Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất bia đen năng xuất bia 50 triệu lít năm với 20% nguyên liệu thay thế là gạo, sản phẩm là 50% bia chai và 50% bia hơi

1.Đầu đề thiết kế: Thiết kế nhà máy sản xuất bia đen năng xuất bia đen năng suất 50 triệu lít năm với 20% nguyên liệu thay thế là gạo.2.Các số liệu ban đầu:Địa điểm xây dựng nhà máy: KCN An Khánh Hoài Đức Hà Nội.Nguyên liệu: 80% malt và 20% gạoSản phẩm: 50% bia chai 120Bx và 50% bia hơi 100Bx.3.Nội dung đồ án: Chương 1: Tổng quan về ngành bia và tình hình sản xuất bia đen.Chương 2: Lập luận kinh tế và chọn địa điểm xây dựng nhà máy bia đen.Chương 3: Chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ và thuyết minh dây chuyền sản xuất bia đen. Chương 4: Tính cân bằng nguyên liệu chính phụ cho nhà máy bia đen.Chương 5: Tính và chọn thiết bị cho nhà máy sản xuất bia đen.Chương 6: Tính xây dựng cho nhà máy sản xuất bia đen.Chương 7: Tính hơi – điện – nước – lạnh cho nhà máy sản xuất bia đen.Chương 8: Tính CIP, vệ sinh và an toàn trong nhà máy sản xuất bia đen.Chương 9: Môi trường và phương pháp xử lý trong nhà máy bia đen.Chương 10: Tính kinh tế cho nhà máy sản xuất bia đen.Kết luậnoCác bản vẽ:oMặt bằng và mặt cắt phân xưởng nấu BiaoMặt bằng và mặt cắt phân xưởng lên men BiaoMặt bằng phân xưởng hoàn thiện sản phẩm BiaoTổng bình đồ nhà máy BiaoGiảng viên hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Thị Hiền4.Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: ngày 25 tháng 12 năm 20165.Ngày hoàn thành: ngày 29 tháng 4 năm 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC - MÔI TRƯỜNG

-o O

o -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

50 triệu lít/ năm với 20% nguyên liệu thay thế là gạo, sản

phẩm là 50% bia chai và 50% bia hơi.

Giáo viên hương dẫn:GS.TS Nguyễn Thị Hiền

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Thúy

Hà Nội - 2016

2 Các số liệu ban đầu:

- Địa điểm xây dựng nhà máy: KCN An Khánh- Hoài Đức- Hà Nội

- Nguyên liệu: 80% malt và 20% gạo

- Sản phẩm: 50% bia chai 120Bx và 50% bia hơi 100Bx

3 Nội dung đồ án:

- Chương 1: Tổng quan về ngành bia và tình hình sản xuất bia đen

- Chương 2: Lập luận kinh tế và chọn địa điểm xây dựng nhà máy bia đen

- Chương 3: Chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ và thuyết minh dây chuyền sảnxuất bia đen

- Chương 4: Tính cân bằng nguyên liệu chính phụ cho nhà máy bia đen

- Chương 5: Tính và chọn thiết bị cho nhà máy sản xuất bia đen

- Chương 6: Tính xây dựng cho nhà máy sản xuất bia đen

- Chương 7: Tính hơi – điện – nước – lạnh cho nhà máy sản xuất bia đen

- Chương 8: Tính CIP, vệ sinh và an toàn trong nhà máy sản xuất bia đen

- Chương 9: Môi trường và phương pháp xử lý trong nhà máy bia đen

- Chương 10: Tính kinh tế cho nhà máy sản xuất bia đen

Kết luận

o Các bản vẽ:

o Mặt bằng và mặt cắt phân xưởng nấu Bia

o Mặt bằng và mặt cắt phân xưởng lên men Bia

o Mặt bằng phân xưởng hoàn thiện sản phẩm Bia

o Tổng bình đồ nhà máy Bia

o Giảng viên hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Thị Hiền

4 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: ngày 25 tháng 12 năm 2016

Ngày 29 tháng 4 năm 2016

Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn

CHỦ NHIỆM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

PGS.TS Nguyễn Kim Vũ

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU……… 9

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN NGÀNH BIA VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BIA ĐEN 11

