2 6

GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU 6

2.1.3 Bảo quản malt 7

2.4 Nước [ 6, 71] 12

2.5 Nấm men bia 14

2.6 Sản phẩm 15

PHẦN 3 17

3.1 Chọn loại bia sản xuất 17

3.4.2 Nghiền nguyên liệu 22

3.4.3 Quá trình nấu 24

Hình 3.7 Thiết bị lọc Lautertun 29

Hình 3.8 Nồi houblon hóa 31

Hình 3.10 Sơ đồ làm lạnh 33

Hình 3.11 Thiết bị lên men 36

PHẦN 4 42

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 42

4.1 Các số liệu ban đầu 42

4.1.2 Tỷ lệ nguyên liệu dùng 42

4.1.3 Năng suất của nhà máy 42

4.1.4 Chọn các số liệu ban đầu của sản phẩm 42

4.1.5 Sự hao hụt nguyên liệu qua các công đoạn 42

4.1.6 Lượng hoa houblon sử dụng 43

4.2 Tính cân bằng vật chất cho 100kg nguyên liệu 43

4.2.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu (M1) 43

4.2.2 Lượng chất khô còn lại trong nguyên liệu sau khi làm sạch (M2) 43

- Chất khô : 43

4.2.3 Lượng chất khô còn lại sau khi nghiền (M3) 44

- Chất khô : 44

4.2.5 Lượng chất khô còn lại sau khi nấu và lọc (M5) 44

4.2.6 Lượng chất khô còn lại sau khi houblon hóa (M6) 45

4.2.7 Lượng chất khô còn lại sau khi lắng trong và làm lạnh (M7) 45

4.2.8 Thể tích của dịch đường khi chưa đun sôi 45

4.2.9 Thể tích của dịch đường khi đun sôi 45

4.2.11 Khối lượng dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu 46

4.2.12 Thể tích của dịch lên men 46

4.2.13 Lượng bia sau khi lên men 47

4.2.14 Lượng bia còn lại sau khi lọc trong 47

4.2.15 Lượng bia sau khi chiết rót và thanh trùng 47

- Bia lon : 47

- Bia chai : 47

4.2.16 Lượng hoa houblon cần dùng 47

4.2.18 Lượng bã hoa houblon 48

4.2.20 Lượng men giống đặc cần dùng 48

4.2.21 Lượng CO2 thu hồi được 49

4.2.22 Lượng sữa men thu hồi được 49

Sữa men thu hồi được sau khi lên men chính 49

4.3 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 50

4.3.1 Số ngày làm việc 50

4.3.2 Kế hoạch sản xuất 50

4.3.3 Tính cân bằng nguyên liệu cho một mẻ 51

PHẦN 5 57

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 57

5.1 Phân xưởng nấu 57

5.1.1 Tính silô chứa nguyên liệu 57

5.1.2 Công đoạn xử lý nguyên liệu 59

5.1.3 Tính cơ cấu vận chuyển 63

5.1.4 Cân nguyên liệu 67

5.1.5 Công đoạn chuẩn bị dịch đường 67

5.1.5.5 Thùng chứa trung gian 75

5.1.6 Thiết bị lắng Whirlpool 76

5.1.7 Thiết bị làm lạnh bản mỏng 78

5.1.10 Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng nấu 80

Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu EBARA MODEL DWO 400 của hãng EBARA, với các thông số kỹ thuật: [24] 80

Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu EBARA MODEL 3M32 của hãng EBARA, với thông số kỹ thuật: [25] 81

- Lưu lượng Max (Qmax): 27 m3/h 81

Chọn bơm ly tâm cánh hở EBARA MODEL DWO 300, với thông số kỹ thuật: [26] .81

Số lượng thiết bị: 81

Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu EBARA MODEL 3M32 của hãng EBARA, với thông số kỹ thuật: [25] 82

- Lưu lượng Max (Qmax): 27 m3/h 82

Do sử dụng 1 bơm để bơm dịch đường đi làm lạnh nên cũng chọn 1 bơm để bơm dịch đi lên men Chọn bơm ly tâm nhãn hiệu EBARA với các thông số

kỹ thuật như [Mục 5.1.10.4] 82

5.2 Công đoạn lên men 82

5.2.1 Thiết bị lên men 82

5.2.2 Thiết bị nuôi cấy nấm men 84

5.2.3 Thùng thu hồi men 86

5.2.4 Thiết bị lọc bia 86

5.2.5 Thùng phối trộn chất trợ lọc 87

5.2.7 Tính và chọn các loại bơm cho phân xưởng lên men 89

5.2.8 Hệ thống CIP lạnh 90

5.3 Phân xưởng chiết rót 91

6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 97

6.2.1 Chế độ làm việc 98

Nhà máy lầm việc 340 ngày/năm 98

6.2.2 Bố trí lao động 98

6.2.2.1 Lao động gián tiếp 98

6.2.2.2 Lao động trực tiếp 99

Tổng cộng nhân lực của nhà máy có: 58 + 123 = 181 người 99

7.2 Kích thước các công trình 100

7.2.1 Phân xưởng nấu 100

7.1.2 Phân xưởng lên men 101

7.1.3 Phân xưởng chiết rót 101

Được xây dựng gần phân xưởng lên men, kho thành phẩm, kho chứa két và chai không 101

