Thiết kế nhà máy sản xuất bia với năng suất 110 triệu lít sản phẩm năm

ĐẶT VẤN ĐỀ Bia loại đồ uống ưa chuộng nước ta toàn giới Bia có độ cồn nhẹ, có gas, có bọt xốp mịn có hương vị thơm ngon đặc trưng Được sản xuất từ nguyên liệu malt đại mạch, hoa hubchai, nước bia đem lại nhiều giá trị dinh dưỡng như: đạm, glucid, vitamin lượng enzyme khác Đặc biệt, CO2 hòa tan bia có tác dụng giảm nhanh khát cho người uống bia, có khả kích thích tiêu hố, giúp thể khỏe mạnh dùng với liều lượng thích hợp Ở nước ta, tập quán sử dụng rượu bia người dân có nền khí hậu nhiệt đới nên nhu cầu giải khát nhiều Hơn nữa, sách mở cửa nhà nước ta nên thương hiệu hiệu bia nước tràn vào thi trường nước ta với chất lượng tốt kỹ thuật quảng cáo tinh vi, thương hiệu bia nước với giá cao nên chỉ đáp ứng phần đó cho tầng lớp có thu nhập Vì vậy, để cạnh tranh với thị trường đòi hỏi bia nước cần phải có chất lượng cao giá thành sản phẩm ổn định Sản phẩm bia mang lại khoảng lợi nhuận tương đối lớn góp vào sư phát triển kinh tế đất nước Với những nguồn lợi đó thì việc xây dưng thêm nhà máy bia có chất lượng tốt nhằm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng góp phần vào nền kinh tế đất nước thiết thưc Hiện nay, nước ta có nhiều nhà máy bia với sản phẩm đạt chất lượng tốt, chiếm lĩnh thị trường nước như: nhà máy bia Huda, Sài Gòn, Hà Nội Tuy nhiên, sản lượng nhà máy chưa đủ đáp ứng nhu cầu thị hiếu người tiêu dùng Với những lý chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất bia với suất 110 triệu lít sản phẩm/năm” PHẦN 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Bia những loại nước uống giải khát ưa chuộng Trên giới bia phổ biến rộng rãi tiêu thụ với sản lượng lớn Theo thống kê trước thì nước Đức, Mỹ có sản lượng bia lớn 10 tỉ lít/năm Còn Châu Á thì sản lượng bia Nhật Trung Quốc gần bằng với sản lượng bia Đức Mỹ khoảng 7-10 tỉ lít/năm Hiện nay, Việt Nam đời sống mọi người đều nâng cao nên nhu cầu sử dụng bia ngày tăng Tuy nhiều nhà máy mọc lên áp dụng tiến khoa học kĩ thuật, sử dụng dây truyền thiết bị tăng suất, nâng cao chất lượng không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ Chính điều thúc đẩy sư phát triển ngành công nghiệp sản xuất nước giải khát nói chung công nghệ sản xuất bia nói riêng Giữa sư phát triển ngành công nghiệp bia tăng trưởng kinh tế có sư tác động tương hỗ lẫn Phát triển công nghiệp bia tạo công ăn việc làm cho nhiều người lao động, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng, có doanh thu lớn, góp phần vào tăng trưởng kinh tế Ngược lại, nền kinh tế phát triển tạo điều kiện cho đầu tư mở rộng sản xuất, mở rộng thị trường tiêu thụ nước nước 1.1 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy Địa điểm lưa chọn để xây dưng nhà máy bia cần đáp ứng yêu cầu sau: - Phù hợp với quy hoạch chung tỉnh, thành phố - Gần nguồn cung cấp nguyên liệu thị trường tiêu thụ sản phẩm - Thuận tiện về mặt giao thông - Đảm bảo nguồn cung cấp điện, nước, nhiên liệu - Nguồn nhân lưc không khan Chúng chọn khu công nghiệp Mỹ Xuân A tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu nơi xây dưng nhà máy ▪ Quy mơ: 302,4ha ▪ Vị trí : Huyện Tân Thành - Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Khu công nghiệp Mỹ Xuân A thuộc vùng trọng điểm kinh tế trọng điểm phía Nam thành phố Hồ Chí Minh - Đồng Nai - Bà Rịa Vũng Tàu - Bình Dương Thuận lợi về giao thông đường bộ, đường thuỷ, đường hàng không Khu công nghiệp nằm cạnh Quốc lộ 51, cách thành phố Hồ Chí Minh 55km, Vũng Tàu 45km, cảng Gò Dầu 2km, cảng Phú Mỹ 6km Khu vưc có khí hậu ơn hồ (20-30 0C), khơng có bão, không có động đất, cường độ chịu tải đất lớn, thuận lợi tiết kiệm chi phí xây dưng Hiện nay, có nhiều nhà đầu tư Hàn Quốc, Đài Loan, Thuỵ Sĩ, Malaysia, Nhật, Mỹ đầu tư phát triển nhà máy khu công nghiệp, điển hình Công ty: Công ty TNHH thép không gỉ QianDing, Công ty TNHH Công nghiệp gốm sứ Bạch Mã, Cơng ty Gạch men Hồng Gia, Cơng ty TNHH Cơng