1.1.Giới thiệu tổng quan ngành Bia 11

1.1.1 Tình hình bia trên thế giới và thách thức đặt ra với ngành 11

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam 11

1.1.2.1.Hiện trạng và năng lực sản xuất 15

1.1.2.2.Hiệu quả kinh tế 17

1.1.2.3.Về đầu tư 18

1.1.2.4.Dự kiến thị trường bia trong tương lai 18

1.1.2.5 Phân loại bia 19

1.1.2.6.Chủng loại bia 21

CHƯƠNG 2: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA 23

2.1 Lập luận kinh tế 23

2.2 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy .23

2.3 Nguồn cung cấp nguyên liệu 24

2.4 Nguồn cung cấp điện 24

2.5 Nguồn nhiên liệu 24

2.6 Giao thông vận tải 24

2.7 Vệ sinh môi trường và xử lý nước thải 25

2.8 Nguồn nhân lực 26

2.9 Thị trường tiêu thụ 26

CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 27

3.1 Nguyên Liệu 27

3.1.1 Malt đen 30

3.1.2 Hoa houblon 33

3.1.3 Gạo 34

3.1.4 Nước 36

3.1.5 Chủng nấm men 37

3.1.6 Các chế phẩm enzim 38

3.1.7 Các nguyên liệu phụ trợ 38

3.2 Thuyết minh dây truyền sản xuất 38

3.2.1 Nghiền nguyên liệu 38

3.2.2 Qúa trình dịch hóa 40

3.2.3 Qúa trình đường hóa 41

3.2.4 Qúa trình lọc đường 42

3.2.6 Lắng trong dịch đường và làm lạnh nhanh 44

3.2.7 Lên men 45

3.3 Tàng trữ, ổn định bia và bão hòa CO2 51

3.4 Hoàn thiện sản phẩm 53

CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG NGUYÊN LIỆU CHO NHÀ MÁY 55 4.1.2 Tính lượng nguyên liệu cho 100 lít bia hơi 10oBx: 55

4.1.3 Tính lượng men giống: 55

4.1.4 Tính lượng bã Malt đen và gạo 56

57 4.1.9 Tính các sản phẩm phụ: 58

58 59 4.2.1 Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn 59

60 61 61 4.2.5 Tính lượng hoa Houblon: 62

4.2.7 Tính lượng bột trợ lọc (diatomit): 62

62 62 64 68 5.1 Thiết bị trong phân xưởng nấu: 68

5.1.1 Cân: 68

5.1.2 Máy nghiền malt: 68

5.1.3 Máy nghiền gạo: 69

5.1.4 Hệ thống vận chuyển nguyên liệu: 70

74 5.1.7 Thùng lọc đáy bằng: 78

5.1.8 Nồi nấu hoa: 83 85

85

85

87

88

88

91

91

91

5.2.3 Thiết bị rửa men sữa: 94

5.2.4 Máy lọc bia: 96

97 99 100 100 100 100 105 105 6.2 Yêu cầu môi trường vệ sinh công nghiệp: 105

6.3 Mặt bằng khu sản xuất chính: 106

107 6.3.2 Phân xưởng lên men: 108

6.3.3 Phân xưởng hoàn thiện: 109

6.4 Các công trình phụ trợ: 109

109 110 110 110 6.4.5 Nhà nồi hơi: 111

6.4.6 Bãi than xỉ: 111

6.4.7 Trạm biến thế: 111

6.4.8 Gara ôtô: 111

6.4.9 Khu xử lý nước: 112

6.4.10 Nhà lạnh và thu hồi CO2: 112

6.4.11 Khu xử lý nước thải: 112

6.5.2 Hội trường và câu lạc bộ: 112

6.5.3 Nhà ăn: 112

6.5.4 Nhà giới thiệu sản phẩm: 112

6.5.5 Nhà để xe: 113

6.5.6 Nhà vệ sinh thay ca: 113 113

7.1 Tính hơi: 115115

117

7.2 Tính lạnh: 119119

141

8.3.5 An toàn thao tác vận hành một số thiết bị phòng cháy chứa cháy:1418.3.6 An toàn về khí hậu cho công nhân: 141141

Phương Đông cùng với các thầy cô giáo trong khoa đã tạo điều kiện cho emhọc tập và nghiên cứu trong suốt thời gian 4 năm học ở trường, tạo điều kiệncho em được học tập trong môi trường học tập khoa học, giúp chúng em cókiến thức vững vàng để làm hành trang lập nghiệp sau này.

Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành tới GS.TSNguyễn Thị Hiền đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt quá trình họctập cũng như việc lựa chọn và làm đồ án tốt nghiệp

Cuối cùng cho em gửi lời biết ơn chân thành tới gia đình, người thân vàbạn bè đã hết lòng giúp đỡ, động viên em trong thời gian học tập vừa qua

Do thời gian có hạn nên bài đồ án của em không tránh khỏi những thiếusót, vậy em rất mong nhận được sự cảm thông và chỉ bảo tận tình của các thầy

cô giáo cùng các bạn để bài đồ án của em được hoàn thiện hơn và đạt kết quảtốt nhất

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày 29 tháng 4 năm 2016

Sinh viên thiết kế

Nguyễn Thị Thúy

MỞ ĐẦU

Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡngcao và có độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon và bổ dưỡng Bia được sản xuất từcác loại nguyên liệu chính là nước, malt đại mạch, hoa houblon, nấm men và

có thể bổ sung thêm nguyên liệu thay thế (gạo, ngô, khoai, sắn…) để giảm giáthành bia mà chất lượng vẫn được giữ nguyên Bia là loại nước giải khát cónhiều bọt, có hương thơm đặc trưng, có vị đắng dễ chịu, lớp bọt trắng mịn, vớihàm lượng CO2 khá cao giúp cho cơ thể giải khát một cách triệt để khi ta uống.Hàm lượng các chất hòa tan trong Bia không nhiều, chỉ khoảng 5 – 10% tùytheo loại Bia nhưng hầu hết các chất hòa tan này vào trong cơ thể đều đượccon người hấp thụ tốt, sản phẩm bia mang lại cho người uống cảm giác mátlạnh sảng khoái, được nhiều người ưa thích Bia có tác dụng giải khát, kíchthích tiêu hóa, ngoài ra nó còn chứa Vitamin B1, B2, PP và rất nhiều acid amincần thiết cho cơ thể Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợicho sức khoẻ, ăn cơm ngon, dễ tiêu hoá mà còn giảm được sự mệt mỏi saunhững ngày làm việc mệt nhọc Khi đời sống kinh tế - xã hội phát triển nhucầu tiêu thụ bia đối với con người ngày càng nhiều, thậm chí đó là loại nướcgiải khát không thể thiếu được hàng ngày đối với mỗi người dân phương Tây Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung vàngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng của nước ta có một diện mạo mới.Nhu cầu uống bia của con người ngày một tăng nhanh, cùng với sự phát triểncủa ngành công nghệ sinh học, công nghệ sản xuất bia có những bước nhảyvọt Nhiều cải tiến về công nghệ đã được áp dụng vào sản xuất bia, đã nângcao chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu quả thiết bị sử dụng, và mang lại hiệuquả kinh tế cao Ngày nay ngành sản xuất bia Việt Nam cũng như các nhà máybia liên doanh hay các hãng bia nước ngoài không ngừng mở rộng, cải tiến,xây dựng các nhà máy mới phù hợp và nâng cao chất lượng sản phẩm nhằmđáp ứng nhu cầu nói chung với xu hướng cạnh tranh và chiếm lĩnh thị trường

Ngoài ra bia là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn chonền kinh tế quốc dân vì nó là ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năngthu hồi vốn nhanh và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia ViệtNam là một nước nông nghiệp đang phát triển nên việc tìm hiểu nguyên liệuthay thế để giảm giá thành sản phẩm mà vẫn giữ được chất lượng sản phẩm là

một việc khó nhưng vẫn có thể giải quyết được Vì thế em chon đề tài “ thiết

kế nhà máy sản xuất bia với năng suất 50 triệu lít năm với 20% nguyên liệu thay thế là gạo”

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN NGÀNH BIA

VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BIA ĐEN

1.1.Giới thiệu tổng quan ngành Bia

1.1.1.Tình hình sản xuất bia trên thế giới và những thách thức đặt ra với ngành [7]