7.1.4 Phân xưởng cơ điện 101

7.1.5 Kho chứa nguyên liệu 102

Kho được xây dựng để đặt các silo chứa lượng malt và gạo sản xuất trong 30 ngày 102

Thiết kế nhà một tầng, một nhịp, kết cấu khung thép, tường xây bằng gạch,

mái lợp tôn 102

Kích thước của kho nguyên liệu là: (24 × 18 × 6) m 102

7.1.6 Kho thành phẩm 102

7.1.7 Kho chứa két và chai không 103

7.1.8 Phân xưởng lò hơi 104

7.1.9 Nhà hành chính 104

7.1.10 Nhà xử lý nước 104

7.1.11 Đài chứa nước 104

7.1.12 Trạm biến áp 105

7.1.13 Nhà đặt máy phát điện dự phòng 105

7.1.14 Nhà ăn – căn tin 105

Tính cho 2/3 nhân viên ở ca đông nhất Số nhân viên ở ca đông nhất là : 78 người Vậy, nhà ăn – căng tin được tính cho : 2/3 × 78 = 52 người 105

Diện tích mỗi người : 2,25 m2 105

Diện tích cho nhà ăn : 52 × 2,25 = 117 m2 105

Kích thước : (15 × 8 × 4,2) m 105

7.1.15 Nhà tắm, nhà vệ sinh 105

7.1.16 Gara ôtô 105

7.1.17 Nhà để xe đạp, xe máy 105

Tính cho 2/3 số nhân viên ở ca đông nhất Diện tích được tính là 1 xe máy/1m2, 3 xe đạp/1m2 106

Kích thước : (16 × 8 × 4,2) m 106

7.1.18 Phòng thường trực và bảo vệ 106

7.1.19 Kho nhiên liệu 106

7.1.20 Khu xử lý nước thải 106

Khu này được xây dựng ở góc phía đông nam của nhà máy, khu được thiết kế gồm nhiều bể xử lý 106

Nước thải của nhà máy được xử lý trong các bể, theo phương pháp kết hợp

yếm khí và hiếu khí .106

Kích thước : (30 × 12 × 4,2) m 106

7.1.22 Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén 106

7.1.23 Khu đất mở rộng 106

Diện tích khu đất mở rộng bằng 2/3 diện tích phân xưởng sản xuất chính : 106

2/3 × [(36 × 18) + (54 × 36) + (42 × 36)] = 2736 m2 106

Kích thước : (90 × 30,4) m 106

8.1.3 Xác định phụ tải tiêu thụ thực tế 114

8.1.4 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 114

8.1.6 Chọn máy phát điện dự phòng 115

8.2 Tính hơi 115

8.2.1 Tính nhiệt cho nồi gạo 115

8.2.2 Tính nhiệt cho nồi nấu malt 120

8.2.3 Tính hơi cho nồi houblon hóa 123

8.2.4 Cường độ tiêu tốn hơi dùng cho phân xưởng nấu 126

Lượng hơi nước dùng cho một mẻ nấu trong một mẻ bằng tổng lượng hơi của 3 nồi nấu : gạo, malt, houblon hóa 126

8.2.5 Lượng hơi dùng trong phân xưởng chiết rót 126

8.2.6 Tổng cường độ tiêu tốn hơi cho sản xuất 127

8.2.7 Lượng hơi dùng để vệ sinh, sát trùng thiết bị và cho mục đích khác 127

8.2.8 Tính và chọn lò hơi 127

8.2.9 Tính nhiên liệu 127

8.3 Tính nước 128

8.3.1 Nước dùng cho phân xưởng nấu 128

8.3.1.1 Nước dùng để nấu nguyên liệu trong một mẻ nấu 128

8.3.1.2 Nước dùng để rửa bã 128

8.3.1.3 Nước dùng để vệ sinh thiết bị nấu 129

8.3.2 Nước dùng cho lò hơi 129

8.3.3 Nước dùng cho phân xưởng lên men 129

8.3.4 Nước dùng cho máy rửa chai, lon 130

8.3.5 Nước dùng cho thanh trùng 130

8.3.6 Lượng nước đưa đi làm lạnh nhanh dịch đường 130

Coi lượng nhiệt mà nước 20C nhận bằng lượng nhiệt mà dịch đường trao đổi để giảm nhiệt độ xuống 160C 130

Qd = Qn 130

Mà : Qd = Gd × Cd (t1 – t2) 130

Cd = (nhiệt dung riêng ở 120C) 130

Cd = 3939,90 J/kg.độ = 0,94 (kcal/kg.độ) 130

Một ngày có : 39624,86 × 7 = 277374,02 (lít) dịch đường đưa đi làm lạnh, tương đương với 277,37 ( m3) Với ρ = 1048,31 (kg/m3), ta có : 130