nghiệp kính Việt Nam, Cơng ty Xay lúa mì Việt Nam, Công ty Park Austraylia 1.2 Hệ thống cung cấp dịch vụ hạ tầng: - Cấp điện: Khu công nghiệp có trạm biến áp 110/22KV - 2x40MVA phục vụ cho nhà máy sản xuất khu công nghiệp Trạm biến áp cấp điện từ nguồn lưới điện quốc gia từ Nhà máy Điện Phú Mỹ Đảm bảo cấp điện 22KV liên tục 24/24 giờ cho nhà đầu tư tới hàng rào nhà máy - Cấp nước: Nước cung cấp cho nhà đầu tư cấp từ nhà máy nước ngầm Phú Mỹ công suất 20.000 m 3/ngày đêm Đảm bảo cấp nước liên tục 24/24 giờ cho nhà đầu tư tới hàng rào Nhà máy - Thông tin: Có hệ thống thông tin liên lạc đầy đủ đảm bảo liên lạc nước quốc tế dễ dàng bao gồm điện thoại, điện thoại di động, Fax, Internet Thời gian thưc dịch vụ vòng 7-10 ngày - Khí đốt: Có tuyến ống khí 14 inch dẫn từ Phú Mỹ đến trạm giảm áp khí đặt khu cơng nghiệp, từ trạm giảm áp khí có tuyến nhánh khí dẫn đến để cấp trưc tiếp cho nhà máy Tuyến nhánh khí có đường kính 3-4 inch - Giao thơng và ngoài Khu công nghiệp: Đường bê tông nhưa tải trọng H30 Bao gồm loại đường có chiều rộng 8m, 15m có hè đường cho người kết hợp với hệ thống chiếu sáng, xanh tạo cảnh quan đẹp cho Khu công nghiệp - Hệ thống thoát nước: Trong khu cơng nghiệp có hệ thống nước riêng biệt, hệ thống thoát nước mưa hệ thống nước thải cơng nghiệp - Xử lý nước thải: Có nhà máy xử lý nước thải chung cho tồn khu cơng nghiệp với cơng suất 10,000m3/ngày đêm, triển khai giai đoạn I với công suất 4.000m3/ngày đêm 1.3 Nguồn tiêu thụ sản phẩm: Lượng lớn sản phẩm nhà máy tiêu thụ khu vưc lân cận, hướng đến mở rộng thị trường khắp nước xuất khẩu nước PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU Các nguyên liệu dùng sản xuất bia bao gồm nước, malt đại mạch, gạo, hoa houblon nấm men 2.1 Malt đại mạch Malt đại mạch hạt đại mạch nảy mầm điều kiện nhiệt độ độ ẩm nhân tạo xác định Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng so với loại malt khác Dùng malt đại mạch sản xuất bia có mục đích vừa nguyên liệu vừa tác nhân đường hoá vì nó cho tỉ lệ enzyme cân đối thích hợp cho cơng nghệ sản xuất bia, ngồi vỏ malt đại mạch dai nên nghiền nát tạo lớp trợ lọc xốp Về đặc điểm thì malt có màu vàng sáng, vị ngọt nhẹ hương thơm dịu Ngồi ra, malt còn chứa chất inozit, chất màu, tanin, chất đắng enzyme thủy phân như: enzyme α, β - amylase, protease, peptidase, fitase, sitase, amylophophatase… Bảng 2.1 Thành phần hóa học malt đại mạch Thành phần hóa học malt % chất khô Tinh bột 58 Đường khử Saccaroza Pentozan hòa tan Pentozan không hòa tan hexozan Xenluloza Chất chứa ni tơ 10 Chất béo 2,5 Chất khoáng 2,5 Yêu cầu chất lượng malt thành phẩm: [3, 211] - Có mùi thơm đặc trưng malt, có vị ngọt, có màu sáng đều, không có mùi vị lạ, không mốc không hôi thối - Độ sạch: không tạp chất, tỷ lệ hạt vỡ tối đa 0,5%, hạt bị bệnh tạp chất khác tối đa 1% - Độ ẩm malt không 5% - Trọng lượng khơ tuyệt đối: 29 ÷ 38g/1000 hạt - Dung trọng: 680 ÷ 750g/l Malt nhập về nhà máy bảo quản silo chứa Thời gian malt lưu lại kho không tháng Trong trình bảo quản phải thường xuyên kiểm tra, đề phòng tượng làm hư hại hạt, ảnh hưỏng đến chất lượng malt 2.2 Gạo Gạo nguyên liệu dạng hạt dùng để thay phần malt nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm Các chỉ tiêu kỹ thuật gạo: - Đồng về kích thước - Màu sắc trắng đồng nhất, không có hạt bị mốc, mối, mọt, mùi hôi - Tạp chất không 2% - Dung trọng 660 – 700g/l - Độ ẩm từ 12 – 14% - Độ hồ tan 75 – 85% Bảng 2.2 Thành phần hố học gạo [37] STT Thành phần % chất khô Tinh bột 75 Protein 6–8 Chất béo – 1,5 Cellulose 0,5 – 0,8 Chất khoáng – 1,2 2.3 Hoa houblon Houblon có tên khoa học “Humulus Lupulus”, loại thưc vật lưu niên đơn tính, thuộc họ Gai mèo (Cannabinaceae) Hoa houblon nguyên liệu đứng thứ (malt đại mạch) công nghệ sản xuất bia Nó làm cho bia có vị đắng dễ chịu, hương thơm đặc trưng Làm tăng khả tạo giữ bọt, làm tăng độ bền keo ổn định thành phần sinh học sản phẩm Trong sản xuất bia, chỉ sử dụng hoa