Bia là 1 trong những đồ uống lâu đời nhất của loài người, có thể xuất hiệntrong thời kì đầu Đồ Đá hay 9.500 trước CN khi mà ngũ cốc lần đầu tiên đượcgieo trồng Theo, tiến sĩ Tim Cooper, các bằng chứng lịch sử sớm nhất xuấthiện ở Ai Cập và Iraq cổ đại Bài thánh ca Ninkasi, được người Sumerian viếtvào khoảng 3500-3100 trước Công nguyên, là bằng chứng văn học đầu tiênngợi ca và mô tả cách thức nấu bia Các nhà khảo cổ học cho rằng, bia là 1trong những công cụ để hình thành lên các nền văn minh

Bia, từ trước cuộc Cách mạng Công nghiệp, chỉ được nấu để phục vụnhu cầu nội địa của từng nước và tại nhiều nơi ở Châu Âu, bia là mặt hàng độcquyền của các tu viện Sau Cách mạng Công nghiệp, bia được áp dụng nhiềucông nghệ mới và đã đạt được quy mô sản xuất lớn, phục vụ cho nhu cầukhông chỉ nội địa và vươn ra nhiều nơi trên thế giới

Trong năm 2011, mức tiêu thụ bia toàn cầu đạt 188,78 tỉ lít, tăng 3,8%

so với năm 2010 Trong đó, lượng tiêu thụ của Châu Á đứng đầu thế giới ởmức 66,2 tỉ lít, tiếp đó là thị trường truyền thống Châu Âu 51,2 tỉ lít Khu vựcTrung Đông là khu vực tiêu thụ ít nhất, chỉ đạt 1,4 tỉ lít dù dân số bằng ½ sovới Châu Âu Các khu vực Mĩ La Tinh, Bắc Mĩ, Châu Phi và Châu Đại Dươngđạt 30,8; 26,1; 10,8 và 2,2 tỉ lít Tổng thu nhập của thị trường bia năm 2011đạt 500,24 tỉ đô la Mĩ

Lượng tiêu thụ bia ở Châu Á ghi nhận một mức tăng lớn 8.4% so vớinăm ngoái Châu Mĩ La Tinh và Châu Phi cũng tăng nhanh trong năm 2011với mức tăng hàng năm 3.7% và 6.9% Sự tăng trưởng của Châu Mĩ La Tinhtăng 3.5% so với 2010 Tại Châu Phi, sự tăng trưởng chủ yếu là Nam Phi, vớimức tăng hàng năm đạt 2.5% Mức tiêu thụ hàng năm tại Châu Âu tăng 0.4%,lần đầu tiên trong 4 năm Bắc Mĩ, do khủng hoảng kinh tế, giảm đi 1,2% sovới 2010

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam

Ngành bia Việt Nam có lịch sử và truyền thống trên 100 năm với hainhà máy bia của Pháp xây dựng phía Bắc và phía Nam từ những năm 1890.cho đến nay chỉ trong thời gian ngắn ngành bia Việt Nam đã có bước pháttriẻn nhảy vọt thông qua việc đầu tư phát triển nhà máy bia mới có quy mô vàcông nghệ hiện đại hơn Không chỉ có vậy còn có một số nhà máy liên doanhvới các hãng nước ngoài như: Heniken, Carsberg, Posters… Công nghiệp bia

phát triển đã đóng góp một lượng đáng kể vào ngâm sách quốc gia và giúpgiải quyết việc làm cho một lượng lớn lao động.

Trong những năm gần đây, để nâng cao năng lực của ngành Bia- Nước giải khát trong bối cảnh nền kinh tế đã mở cửa sau khi Việt Nam gianhập tổ chức thương mại thế giới(WTO), chính phủ đã ban hành các chínhsách, quy hoạch ngành, nhằm chỉ đạo kịp thời công cuộc công nghiệp hoá hiệnđại hoá của ngành với định hướng kết hợp công nghệ cổ truyền với hiện đại,đẩy mạnh những khâu then chốt, đầu tư và phát triển hoạt động nghiên cứukhoa học và ứng dụng, dự án đổi mới trang thiết bị của các doanh nghiệptrong ngành Bia- Rượu- Nước giải khát Việt Nam

Rượu-10 loại bia được tiêu thụ nhiều nhất ở Việt Nam được thể hiện ở Hình 1.2

Hình 1.2: 10 loại bia được tiêu thụ nhiều nhất ở Việt Nam [9]