Gd = 290769,74 (kg) 130

Qd = 290769,74 × 0,94 × (98 – 16) = 22412531,92 (kcal) 130

Qn = Gn × Cn × (85- 2) 130

Cn : nhiệt dung riêng của nước ở 131

Cn = 0,998815 (kcal/kg.độ) 131

Qn = Qd => (kg) = 270350,87 (lít) 131

(lít) 131

Vậy 1 lít dịch đường cần 0,975 lít nước ở 20C 131

8.3.7 Nước dùng cho sinh hoạt 131

8.3.8 Tổng lượng nước cần dùng trong một năm: 131

9.1 Tính tiền lương cho cán bộ, công nhân viên nhà máy trong một năm 132 9.2 Tiền bảo hiểm xã hội 132

9.3 Vốn đầu tư xây dựng 132

9.3.1 Vốn đầu tư xây dựng nhà sản xuất chính 132

9.3.3 Vốn đầu tư cho đường đi - tường bảo vệ 133

9.3.4 Chi phí thăm dò và thiết kế công trình 133

9.3.5 Tổng vốn đầu tư xây dựng 133

9.3.6 Tổng khấu hao công trình xây dựng 134

9.4 Vốn đầu tư thiết bị 134

9.4.1 Tổng vốn đầu tư mua thiết bị chính 135

9.4.2 Vốn đầu tư mua thiết bị phụ 135

9.4.3 Vốn đầu tư mua thiết bị kiểm tra chất lượng và máy móc phòng thí nghiệm 135

9.4.4 Chi phí lắp ráp vận chuyển 136

9.4.5 Tổng số vốn đầu tư thiết bị 136

9.4.6 Khấu hao thiết bị 136

9.5.1 Chi phí trực tiếp 136

9.5.2 Chi phí gián tiếp 137

9.5.2.6 Tiền thu từ các sản phẩm phụ của nhà máy 138

9.6 Tính hiệu quả kinh tế 139

9.6.1 Giá thành sản phẩm 139

9.6.2 Lợi nhuận hàng năm của nhà máy 139

9.6.3 Thời gian hoàn vốn 139

10.3 Kiểm tra sản phẩm 144

10.3.1 Các chỉ tiêu cảm quan 144

10.3.2 Các chỉ tiêu hoá học [11, 161] 145

10.3.3 Các chỉ tiêu vi sinh [12, 165] 148

11.1.2 Phòng chống cháy nổ 150

11.2.5 Xử lý nước dùng để sản xuất 152

11.2.6 Xử lý phế liệu 152

153

ĐẶT VẤN ĐỀ

Bia là một thức uống giải khát có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng được sản xuất bởi quá trình đường hóa tinh bột và lên men của dịch đường Trong bia có chứa một hệ enzyme khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzyme kích thích tiêu hóa amylase Bia có tính cảm quan rất hấp dẫn với hương vị đặc trưng, có vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, và hàm lượng CO2 khá cao giúp cơ thể con người giải khát một cách hiệu quả

Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon và nước do đó bia đã đem lại giá trị dinh dưỡng cao, 1 lít bia cung cấp 400 - 450 kcal, có khả năng kích thích tiêu hóa, giúp cơ thể sảng khoái khi sử dụng với liều lượng phù hợp, việc uống bia không phải là xấu, thậm chí nó còn có lợi cho

sức khỏe Đặc biệt, với chị em, bia còn là một loại "mỹ phẩm" làm đẹp da [15]

và bia còn giúp làm giảm ngay cơn khát cho người dùng nhờ đặc tính bão hòa

CO2 Ngoài ra, để tăng hiệu quả kinh tế và đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng, nhà máy còn sử dụng thêm một phần nguyên liệu thay thế cho malt đại mạch đó là gạo

Cùng với sự phát triển của xã hội, ngành công nghiệp sản xuất bia đang dần hình thành nên một chỗ đứng mang tầm chiến lược trong nền kinh tế quốc dân

và ngày càng khẳng định được vị trí cũng như thương hiệu của nó Trên thế giới, bia xuất hiện từ rất sớm, theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì bia ra đời từ

khoảng 6000 năm trước Công nguyên [16].