chưa thụ phấn hoa bị thụ phấn thì giá trị công nghệ chúng giảm nhiều Chính vì vậy, người ta phải loại bỏ những đưc vườn hoa houblon Trong sản xuất bia người ta sử dụng hoa nhiều dạng khác như: cao hoa, hoa viên hoặc hoa nguyên cánh, nhà máy chỉ sử dụng hoa viên cao hoa Hai dạng chế phẩm thơm so với hoa nguyên cánh rẻ hơn, tạo lưc đắng lớn dễ dàng vận chuyển, bảo quản - Cao hoa: trích ly tính chất hoa bằng dung môi hữu (toluene, benzene…), sau đó cô đặc để thu lấy chế phẩm dạng cao - Hoa viên: hoa houblon sau xử lý sơ bộ, nghiền ép thành viên nhỏ, xếp vào túi polyetylen hàn kín miệng Bảng 2.3 Thành phần hóa học hoa houblon (%) [3,33] Nước 11 – 13 Xelluloza 12 -14 Chất đắng 15 – 21 Chất khoáng 5–8 Polyphenol 2,5 – Tinh dầu thơm 0,3 – Protein 15 – 21 Các hợp chất khác 26 – 28 Hoa houblon gồm nhiều chất khác chất có giá trị công nghệ sản xuất bia nhưa hoa, tanin tinh dầu, hoa còn có chứa chất khác như: protein, sáp, hợp chất protein - Nhưa hoa: Nhưa hoa thành phần quan trọng hoa houblon Bao gồm nhưa cứng nhưa mềm Nhưa mềm gồm có α − axit đắng, β − axit đắng, γ-axit đắng, δ-axit đắng Các chất đắng có tác dụng tạo vị, mùi cho bia mà còn có tác dụng sát trùng ức chế sư phát triển vi sinh vật - Các tanin (polyphenol): Tanin polyphenol thuộc nhiều nhóm khác flavanon, catechin… Trong trình nấu bia chất liên kết với protein malt Do đó hàm lượng polyphenol bia chủ yếu malt chỉ khoảng 1020% polyphenol hoa houblon Các hợp chất tanin dễ bị oxi hóa đó nó có tác dụng bảo vệ axit đắng khỏi bị oxi hóa mặt khác tanin tham gia tạo vị cho bia - Tinh dầu: Tinh dầu chất lỏng suốt màu vàng nhạt hoặc không màu hòa tan vào dịch đường, tồn bia với hàm lượng nhỏ tạo cho bia mùi thơm đặc trưng, dễ chịu Lượng tinh dầu hoa houblon dao động lớn (0,2-2%) phụ thuộc vào lượng hoa, giống hoa, trình bảo quản hoa  Bảo quản hoa houblon: Hoa houblon cần bảo quản nơi khô ráo, nhiệt độ thấp không có ánh nắng mặt trời Trong bảo quản, hàm lượng ẩm tối đa hoa cho phép 13%, còn nhiệt độ bảo quản tốt 0,5 ÷ 20C 2.4 Nước Nước nguyên liệu thiếu sản xuất bia, vì thành phẩm nước chiếm tới 77 – 90% [3,41] Trên dây chuyền chính, nước dùng trình nấu, pha loãng dung dịch đường, làm lạnh, làm nóng, rửa dụng cụ…chất lượng nước có vị trí quan trọng việc hình thành vị sản phẩm, độ bền bia  Thành phần hóa học nước sản xuất: Nước dung dịch loại muối dạng ion Nhóm cation nhiều là: Ca2+, Mg2+, H+, K+, Na+, Fe2+, Mn2+, Al3+ Còn nhóm anion chủ yếu OH-, CO32-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO23-, PO43- Các muối Canxi Magiê những hợp chất gây độ cứng nước  Yêu cầu nước dùng nấu bia: - Nước phải suốt, không màu, có vị dễ chịu, không có mùi vị lạ không chứa vi sinh vật gây bệnh - Nước có độ cứng trung bình 5÷6mg/l, pH= 6,8÷7,3, độ oxi hố khơng vượt q 1÷2mg/l, hàm lượng cặn khơ khơng vượt q 600mg/l - Nước sử dụng để nấu bia không có xianit, thuỷ ngân, bari, crôm, ammoniac, photphat, sunfuahydro, nitrit - Nước rửa bã cần phải điều chỉnh độ kiềm < 50mg/l pH = 6,5 để không chiết chất không mong muốn từ bã - Nước rửa nấm men phải tiệt trùng loại bỏ mùi lạ - Hàm lượng kim loại: + Sắt < 0,3mg/l + Mn < 0,05mg/l + Mg < 125mg/l + Pb < 0,1mg/l + Cu < 3mg/l + Zn < 5mg/l + F < 1mg/l + Selen < 0,05mg/l + Asen < 0,05mg/l 2.5 Nấm men Nấm men vi sinh vật đơn bào, không di động sinh sản bằng hình thức nảy chồi Nấm men có kích thước từ – 20ηm chí 25ηm Trong đó chiều rộng tế bào thường - 5ηm chiều dài - 10ηm Kích thước thay đởi nhiều tùy thuộc vào lồi, giống điều kiện mơi trường sống [5,49] Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces carlsbergensis hai loại nấm men thường sử dụng để lên men bia Các loại nấm men lên men bia thuộc loại yếm khí tùy tiện Khi có oxy chúng tăng sinh khối hô hấp tế bào, không có oxy chúng lên men tạo thành ethanol CO2 theo phương trình: Đường + Nitơ amine tư + Nấm men + Oxy Ethanol + CO2 + Nấm men Đặc tính lên men hai loài nấm men có nhiều điểm khác dùng để