Trong 5 năm trở lại đây (2011- 2015) ngành Bia -Rượu- Nước giải khátViệt Nam đã phát triển nhanh chóng, đa dạng, phong phú về chủng loại, mẫu

mã sản phẩm Sản phẩm của các doanh nghiệp tại Việt Nam đang dần có chỗđứng trên thị trường khu vực và thế giới

Trong năm 2015 ước tính sản lượng bia đạt 3,4 tỷ lít, sản lượng rượucông nghiệp đạt 70 triệu lít, sản lượng nước giải khát đạt 4,8 tỷ lít Đóng gópcho ngân sách trên 30000 tỷ đồng, chiếm khoảng 3% tổng thu ngân sách nhànước, tạo việc làm cho hàng vạn lao động, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng

trường, có sức cạnh tranh cao trong hội nhập quốc tế

Sự tăng trưởng của ngành bia- rượu- nước giải khát được thể hiện ởHình.1.3

Hình 1.3: Hình 1.3: Biểu đồ tăng trưởng ngành bia- rượu- nước giải khát (2011-2015)[8]

Về sản lượng và tăng trưởng ngành bia giai đoạn 2010-2015 được thể hiện ởhình 1.4

Hình 1.4.Biểu đồ minh họa sản lượng và tăng trưởng ngành Bia Việt nam [8]

Tiêu thụ bia: Thế giới giảm, Việt Nam vẫn tăng đều [6]

Trong giai đoạn kinh tế còn khó khăn, doanh số bán bia tại những thị trườngtrên thế giới đều giảm nhưng riêng ở Việt Nam vẫn tăng mạnh Các hãng biacũng tăng tốc đầu tư để nâng sản lượng

Với 3 tỉ lít bia tiêu thụ trong năm 2013, Việt Nam trở thành quốc gia tiêu thụbia cao nhất Đông Nam Á và đứng thứ ba châu Á, chỉ sau Nhật Bản và TrungQuốc Cụ thể, mức tiêu thụ rượu bia (quy đổi ra rượu nguyên chất) của thếgiới bình quân 6,2 lít/người/năm và không thay đổi trong 15 năm qua nhưngViệt Nam lại tăng nhanh qua các năm; từ 3,3 lít năm 2007 lên 3,54 lít năm

2008 và 4 lít vào năm 2010 Dự báo, đến năm 2025, Việt Nam sẽ vượt thế giớivới mức tiêu thụ rượu bia lên đến 7 lít/người/năm

Không chỉ Công ty Nghiên cứu thị trường Euromonitor Internationalđánh giá Việt Nam là nước tiêu thụ bia hàng đầu Đông Nam Á với gần 2,6 tỉ

lít trong năm 2011, kỷ lục uống bia của người Việt còn được công ty sản xuấtbia danh tiếng Kirin Holdings của Nhật Bản ghi nhận Theo đó, Việt Nam nằmtrong nhóm 25 quốc gia uống bia nhiều nhất thế giới với sản lượng tiêu thụtăng hàng chục phần trăm mỗi năm.

Khi lập quy hoạch phát triển ngành rượu - bia - nước giải khát đến năm

2010, tầm nhìn 2015, Bộ Công Thương đưa ra dự báo sản lượng bia của ViệtNam sẽ đạt 2,7 tỉ lít vào năm 2010 Tuy nhiên, chỉ 2 năm sau khi lập quyhoạch, Bộ Công Thương đã phải xem xét điều chỉnh lên 3 tỉ lít cho phù hợpvới tốc độ tăng trưởng về sản xuất và tiêu dùng bia trong thực tế Với sự điềuchỉnh này, mức tiêu thụ bia bình quân đầu người của Việt Nam là 28 lít/năm Theo Bộ Công Thương, giai đoạn 2001-2007, ngành bia phát triển rấtnhanh, sản lượng tăng đột biến bình quân 13,11%/năm Năm 2003, sản lượngbia trong nước đạt 1,29 tỉ lít, chỉ 5 năm sau (2008) đã vượt mốc 2 tỉ lít Lượngbia tiêu thụ bình quân tính theo đầu người cũng tăng từ 10,04 lít năm 2000 lên21,65 lít vào năm 2007 Năm 2008 là năm Việt Nam đạt kỷ lục lạm phát gần20% nhưng người dân cũng không vì thế mà cắt giảm chi phí nhậu Từ năm