Ở Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm, ngành công nghiệp sản xuất bia vẫn còn nhiều tiềm năng để phát triển Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng bia ở nước ta ngày càng tăng lên nhanh chóng 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 số lượng lẫn chất lượng Ngành công nghiệp sản xuất bia tỏ ra là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân, và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia.Xuất phát từ nhu cầu thực tế về mục tiêu và lợi ích của việc phát triển công nghệ sản xuất bia, việc xây dựng nên một nhà máy sản xuất bia có khả năng cung ứng tốt cả về số lượng và chất lượng hiện nay là rất cần thiết

Với những lí do và mục tiêu trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: “ Thiết kế nhà máy bia năng suất 80 triệu lít sản phẩm/năm”

PHẦN 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Sự cần thiết của đầu tư

Ngành công nghệ thực phẩm nói chung và ngành công nghệ sản xuất bia nói riêng là ngành mang lại lợi nhuận rất cao cho các nhà đầu tư

Hiện nay, tính đến tháng 11 năm 2013 sản lượng bia trong cả nước đạt khoảng 2,8 tỷ lít Mặc dù vậy vẫn không đáp ứng được nhu cầu cũng như thị hiếu ngày càng cao của người tiêu dùng

Do đó, việc đầu tư xây dựng một nhà máy bia sẽ mang lại lợi ích kinh tế rất cao cho các nhà đầu tư cũng như tạo ra công ăn việc làm cho người lao động, góp phần đa dạng hóa sản phẩm, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nội địa và hướng đến xuất khẩu sang các nước Đông Nam Á như: Lào, Campuchia…

1.2 Tình hình tiêu thụ và sản xuất bia ở Việt Nam

Theo thống kê của Bộ Kế hoạch và Đầu tư, thì bốn tháng đầu năm 2011 các doanh nghiệp trong nước đã sản xuất 714,6 triệu lít bia các loại, tăng 9,2% so với cùng kỳ năm ngoái Tốc độ tăng trưởng ngành bia tại Việt Nam ước tính đạt 15%/năm Việt Nam có khoảng 350 cơ sở sản xuất 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 năng suất trên 20 triệu lít/năm, và có tới 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm

Trong quy hoạch được Bộ Công Thương phê duyệt mục tiêu tốc độ tăng trưởng giá trị sản xuất toàn ngành Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam giai đoạn 2006 – 2010 đạt 12%/năm, giai đoạn 2011 – 2015 đạt 13%/năm Đến năm

2015, sản lượng sản xuất đạt 4 tỷ lít bia Kim ngạch xuất khẩu từ 140 – 150 triệu USD Dự kiến năm 2015, sản lượng đạt 6 tỷ lít bia, 440 triệu lít rượu công nghiệp, 11 tỷ lít nước giải khát

Đối với ngành bia, sẽ tập trung cải tạo, mở rộng, đồng bộ hóa thiết bị để nâng cao hiệu quả sản xuất Xây dựng các nhà máy có quy mô năng suất trên

100 triệu lít/năm kết hợp với hợp tác quốc tế, liên doanh, liên kết để sản xuất bia cao cấp, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu Bên cạnh đó phải xây dựng

và phát triển thương hiệu nhằm tăng năng lực cạnh tranh

Nhiều nhà máy bia với các thương hiệu đã quen thuộc với người tiêu dùng như: bia Sài Gòn, bia 333, bia Heineken, bia Tiger, bia Huda, bia Hà Nội… Hai doanh nghiệp bia vàng hàng đầu Việt Nam là bia Sài Gòn và bia Hà Nội cộng chung đã nắm khoảng 50% thị trường bia toàn quốc và đã triển khai phát triển sản lượng nhằm tiếp tục làm chủ tình hình trong tương lai Năm 2005, sản lượng của bia Sài Gòn là 460 triệu lít, năm 2006 đạt 550 triệu lít, năm 2007 đạt 645

triệu lít, công ty đang có kế hoạch tăng thêm 200 triệu lít bia năm 2008, đạt 1,2

tỷ lít năm 2010 Năm 2007, sản lượng của bia Hà Nội đạt 130 triệu lít và dự kiến

sẽ tăng lên 200 triệu lít vào năm 2010

Mục tiêu của việc quy hoạch ngành Bia – Rượu – Nước giải khát nhằm phát triển theo hướng bền vững, chú trọng đảm bảo vệ sinh An toàn thực phẩm

và môi trường sinh thái, phát triển ngành dựa trên cơ sở huy động nguồn lực từ tất cả các thành phần kinh tế, dưới mọi hình thức đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội; áp dụng công nghệ, thiết bị tiên tiến, tập trung xây dựng một số thương hiệu mạnh quốc gia để cạnh tranh hiệu quả trong tiến trình hội nhập kinh

tế quốc tế

1.3 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Địa điểm được lựa chọn cần đáp ứng được các yêu cầu sau:

• Phù hợp với quy hoạch chung của tỉnh, thành phố

• Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm

• Thuận tiện về mặt giao thông vận tải

• Đảm bảo đáp ứng được các nguồn điện, nước, nhiên liệu

• Nguồn nhân lực dễ kiếm

Hình 1.1 Khu công nghiệp Nam Cấm

Dựa vào những yêu cầu trên, chúng tôi lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong khu công nghiệp Nam Cấm, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Đây là một trong các mô hình khu công nghiệp trong cả nước được xây dựng đồng bộ về kinh tế và xã hội