lên men loại bia khác Saccharomyces cerevisiae Hansen: Có khả lên men nổi, hoạt động từ 00C đến 8-100C hay cao bề mặt dịch lên men chỉ lên men 1/3 đường Rafinose - Saccharomyces carbergensis Hansen: Có khả lên men chìm, hoạt động nhiệt độ thấp hơn, không 10 0C đáy, lòng dịch đường lên men Nó có khả tiêu thụ hoàn toàn đường rafinose Nhà máy sử dụng chủng nấm men Saccharomyces carbergensis (Hansen) Chủng nấm men sử dụng sản xuất bia cần đáp ứng yêu cầu sau: + Tốc độ lên men nhanh + Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao + Có khả chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ, nồng độ CO phù hợp với nhà máy + Có khả kết hoặc kết lắng tốt + Có khả sống sót cao cho mục đích tái sử dụng + Sản phẩm tạo bao gồm hợp chất hương vị đặc trưng cho bia + Đặc tính di trùn ởn định cao 2.6 Các chất hỗ trợ kỹ thuật 2.6.1 Maturex L - Công dụng: Maturex sử dụng thời kỳ lên men phụ bia ngăn ngừa sư tạo thành diaxetyl bằng xúc tác phản ứng decacboxyl hóa αaxetolactat tạo thành axetoin Nên trình lên men phụ có thể loại trừ hoặc giảm ngắn thời gian - Thu nhận từ vi khuẩn Bacillus subtillis - Sản phẩm dịch lỏng màu xám có tỷ trọng 1,2g/ml - Lượng maturex thường dùng – 2kg với 100hl dịch lên men 2.6.2 Diatomit Công dụng: Để tăng hiệu suất trình lọc làm bia có độ đạt yêu cầu Lượng bột diatomit để tạo lớp lọc đầu tiên khoảng 500g/m2 lọc bổ sung thêm 50g/m2 để làm xốp lớp lọc [9, 69] 2.6.3 Các chất hóa học - Axit lactic, H2SO4 điều chỉnh pH cho khối cháo - CaCl2, ZnCl2: cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men hoạt động - Chất màu caramen: dùng để điều chỉnh màu 10 10.1.3 Các yêu cầu cụ thể 10.1.3.1 Chiếu sáng đảm bảo ánh sáng làm việc Chiếu sáng không đạt yêu cầu, thừa hay thiếu đều ảnh hưởng cho người lao động Các phân xưởng nấu, chiết rót phải chiếu sang đầy đủ Cần bố trí cửa để tận dụng ánh sang tư nhiên Chiếu sáng hợp lý giúp cho cơng nhân làm việc có độ xác cao đảm bảo an toàn vận hành máy móc 10.1.3.2 An toàn điện để sản xuất - Các phụ tải phải có dây nối đất, cầu chì để tránh tượng chập mạch - Cần cách điện cho phần mang điện - Cần che chắn bảo hiểm - Trạm biến đặt xa nơi đông người - Áp dụng biện pháp kỹ thuật để giảm nhẹ sư nguy hiểm trường hợp điện bị rò rỉ ngồi 10.1.3.3 Thơng gió Cần thơng gió cho thống mát nơi làm việc cơng nhân viên nhà máy Những phân xưởng có chế độ làm việc nóng nấu cần phải bổ sung thêm quạt máy để giảm bớt môi trường nóng cho công nhân làm việc 10.1.3.4 An toàn sử dụng thiết bị - Máy móc thiết bị phải sử dụng chức phù hợp vơi công suất nó - Mỗi loại thiết bị phải có hồ sơ rõ ràng Sau ca làm việc phải bàn giao máy móc Nêu rõ tình trạng để ca sau xử lý - Phải có chế độ vệ sinh, sát trùng, vô dầu mỡ thiết bị quy định - Thường xuyên theo dõi chế độ làm việc máy thiết bị 10.1.3.5 Phòng chống cháy nổ Sư cháy nổ xảy tiếp xúc với lửa, tác dụng hai tia lửa điện, cạn nước nồi hơi, ống bị co giãn nhiệt lại gây nổ Để phòng cháy phải tuân theo quy định về thao tác thể chế gây cháy Những phận dể gây cháy phải đặt cuối hướng gió, đồng thời có phương tiện chống cháy tổ chức đội cứu hỏa nhà máy để kịp thời có trách nhiệm việc an toàn phòng cháy chữa cháy 10.2 Vệ sinh công nghiệp Yêu cầu vệ sinh công nghiệp thiếu nhà máy thưc phẩm Chế độ vệ sinh ảnh hưởng lớn đến chất lượng thưc phẩm Nếu vệ sinh không tốt làm nhiễm tạp khuẩn làm hỏng sản phẩm sau 10.2.1 Vệ sinh cá nhân cho công nhân - Không cho phép những người bị bệnh mãn tính hay truyền nhiễm trưc tiếp sản xuất - Khi làm việc, công nhân phải có quần áo bảo hộ lao động sẽ, gọn gàng, có ý thức vệ sinh chung - Khi lọc tiếp xúc trưc tiếp với bia dụng cụ chứa bia, công nhân phải có quần áo tay chân 10.2.2 Vệ sinh máy móc thiết bị - Đối với dụng cụ thử hay chứa dịch đường, dịch bia non sau lần dùng phải vệ sinh bằng hệ thống CIP để tránh vết bẩn dịch đường hay sinh khối nấm men Các vết bẩn không rửa quánh lại, gây nhiễm tạp cho dịch sử dụng - Với