2009, kinh tế rơi vào tình trạng suy giảm, đến nay vẫn chưa hết khó khănnhưng ngành bia vẫn phát tài do người dân khó “cai”

Thế nhưng, tình hình đã nhanh chóng được cải thiện Số liệu tạm tínhđến 6 tháng đầu năm nay, cả hai đại gia là Tổng Công ty CP Bia - Rượu -Nước giải khát Hà Nội (Habeco) và Tổng Công ty CP Bia - Rượu - Nước giảikhát Sài Gòn (Sabeco) đều tăng trưởng tốt cả về sản lượng, doanh thu và lợinhuận Doanh thu sản xuất công nghiệp 6 tháng của Habeco ước đạt 2.554,8 tỉđồng, tăng 10,3% so với cùng kỳ năm 2011 Riêng mặt hàng bia tiêu thụ được30,6 triệu lít bia lon, tăng 71,9% và 17,3 triệu lít bia hơi, tăng 27,5% so vớicùng kỳ năm 2011 Đối với Sabeco, doanh thu thực hiện 6 tháng đầu năm tăng9%, sản lương tiêu thụ bia đạt 584 triệu lít, tăng 6% so với cùng kỳ

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 này đã tăng gấp 4 lần với tốc độ tăng trung bình đạt32,12%/năm Trong đó, tính theo chuyên ngành thì sản xuất bia có lợi nhuậncao nhất

1.1.2.1 Hiện trạng và năng lực sản xuất:

Dự báo mức tăng trưởng kinh doanh của ngành bia trong nước về mặt

số lượng sẽ đạt từ 4.5%/năm trở lên trong ngắn hạn kể từ năm 2009 trở đi Mức tiêu thụ bia bình quân đầu người của Việt Nam hiện nay là 18lít/năm, bằng 1/2 so với Hàn Quốc và bằng 1/6-1/7 so với Ireland, Đức, Séc.Tuy nhiên, mức này dự kiến sẽ đạt tới 28 lít/năm vào năm 2010, hứa hẹn mộttiềm năng lớn cho ngành công nghiệp sản xuất bia trong nước Điều này lànhờ triển vọng nền kinh tế đất nước đang nhanh chóng thoát dần khỏi khủng

hoảng, mức thu nhập của người dân tăng lên cộng với sự thay đổi tập quánuống (chuyển từ uống rượu tự nấu sang uống bia) của người dân ở nhiều vùngnông thôn… Bên cạnh đó, dự báo quy mô dân số của Việt Nam sẽ tăng lên

100 triệu người vào năm 2023 và ổn định ở mức 120 triệu dân Điều này cũnggóp phần khiến ngành công nghiệp bia của Việt Nam tăng quy mô thị trường,

từ đó đẩy mạnh lượng và doanh số tiêu thụ

Ngành bia ở Việt Nam cả nước năm 2015 có khoảng 129 cơ sở sản xuất bia được phân bố trong 63 tỉnh thành Các cơ sở sản xuất có sản lượng lớn tập trung ở 2 thành phố lớn TP.Hồ Chí Minh (34,69%) và Hà Nội (12,64%) Kế đến là các tỉnh Bình Dương (7,58%), Thưà Thiên Huế (6,8%), Nghệ An

(5,57%), Quoảng Ngãi, Hải Phòng, Đà Nẵng,… về số lượng cơ sở sản xuất có giảm 12 đơn vị so với năm 2010, nhưng về quy mô các doanh nghiệp có công suất lớn ngày càng tăng, nhiều doanh nghiệp có quy mô sản xuất từ 50 đến

100 triệu lít/năm

Thực tế cho thấy, cùng với tốc độ gia tăng dân số nhanh và vững, sản lượng bia ở Việt Nam cũng đang tăng theo, từ mức 1,29 tỷ lít năm 2003 lên 1,37 tỷ lít năm 2004; 1,5 tỷ lít năm 2005; 1,7 tỷ lít năm 2006; 1,9 tỷ lít năm

2007 và trên 2 tỷ lít năm 2008

Ngành bia 2015 ước đạt sản lượng 3,4 tỷ lít (tăng 4,7%), được cho là ngành công nghiệp có hiệu quả sản xuất cao nhất với tỷ lệ lao động của ngành.Với hơn 44.000 lao động trực tiếp và gián tiếp (chưa tính đến lao động trong

hệ thống thương mại), <0,3% lao động ngành nhưng sản xuất chiếm 1,01% giátrị sản xuất ngành