Trong chiến lược phát triển kinh tế của mình, Tổng công ty Cổ phần Habeco xác định thị trường Nghệ An là thị trường giàu tiềm năng của miền Trung, với nhiều đô thị và đông dân, kinh tế phát triển mạnh

Khu công nghiệp Nam Cấm là khu công nghiệp mới được xây dựng trên diện tích rộng hơn 40ha của tỉnh Nghệ An, nằm dọc bên cạnh trục đường Quốc lộ 1A, cách cảng biển Cửa Lò 2km về phía Đông, cách ga Vinh 20km

về phía Nam Do đó, tạo điều kiện trong việc cung ứng và phân phối sản phẩm ra thị trường

1.3.1 Nguồn nguyên liệu

Nguyên liệu chính đầu tiên để sản xuất bia là malt đại mạch được nhập ngoại từ Úc, Đức, Đan Mạch, Tiệp,… được vận chuyển về bằng đường biển, đường bộ hay đường sắt Hoa houblon nhập từ Tiệp Khắc dưới dạng cao hoa và hoa viên Nguyên liệu thay thế là gạo có thể mua ngay ở trong tỉnh hay từ các tỉnh lân cận như Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Quảng Bình… với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo và được vận chuyển về nhà máy chủ yếu bằng ô tô

1.3.2 Nguồn cung cấp điện - nước

•Nguồn điện: sử dụng điện lưới của mạng lưới điện quốc gia chạy qua khu vực Mạng lưới này cung cấp 24/24 giờ trong ngày, nhưng để đề phòng sự cố mất điện, nhà máy bố trí thêm một trạm biến thế 500 kVA và sử dụng thêm máy phát điện dự phòng

•Nguồn nước: được lấy từ hệ thống nước sạch của thành phố Ngoài ra, còn có hệ thống xử lý nước sử dụng cho sản xuất và lò hơi Nước cũng có thể lấy từ dòng sông Cấm chảy qua khu công nghiệp này Trong nhà máy, nước được dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu, nước dùng cho rửa chai, vệ sinh thiết bị… 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

1.3.3 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu

Nhà máy sử dụng lò hơi để cung cấp hơi cho các phân xưởng, nhiên liệu dùng để đốt nóng lò hơi là dầu F.O, các loại dầu bôi trơn, xăng, nhiên liệu,… được nhập từ các nơi và được chứa trong kho dự trữ nhiên liệu để đảm bảo cho hoạt động sản xuất của nhà máy

1.3.4 Nguồn nhân lực

Địa điểm xây dựng nhà máy gần các khu đông dân cư, gần các tuyến giao thông vận tải nên có nguồn nhân lực dồi dào 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 lân cận

1.3.5 Hệ thống giao thông vận tải

Nhà máy nằm trên tuyến quốc lộ 1A, là trục giao thông chính nên thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên, nhiên vật liệu đến nhà máy, và vận chuyển sản phẩm phân phối cho các đại lý, cửa hàng tiêu thụ bằng đường bộ

1.3.6 Sự hợp tác hóa

Để nhà máy thuận tiện cho việc thu mua nguyên liệu cũng như tiêu thụ sản phẩm và phế phẩm, cần hợp tác hóa với các nhà máy lân cận trong và ngoài thành phố để sử dụng chung những công trình điện, nước, giao thông, thu mua nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm…nhằm giảm bớt vốn đầu tư xây dựng, rút ngắn thời gian hoàn vốn đồng thời sử dụng tuần hoàn các chất thải chống ô nhiễm môi trường

Việc đặt nhà máy trong khu công nghiệp là môi trường hợp tác rất tốt giữa các nhà máy với nhau cũng như giữa nhà máy với các nguồn mua bán nguyên liệu thay thế và phụ phẩm từ nhà máy

1.3.7 Thoát nước của nhà máy

Nước thải của nhà máy bia phần lớn đều chứa các hợp chất hữu cơ là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, nếu không xử lý nước mà trực tiếp thải ra ngoài sẽ gây ô nhiễm môi trường, do đó nhà máy phải xây dựng một khu

xử lý nước thải riêng Nước thải sau khi được xử lý sẽ theo đường ống đến nơi chứa nước thải của khu công nghiệp và được xử lý tiếp

1.3.8 Thị trường tiêu thụ sản phẩm

Thị trường tiêu thụ bia trong nước, đặc biệt là thị trường tiêu thụ tại miền Trung trong những năm gần đây đang tăng mạnh và trong tương lai thị trường tại đây còn tăng mạnh mẽ Bia sản phẩm làm ra một phần tiêu thụ trong tỉnh, một phần tiêu thụ ở các tỉnh lân cận và có thể xuất khẩu

 Kết luận

Từ những phân tích thực tế như trên, việc xây dựng nhà máy bia tại khu công nghiệp Nam Cấm tỉnh Nghệ An là rất hợp lý Với năng suất 80 triệu lít sản phẩm/năm, nhà máy có thể đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong tỉnh và đưa sản phẩm ra các tỉnh khác Việc xây dựng nhà máy bia phù hợp với thực tế thị trường hiện nay và hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao

PHẦN 2 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU 2.1 Malt

2.1.1 Vai trò trong sản xuất bia

Malt là nguyên liệu quan trọng hàng đầu để sản xuất bia Thành phần và chất lượng của malt quyết định trực tiếp đến chất lượng, hương vị và màu sắc của bia thành phẩm

Malt đại mạch được sản xuất từ lúa đại mạch nảy mầm sau đó sấy khô, tách mầm rễ Malt có hàm lượng chất hòa tan cao, đặc biệt trong malt có sẵn hệ enzyme α, β - amylase, protease Trong quá trình nảy mầm, hệ enzyme có trong hạt đại mạch được hoạt hóa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực Hệ enzyme này chủ yếu để phân cắt các hợp chất protein và gluxit cao phân tử trong nội nhũ của hạt thành các sản phẩm thấp phân tử

Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hoá, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng sản xuất bia Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và tính chất công nghệ hơn hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các loại hạt hoà thảo khác

Nhà máy sản xuất bia vàng nên nguyên liệu malt dùng trong sản xuất là malt vàng

Hình 2.1 Malt vàng

2.1.2 Thành phần hoá học

Bảng 2.1 Bảng các thành phần hóa học có trong malt

STT Thành phần hóa học có trong malt Hàm lượng (% chất khô)

5 Pentosan không hòa tan và hexosan 9

Ngoài ra, trong malt còn chứa một ít chất inozit, chất màu, tannin, chất đắng Trong malt còn chứa các enzyme thủy phân như α – amylase, β – amlylase, proteinase, peptidase,…

2.1.3 Bảo quản malt

Malt được nhập về nhà máy ở dạng bao hoặc dạng rời và được bảo quản trong các silo chứa Các silo được thiết kế sao cho hạn chế tiếp xúc giữa malt và không khí, tránh malt hút ẩm làm giảm chất lượng malt đưa vào sản xuất và đảm bảo sản xuất trong một tháng

2.1.4 Yêu cầu về chất lượng [4, 211]

Malt dùng để sản xuất bia cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Sạch, có mùi thơm đặc trưng, có vị ngọt dịu, màu vàng rơm và sáng đồng đều Không được có mùi vị lạ, không mốc, không hôi khói

- Kích thước hạt malt phải đồng đều: hạt trên sàng 2,8mm và chiếm 94%, hạt dưới sàng 2,2mm không quá 0,5%

- Khối lượng riêng của malt: 520 ÷ 600 g/l

- Độ ẩm của malt không quá 6%

- Malt có thời gian đường hoá 10 ÷ 35 phút, hoạt lực amylaza là 100 ÷ 300 đơn vị

Malt sau khi nhập từ nước ngoài về được bảo quản trong kho với thời gian

Hình 2.2 Hoa houblon

Trong công nghệ sản xuất bia, người ta chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn Trong cánh hoa và nhị hoa có chứa các hạt lupulin là nguồn gốc chính tạo

ra chất đắng và tinh dầu thơm của hoa houblon

- Hoa viên: hoa houblon sau khi xử lý sơ bộ, được nghiền và ép thành các viên nhỏ, xếp vào các túi polyetylen hàn kín miệng để tiện cho việc bảo quản cũng như vận chuyển

- Cao hoa: trích ly các tính chất trong hoa bằng các dung môi hữu cơ (toluene, benzene…), sau đó cô đặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao hoa

2.2.1 Thành phần hóa học của hoa houblon

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của hoa houblon

STT Thành phần hóa học có trong hoa houblon Hàm lượng (% chất khô)

có hoạt tính sinh học cao, tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt rất lâu Chất đắng có tính kháng khuẩn rất cao, với nồng độ thấp chúng ức chế rất mạnh sự phát triển của vi sinh vật và nhờ đó làm tăng độ bền sinh học cho bia thành phẩm

Chất đắng bao gồm acid đắng và nhựa đắng Acid đắng ở dạng tinh thể, bao gồm α-acid đắng và β-acid đắng Còn nhựa đắng là những chất vô định hình, bao gồm nhựa mềm và nhựa cứng Nhựa mềm tạo ra được lực đắng khá lớn cho bia, là hợp chất rất có giá trị của chất đắng Nhựa cứng không hòa tan vào nước và dịch đường, nó bị thải ra ngoài theo cặn lắng Đây là hợp phần không có giá trị trong công nghệ sản xuất bia

 Tinh dầu thơm:

Tinh dầu thơm của hoa houblon hòa tan vào dịch đường, tồn tại trong bia

và tạo ra cho bia có mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu

Tinh dầu thơm là những chất lỏng trong suốt, màu vàng nhạt hoặc không màu và có mùi thơm rất mạnh, bay hơi khá nhanh ở nhiệt độ thường

Thành phần hóa học tinh dầu rất phức tạp, bao gồm 103 hợp chất khác nhau, phần lớn là terpen, rượu, ceton, aldehyde, este và acid.