đường ống, thùng lên men phải vệ sinh bằng hệ thống CIP trước dùng Đầu tiên phải sử dụng bằng nước sạch, xông hơi, bisunfitnatri 5%, cuối tráng lại bằng nước lạnh vô trùng - Các dụng cụ khác phòng lên men phải vệ sinh tiệt trùng hàng ngày, van lấy mẫu trước sau lấy mẫu phải tiệt trùng - Trong phân xưởng nấu làm nguội, nồi phải vệ sinh sau mẻ nấu vệ sinh định kỳ bằng nước nóng hóa chất NaOH với máy lọc phải vệ sinh vải lọc sau mẻ lọc Trước lọc phải tráng qua nước sôi, bã malt phải chứa thùng kín tránh ruồi muỗi - Đối với máy lọc thiết bị phận phụ trợ thường xuyên kiểm tra, lau dầu, bảo dưỡng định kỳ để tăng tuổi thọ 10.2.3 Vệ sinh xí nghiệp Các phân xưởng phải đảm bảo vệ sinh gọn gàng, thoáng mát, nền nhà phải thoát nước tốt tránh tù đọng - Với phận bụi, ồn, cần phải có biện pháp hiệu thiết bị hút bụi, thiết bị tránh ồn cục bộ, đảm bảo sức khỏe cho công nhân - - Ở xung quanh phải đảm bảo quang đãng, cống rãnh khai thông, có nắp đậy cẩn thận Đường phải dọn sẽ, vườn xanh phải trọng, trồng chăm sóc cẩn thận - 10.2.4 Xử lý nước dùng để sản xuất Nước trước đưa vào sản xuất phải qua hệ thống xử lý Nước từ nhà máy cho qua hệ thống lọc than Sau đó qua hệ thống xử lý tia cưc tím đưa vào sử dụng 10.2.5 Xử lý phế liệu Phế liệu trình sản xuất như: bã hèm, bã men, cặn lắng…là những loại phế liệu gây nhiễm bẩn Sau mẻ sản xuất cần chứa nơi quy định đưa phân xưởng để xử lý 10.2.6 Xử lý nước thải Nước thải từ khu sản xuất đưa vào bể thu gom, sau đó đưa vào bể gom Nước thải trước vào ngăn bể gom, phần rác thơ có kích thước lớn 4mm giữ lại giỏ chắn rác Nước thải từ bể gom nhờ bơm bơm vào bể cân bằng, trước vào bể cân bằng nước thải qua thiết bị tách rác tinh, tồn rác có kích thước >1mm giữ lại vít tải đưa đến giỏ đưng rác, còn phần nước vào bể cân bằng Sau đó nước thải tiếp tục chảy vào bể cân bằng, bể có bổ sung H 2SO4, NaOH để điều chỉnh độ pH đạt yêu cầu trước vào bể yếm khí Ngồi bể cân bằng còn bổ sung chất chống tạo bọt đẻ làm giảm lượng bọt sinh Trong bể cân bằng có cánh khuấy để làm đồng đều chất nước thải Tiếp đó nước thải đưa vào bể yếm khí để ổn định giá trị pH khoảng đến 7,6 Nước thải đưa vào bể yếm khí bao gồm: nước bùn, nước lơ lửng nước đưa vào thiết bị từ lên nhằm mục đích xáo trộn tạo sư đối lưu làm VSV hoạt động Nước thải sau qua bể yếm khí đưa vào bể lắng, bể lắp đặt hệ thống tách pha có tác dụng ngăn cản chất bọt, cặn bẩn, rác đưa về bể trung gian Trong trình lắng phần bùn đưa vào bể chứa bùn yếm khí, phần bơm t̀n hồn về bể yếm khí, q trình t̀n hồn xảy liên tục Phần nước tiếp tục đưa vào bể trung gian để phân tách pha sau đó đưa vào bể hiếu khí, bể hiếu khí có lắp đặt động thởi khí cánh khuấy Bùn thu đưa vào bể chứa bùn hiếu khí để xử lý Nước từ bể hiếu khí tiếp tục đưa qua bể khử trùng, bổ sung chlorin vào nồng độ 45ppm để tiêu diệt số VSV gây mầm bệnh còn tồn Nước thải sau xử lý đưa hồ sinh học thải môi trường Nước thải từ khu sản xuất Bể thu gom Rác Chất chống tạo bọt H2SO4, NaOH Bể gom Bể cân bằng Khu đốt Bể yếm khí Thu hồi khí Bể lắng Chất chống tạo bọt Sục khí Bể chứa bùn yếm khí Bể trung gian Bể hiếu khí Bể khử trùng Hồ sinh học Thiên nhiên Bể chứa bùn hiếu khí KẾT LUẬN Trong trình làm khóa luận tốt nghiệp, sư giúp đỡ tận tình thầy TS Nguyễn Văn Huế tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất bia với suất 110 triệu lít sản phẩm/năm” thời gian quy định khoa nhà trường Qua trình tìm tòi, nghiên cứu nhiều phương tiện thong tin điện tử nhiều tài liệu, sách, giáo trình ngành Chúng tơi tính tốn đưa những công nghệ, thiết bị mới, đại bố trí cách hợp lý dưa tư khảo nghiệm thưc tế Khóa luận tốt nghiệp giúp giải số nội dung sau: - Tính thiết thưc việc xây dưng nhà máy bia - Quy trình công nghệ sản xuất phù hợp với thưc tế - Hệ thống thiết bị phù hợp với dây chuyền công nghệ - Một số nguyên tắc an toàn sản xuất Mặc dù, chúng tơi cố gắng, tích cưc tìm hiểu kiến thức còn hạn chế, còn thiếu hiểu biết tiếp xúc thưc tế, tìm