Trong thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon có đến 98% lượng tinh dầu thơm bị bay ra ngoài theo hơi nước, 2% còn lại tồn tại ở trong bia và chúng quyết định hương thơm của bia

 Polyphenol:

Giá trị lớn nhất của polyphenol là chúng được dùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protein cao phân tử ra khỏi dịch đường, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia thành phẩm

2.2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của hoa houblon

Tiêu chuẩn đối với cao hoa

Chỉ tiêu cảm quan:

• Cao hoa có dạng keo, màu vàng hổ phách

• Có mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi

• Hoa viên có màu xanh lá mạ, hơi vàng

• Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi, vị đắng dịu

• Hình dạng: viên đều, không vỡ vụn

Chỉ tiêu hóa học:

• Loại viên có hàm lượng α-acid đắng 8%

- Có khả năng tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi với nước nha, làm trong nước nha, tạo mùi hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu

Hoa viên được đóng bao bì bền chắc, dễ mở, bao bì không làm ảnh hưởng đến chất lượng hoa.

2.2.3 Bảo quản hoa

Để đảm bảo chất lượng hoa đưa vào sản xuất thì trong thời gian bảo quản phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

•Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong thùng kín hoặc môi trường khí trơ

•Xông SO2 để hạn chế sự oxy hóa và phát triển của sinh vật

•Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 00C) vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kiềm chế các quá trình hóa học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật

•Không cho tiếp xúc với ẩm

Nhà máy sử dụng hoa dạng cao và dạng viên, nhập từ Tiệp Khắc

2.3 Nguyên liệu thay thế [4]

Trong công nghệ sản xuất bia, để giảm giá thành sản phẩm, người ta thay thế một phần malt đại mạch bằng nguyên liệu thay thế là gạo

Đây là nguyên liệu thay thế phổ biến trong sản xuất bia, do hàm lượng glucid và protein khá cao, khả năng chuyển hóa thành chất hòa tan tốt

Hình 2.3 Gạo

Người ta có thể sử dụng gạo thay thế với các tỷ lệ khác nhau Tuy nhiên,

tỷ lệ càng cao thì chất lượng bia càng giảm

Nhà máy sử dụng gạo làm nguyên liệu thay thế nhằm:

• Hạ giá thành sản phẩm

• Chủ động nguồn nguyên liệu

• Giúp đa dạng hóa sản phẩm

• Cải thiện một vài tính chất của sản phẩm

2.3.1 Thành phần hóa học của gạo

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của gạo

Gạo dùng để sản xuất bia có hai loại: loại trắng trong và loại trắng đục Hạt trắng trong khác hạt trắng đục bởi hàm lượng protein cao hơn, hạt chắc và cứng hơn Để thay thế malt đại mạch ta nên chọn loại gạo có độ trắng đục

Gạo sau khi thu mua về nhà máy thì được kiểm tra chất lượng thành phẩm rồi đưa vào bảo quản trong các silo chứa

2.3.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạo

Gạo để sản xuất bia phải đạt được những yêu cầu sau:

• Gạo thay thế phải tốt, màu trắng đồng nhất, không có mùi vị lạ, không bị mối mọt, có mùi thơm đặc trưng

chiếm tới 77 - 90% Chính vì thế, nước nấu bia không chỉ đòi hỏi đầy đủ các tiêu chuẩn của nước uống mà còn phải có những yêu cầu riêng đáp ứng với công

nghệ sản xuất bia [12, 11]

Thành phần hóa học của nước ảnh hưởng trực tiếp tới toàn bộ quá trình kỹ thuật sản xuất, tính chất, chất lượng của bia thành phẩm Tính chất và thành phần hóa học của nước phải được kiểm tra và xử lý chặt chẽ trước khi đưa vào

sử dụng

Hình 2.4 Nước

 Thành phần hoá học

Nước thực chất là một dung dịch loãng của các loại muối ở dạng ion

- Nhóm cation thì chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+, H+, K+, Na+, Fe2+, Mn2+

và Al3+

- Nhóm anion chủ yếu là: OH-, CO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32- và PO43-.Các muối của canxi và magie là những hợp chất gây ra độ cứng của nước

 Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia

Nước dùng nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, không mùi và không chứa vi sinh vật gây bệnh và đáp ứng một số chỉ tiêu sau:

• Nước không màu, trong suốt, không mùi, không vị

• Nước không bị nhiễm độc và có pH từ 6,5 - 7,5

• Nước không có vi khuẩn kỵ khí, vi khuẩn đường ruột Ecoli ≤ 20 tế

bào/lít

• Hàm lượng muối Mg: 2 mg/lít

• Hàm lượng CaSO4: 1 - 150 mg/lít.

• Hàm lượng sắt < 0,3 mg/lít

• Vi sinh vật hiếu khí < 100 tế bào/lít

• Trong nước không có các kim loại nặng như As, Pb

Nhà máy thiết kế một hệ thống lấy nước từ giếng khoan xử lý lọc và làm mềm nước dùng cho nấu bia và các hoạt động khác của nhà máy

Nấm men có kích thước 4 ÷ 20 ηm Trong đó, chiều rộng tế bào là 3 ÷ 5

ηm Kích thước này thay đổi tùy loài, giống và điều kiện môi trường sống [8, 50].

Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm có 2 loại:

+ Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi).

+ Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm).

Nhà máy sử dụng chủng nấm Saccharomyces carlsbergensis là loại nấm

men hiếu khí tùy tiện Trong điều kiện hiếu khí được cung cấp đủ oxy nấm men thực hiện quá trình hô hấp và tăng sinh khối, còn trong điều kiện yếm khí chúng thực hiện quá trình lên men Loài nấm men phát triển tốt nhất ngay ở nhiệt độ thấp khoảng 6 ÷ 7 0C

Hình 2.5 Nấm men

Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia:

+ Tốc độ lên men nhanh

+ Sử dụng đường có hiệu quả cao, tạo độ cồn cao

+ Có khả năng chịu cồn, chịu áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ và nồng độ

CO2 phù hợp với từng nhà máy

+ Có khả năng kết lắng tốt

+ Nấm men bia phải có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng, được nhân giống từ chủng thuần khiết và một đời men giống có thể sử dụng được 6 - 10 chu kỳ lên men

+ Sản phẩm tạo ra gồm các hợp chất hương và vị đặc trưng cho bia

•Hương: thơm dịu, đặc trưng của hoa houblon.

• Kim loại nặng: không có

•Vi sinh vật hiếu khí: không có

•Vi khuẩn yếm khí: không có

•E.coli: không có

•Vi trùng gây bệnh đường ruột: không có

•Nấm mốc: không có

PHẦN 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn loại bia sản xuất

Sản phẩm sau khi sản xuất ra có thể tiêu thụ và chiếm lĩnh được thị trường rộng thì sản phẩm phải có chất lượng cao đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng Hiện nay, bia vàng là sản phẩm được tiêu thụ nhiều nhất và trở thành thức uống của đa phần người dân Do đó, chúng tôi lựa chọn sản xuất loại bia có chất lượng cao, thuộc loại bia vàng được ưa chuộng nhất hiện nay

Sản phẩm sản xuất ra phải đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn sau:

 Các chỉ tiêu cảm quan:

+ Độ bọt: khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc luôn phải có các bọt khí li ti nổi dần lên bề mặt Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian giữ bọt 5 - 15 phút

+ Mùi và vị: bia có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoa houblon, không quá nhạt, không có mùi vị lạ

+ Màu sắc và độ trong: bia phải có màu vàng rơm óng ánh, trong suốt, không có cặn hay vẩn đục

3.2 Lựa chọn phương pháp sản xuất

Hiện nay, có hai phương pháp lên men:

•Phương pháp lên men cổ điển

•Phương pháp lên men hiện đại

3.2.1 Lên men cổ điển [12]

Quá trình lên men chính và phụ được tiến hành trong hai thiết bị riêng biệt trong hai phòng lạnh khác nhau với nhiệt độ tiến hành khác nhau

Phương pháp này lên men ở nhiệt độ thấp từ 6 – 100C trong 7 – 10 ngày, lên men phụ từ 1 – 2 ngày.

•Ưu điểm: tạo ra hương vị đậm đà hơn, thiết bị lên men đơn giản, dễ chế tạo

•Nhược điểm: chi phí cao do quá trình lên men tiến hành trong hai thiết

bị riêng biệt, hai phòng lạnh khác nhau và còn phải thiết kế một bơm từ thùng lên men chính qua thùng lên men phụ Phòng làm lạnh phải có thiết bị bảo ôn nên rất tốn kém, giá đầu tư cao, tiêu hao năng lượng kéo theo giá thành sản phẩm cao

3.2.2 Lên men hiện đại [12]

Quá trình lên men chính và phụ được tiến hành trong cùng một thiết bị có

hệ thống áo lạnh bên ngoài để điều chỉnh nhiệt độ của hai quá trình lên men Nhiệt độ lên men chính 8 – 100C trong 4 – 8 ngày, lên men phụ trong 0 – 20C trong 8 – 12 ngày

•Ưu điểm: thời gian lên men nhanh, thiết bị lên men gọn, ít tốn diện tích mặt bằng phân xưởng

•Nhược điểm: lên men ở nhiệt độ cao nên có nhiều sản phẩm phụ không mong muốn Tuy nhiên, chất lượng bia tạo ra không khác xa lắm so với phương pháp cổ điển

Qua phân tích ưu và nhược điểm của hai phương pháp trên, chúng tôi chọn phương pháp lên men hiện đại để sản xuất bia cho nhà máy