hiểu tài liệu chưa thưc sư đầy đủ nên khóa luận trách khỏi những thiếu sót Vì vậy, mong sư đóng góp, hướng dẫn chỉ bảo chân thành quý thầy để khóa luận hồn thiện Huế, ngày 15 tháng 04 năm 2015 Sinh viên Mai Văn Quy TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: [1] Đỗ Văn Đài, Nguyễn trọng Khương, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa, Cơ sở trình thiết bị cơng nghệ hóa học Tập 1, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp,1978 [2] Đỗ Thị Bích Thủy, Bài giảng cơng nghệ sản xuất đồ uống, Trường Đại học nơng lâm Huế [3] Hồng Đình Hòa, Công nghệ sản xuất malt bia, NXB KH&KT 2000 [4] Lê Thanh Mai (chủ biên), Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu Thủy, Nguyễn Thanh Hằng, Lê Thị Lan Chi, Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men, NXB NXB KH&KT Hà Nội [5] Lê Xuân Phương, Vi sinh vật công nghiệp, NXB Xây dưng, 2001 [6] Nguyễn Thị Hiền (chủ biên), Lê Mai, Lê thị Lan Chi, Nguyễn Tiến Thành, Lê Viết Thắng, Khoa học công nghệ Malt Bia, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, Hà Nội, 2009 [7] Nguyễn Bin tập thể tác giả, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập 2, NXB khoa học kỹ thuật, 2002 [8] Nguyễn Viễn Sum Sổ tay thiết kế điện chiếu sáng, NXB Thanh Niên 1999 [9] Phan Thị Bích Ngọc, Cơng nghệ lên men, Nhà xuất Đà Nẵng, Đà Nẵng, 1999 [10] Phạm Xuân Vượng, Giáo trình cơng nghệ sản xuất rượu bia, NXB Hà Nội, 2007 [11] Phan Sâm, Sổ tay kỹ thuật nồi hơi, NXB Hà Nội, 1985 [12] Trần Thế Truyền, Cơ sở thiết kế nhà máy hóa, NXB Đà Nẵng 1999 [13] Trần Thế Truyền, Kiến trúc công nghiệp, NXB Đà Nẵng 1999 [14].Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất Tập 1, NXB KH&KT Hà Nội, 2002 Trang web: [15].http://iz.thuathienhue.gov.vn/104/section.aspx/162/cid/16/khu-congnghiep-phu-bai [16].http://www.chinhphu.vn/portal/page/portal/chinhphu/cactinhvathanhph o/tinhthuathien-hue/thongtintinhthanh?view=introduction&provinceId=1383 [17] http://lamico.com.vn/cms/vi/product/index/cat_id/46 [18] http://www.krones.com/de/produkte/prozesstechnik/schroten-bier.php [19] http://www.alibaba.com/product-detail/flour-bucket-elevator-pricegrain-elevator_1159286787.html [20] http://www.alibaba.com/product-detail/Conveyor-Bucket-GrainElevator-Machine_1806873091.html?s=p [21] http://www.alibaba.com/product-detail/LS-series-Conveying-ScrewFor-Transporting_549033038.html [22] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/plate-fin-heat-exchanger1408782415.html [23] http://www.sieuthimayvietnam.vn/sanpham/May-bom-ly-tam-LeponoXCM-158/29815.html [24].http://www.vatgia.com/6960/1183146/thong_so_ky_thuat/b %C6%A1m-ly-t%C3%A2m-ebara-1-t%E1%BA%A7ng-c%C3%A1nh-b %E1%BA%B1ng-gang-cmb.html [25] http://www.tasaba.vn/shops/Thiet-bi-san-xuat-do-uong/May-lockhung-ban-Thiet-bi-loc-Khung-ban-360.html [26] http://bomnuocvn.com/bom-li-tam-thuc-pham-csf/bom-li-tam-thucpham-csf-model-cl.html [27] http://www.equip.vn/vn/dp-bom-tu-moi-dau-gang-canh-nhua/3164bom-ly-tam-truc-ngang-dab-dp-82-t-102660870.html [28] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/reuse-bottle-washingmachine-glass-bottle-rinsing-machines-1728850651.html [29] http://www.alibaba.com/product-detail/-Crown-Cap-2-in1_601415996.html [30] http://www.alibaba.com/product-detail/Beer-BottleWarmer_487261948.html?s=p [31] http://www.alibaba.com/product-detail/Roll-Feed-OPPLabeler_623931198.html?s=p [32] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/crate-washer-plastic-boxeswashing-machine-1817454499.html [33] http://www.alibaba.com/product-detail/Auto-CasePacker_910106397.html [34] http://www.alibaba.com/product-detail/Filled-Bottles-ConveyorSystem_1260710077.html?s=p [35] http://pdf.directindustry.com/pdf/khs/innokeg-till-ak/21322494451.html [36] http://www.malek-brautech.de/en/products/cleaner-and-filler/keg [37] http://doan.edu.vn/do-an/tong-quan-ve-lua-gao-24941/ [38] http://lamico.com.vn/cms/vi/product/index/cat_id/46 [39] http://www.alibaba.com/product-detail/flour-bucket-elevator-pricegrain-elevator_1159286787.html [40].http://www.alibaba.com/product-detail/Conveyor-Bucket-GrainElevator-Machine_1806873091.html?s=p [41] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/plate-fin-heat-exchanger1408782415.html [42] http://vipcopump.com/may-bom-ly-tam-ebara-model-3m-50/ [43] http://bomvietnhat.com/sanpham/bom-thuc-pham/bom-thuc-pham-lytam-series-csa.html [44] http://bomvietnhat.com/sanpham/bom-thuc-pham/bom-thuc-pham-lytam-series-cn.html [45].http://www.bhs-filtration.com/products/documents/bhs-candle-filter.pdf [46] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/reuse-bottle-washingmachine-glass-bottle-rinsing-machines-1728850651.html [47] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/big-capacity-30000-bottlesbeer-filling-machine-2018758435.html [48] http://www.alibaba.com/product-detail/Beer-BottleWarmer_487261948.html?s=p [49] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/crates-washing-machine1597945160.html [50] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/yk-zx01g-automatic-bottlegripper-case-packer-packing-machine-60082356053.html [51] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/yk-zx01g-automatic-bottlegripper-case-packer-packing-machine-60082356053.html [52] http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/aluminium-conveyor-forbottle-conveyor-system-1354249233.html MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ .1 PHẦN 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1.Chọn địa điểm xây dưng nhà máy 1.2 Hệ thống cung cấp dịch vụ hạ tầng: PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU 2.1 Malt đại mạch .5 2.2 Gạo .6 2.3 Hoa houblon 2.4 Nước .8 2.5 Nấm men 2.6 Các chất hỗ trợ kỹ thuật 10 2.6.1 Maturex L 10 2.6.2 Diatomit 10 2.6.3 Các chất hóa học 10 PHẦN 3: 11 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 11 3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 12 3.2.1 Làm nguyên liệu 12 3.2.2 Nghiền nguyên liệu 12 3.2.3 Nấu nguyên liệu .14 3.2.4 Lọc dịch đường 16 3.2.5 Houblon hóa 18 3.2.6 Lắng .19 3.2.7 Làm lạnh 20 3.2.8 Lên men 21 3.2.9 Lọc bia 24 3.2.10 Bão hòa CO2 25 3.2.11 Chiết bock 25 3.2.12 Chiết chai, đóng nắp 25 3.2.13 Thanh trùng 26 3.2.14 Dán nhãn 26 PHẦN 4: 27 LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU 27 4.1 Lập kế hoạch sản xuất 27 4.2 Tính cân bằng vật liệu 29 4.2.1 Tính cân bằng sản phẩm cho 1000L chai: .29 4.2.2 Tính cân bằng sản phẩm cho 1000L bia 36 4.2.3 Tính số lượng bao bì nhà máy .43 4.2.4 Hoá chất vệ sinh: .44 PHẦN 5: TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 47 5.1 Phân xưởng nấu: 47 5.1.1 Tính silo chứa nguyên liệu: .47 5.1.2 Công đoạn xử lý nguyên liệu 48 5.1.3 Tính cấu vận chuyển: 52 5.1.4 Cân nguyên liệu .54 5.1.5 Công đoạn chuẩn bị dịch đường 55 5.1.6 Thiết bị lọc đáy bằng .59 5.1.7 Nồi houblon hoá 61 5.1.8 Thiết bị lắng Whirlpool 62 5.1.9 Thiết bị làm lạnh mỏng .63 5.1.10 Tính chọn loại bơm cho phân xưởng nấu 64 5.1.11 Hệ thống CIP nấu 65 5.2 Công đoạn lên men .66 5.2.1 Thiết bị lên men .66 5.2.2 Thiết bị nuôi cấy nấm men 68 5.2.3 Thùng thu hồi men 71 5.2.4 Thiết bị lọc bia 71 5.2.5 Thùng phối trộn chất trợ lọc 71 5.2.6 Thùng chứa bia 72 5.2.7 Tính chọn loại bơm cho phân xưởng lên men 74 5.2.8 Hệ thống CIP lạnh 74 5.3 Phân xưởng chiết rót 75 5.3.1 Khu chiết chai 75 5.3.2 Khu chiết bia .79 PHẦN 6: TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 82 6.1 Tính tở chức 82 6.1.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy .82 6.1.2 Tính tổ chức lao động nhà máy 82 6.2 Kích thước cơng trình 84 6.2.1 Phân xưởng nấu .84 6.2.2 Phân xưởng lên men 85 6.2.3 Phân xưởng chiết rót .85 6.2.4 Phân xưởng điện lạnh 85 6.2.5 Kho thành phẩm 85 6.2.6 Kho bao bì .86 6.2.7 Phân xưởng lò 86 6.2.8 Nhà hành 87 6.2.9 Nhà xử lý nước 87 6.2.10 Trạm biến áp 87 6.2.11 Nhà đặt máy phát điện dư phòng 88 6.2.12 Nhà ăn - tin .88 6.2.13 Nhà tắm, nhà vệ sinh .88 6.2.14 Gara ôtô 88 6.2.15 Nhà để xe đạp, xe máy 88 6.2.16 Phòng thường trưc bảo vệ 88 6.2.17 Kho nhiên liệu .88 6.2.18 Khu xử lý nước thải .89 6.2.2 Tính khu đất xây dưng nhà máy 90 PHẦN 7: TÍNH TỐN NĂNG LƯỢNG 91 7.1 Tính toán điện tiêu thụ cho nhà máy 91 7.1.1 Tính phụ tải chiếu sáng 91 7.1.2 Xác định phụ tải tiêu thụ thưc tế .93 7.1.3 Tính điện tiêu thụ hàng năm 94 7.1.4 Chọn máy biến áp 95 7.1.5 Chọn máy phát điện dư phòng 95 7.2 Tính 96 7.2.1 Tính nhiệt cho dây chuyền sản xuất bia chai 96 7.2.2 Tính nhiệt cho dây chuyền sản xuất bia 104 7.2.3 Lượng dùng cho phân xưởng nấu 113 7.2.4 Lượng dùng phân xưởng chiết rót 113 7.2.5 Lượng cần cung cấp cho phân xưởng nấu chiết rót để sản xuất ngày 113 7.2.6 Lượng dùng để vệ sinh, sát trùng thiết bị mục đích khác 114 7.2.7 Tính chọn lò 114 7.2.8 Tính nhiên liệu .114 7.3 Tính nước 115 7.3.1 Nước dùng cho phân xưởng nấu 115 7.3.2 Nước dùng cho lò 116 7.3.3 Nước dùng cho phân xưởng lên men 116 7.3.4 Nước dùng cho máy rửa chai 116 7.3.5 Nước dùng cho trùng 116 7.3.6 Nước dùng cho hệ thống lạnh .116 7.3.7 Nước dùng cho sinh hoạt .116 PHẦN 8: TÍNH KINH TẾ .118 8.1 Vốn đầu tư 118 8.1.1 Vốn cố định 118 8.1.2 Vốn lưu động 123 8.2 Tính hiệu kinh tế 125 8.2.1 Giá thành sản phẩm .125 8.2.2 Lợi nhuận hàng năm .126 8.2.3 Thời gian hoàn vốn 126 PHẦN 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 127 9.1 Kiểm tra nguyên liệu 127 9.1.1 Kiểm tra chất lượng gạo 127 9.1.2 Kiểm tra chất lượng malt 127 9.1.3 Kiểm tra chất lượng hoa houblon 128 9.1.4 Kiểm tra men giống .129 9.1.5 Kiểm tra nước dùng nấu bia 129 9.2 Kiểm tra công đoạn sản xuất 129 9.2.1 Kiểm tra công đoạn nấu 129 9.2.2 Kiểm tra công đoạn lên men 130 9.2.3 Kiểm tra công đoạn thành phẩm 131 9.3 Kiểm tra sản phẩm 131 9.3.1 Các chỉ tiêu cảm quan 131 9.3.2 Các chỉ tiêu hoá lý 132 9.3.3 Các chỉ tiêu hóa học 132 9.3.4 Các chỉ tiêu vi sinh 136 PHẦN 10: AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CƠNG NGHIỆP 137 10.1 An toàn lao động 137 10.1.1 Những nguyên nhân gây tai nạn 137 10.1.2 Các biện pháp hạn chế tai nạn lao động 137 10.1.3 Các yêu cầu cụ thể .138 10.2 Vệ sinh công nghiệp .139 10.2.1 Vệ sinh cá nhân cho công nhân 139 10.2.2 Vệ sinh máy móc thiết bị .139 10.2.3 Vệ sinh xí nghiệp 140 10.2.4 Xử lý nước dùng để sản xuất .140 10.2.5 Xử lý phế liệu 140 10.2.6 Xử lý nước thải 140 KẾT LUẬN .142 TÀI LIỆU THAM KHẢO .143 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học malt đại mạch Bảng 2.2 Thành phần hoá học gạo [37] .6 Bảng 2.3 Thành phần hóa học hoa houblon (%) [3,33] .7 Bảng 4.1 Kế hoạch sản xuất dư kiến nhà máy 27 Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất nhà máy 27 Bảng 4.3: Tởng kết ngun liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia chai:35 Bảng 4.4: Các nguyên liệu phụ, sản phẩm phụ tương ứng với bia chai: 35 Bảng 4.5 Tởng kết ngun liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia 41 Bảng 4.6: Các nguyên liệu phụ, sản phẩm phụ tương ứng bia hơi: 42 Bảng 5.1 Bảng tổng kết phần thiết bị 80 Bảng 6.1 Bảng phân phối lao động trưc tiếp 83 Bảng 6.2 Bảng tổng kết xây dưng 89 Bảng 7.1 Bảng tổng kết công suất chiếu sáng công trình 93 Bảng 8.1 Các hạng mục công trình xây dưng nhà máy 118 Bảng 8.2 Chi phí đầu tư thiết bị .120 Bảng 8.3 Chi phí sản xuất trưc tiếp 123 ... 4: LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU 4.1 Lập kế hoạch sản xuất Nhà máy thiết kế với suất 110 triệu lít bia/ năm Cơ cấu sản phẩm 80 triệu lít bia chai 30 triệu bia Nồng độ dịch... ứng với bia chai, 10,5˚Bx ứng với bia Sử dụng nguyên liệu thay gạo với tỉ lệ thay 20% cho tổng lượng gạo malt sử dụng Số ngày sản xuất nhà máy năm 330 ngày Trong đó, 240 ngày sản xuất bia. .. THUẬT Bia những loại nước uống giải khát ưa chuộng Trên giới bia phổ biến rộng rãi tiêu thụ với sản lượng lớn Theo thống kê trước thì nước Đức, Mỹ có sản lượng bia lớn 10 tỉ lít /năm Còn