Công ty Sabeco gần như không tăng trưởng, năm 2015 (~1,38 tỷ lít) tiếp tục làHeineken (~729 triệu lít) lần đầu vượt qua Habeco (~667,8 triệu lít), Carlsberg(~229 triệu lít), còn lại là các công ty khác

Thị phần ngành bia năm 2015 được thể hiện ở Hình 1.5:

Sabeco Heineken Habeco Catsberg Khác

Hình 1.5.Thị phần ngành bia năm 2015 [8]

11,6 6

13,6

6

40,6 6 6,7

23,4

Tuy vậy, tốc độ tăng trưởng giảm dần, thị trường đạt mức bão hòa và được dự báo sẽ giữ ổn định ở mức ~5 tỷ lít trong 10 năm tới Những năm tới, với sự thâm nhập thị trường của các tập đoàn lớn như Sapporo, AB-InBev, sự cạnh tranh được dự đoán là sẽ khốc liệt hơn Xu hướng tiêu dùng tiếp tục tập trung vào các sản phẩm có chất lượng, mẫu mã tốt hơn, cụ thể là các sản phẩmbia chai và đặc biệt là bia lon với mẫu mã bắt mắt, hương vị thơm ngon, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm thay thế dần các loại bia hơi Các lợi bia hơi (~1%) trên thị trường mới xuất hiện theo hình thức các chuỗi nhà hàng hay bán lẻ nhưng có kỳ vọng, khả năng phát triển tốt trong thời gian tới

Toàn ngành bia-rượu-nước giải khát năm 2014 đạt 25.783,81 tỷ đồng (~1,15

tỷ USD) tăng nhẹ 7,7%, theo điều tra của Regioplan và viện IPSI, tổng số nộpngân sách của ngành bia năm 2013 đạt gần 35.000 tỷ đồng (~1,4 tỷ USD),ngoài đóng góp vào ngân sách các doanh nghiệp cũng đóng góp hàng trăm tỷđồng vào các hoạt động cộng đồng (từ thiện, xây nhà tình nghiã,…)

Nộp ngân sách theo từng ngành được thể hiện ở hình 1.6

Hình 1.6 Biểu đồ chỉ nộp ngân sách theo từng ngành ( tỷ đồng) [8]

1.1.2.3 Về đầu tư.

Các doanh nghiệp sản xuất bia đã phát triển đầu tư dự án lớn, hầu hết sửdụng công nghẹ và thiết bị hiện đại của các quốc gia hàng đầu về sản xuất bia,rượu, nước giải khát như: CHLB Đức, Đan Mạch, CH Pháp…

SABECO, HABECO, Công ty bia Việt Hà, bia Đông Nam Á, Liêndoanh nhà máy bia Việt Nam, công ty CP Cồn Rượu Hà Nội, công ty CPRượu Bình Tây, công ty CP vang Thăng Long, công ty bia và nước giải khát

Hạ Long, công ty bia Hương Sen đều có những bước đi chiến lược đổi mớicông nghệ sản xuất hiện đại, nâng cao chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩmbảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng cũng như áp dụng công nghệ quản

lý tiên tiến như ISO 9000, HACCP, ISO 22000, ISO 14000

HABECO đã dầu tư xây dựng mới với công nghệ hiện đại các công ty:Công ty Bia Hà Nội- Vĩnh Phúc, Hà Nội- Hưng Yên, Hà Nội- Quảng Trị và

Hà Nội- Vũng Tàu Tiến hành song song với việc đầu tư mới, HABECO cònđầu tư mở rộng sản xuất tại công ty CP bia Hà Nội- Hải Dương, Hà Nội- HảiPhòng lên 50 triệu lít/năm, Hà Nội- Quảng Bình 20 triệu lít/năm, Thanh Hoá-Nghi Sơn công suất 30 triệu lít/năm với công nghệ và thiết bị hiện đại

SABECO đầu tư xây dựng các nhà máy bia Sài Gòn- Củ Chi với côngsuất 200 triệu lít/năm và một số nhà máy bia từ 15-20 triệu lít/ năm tại các tỉnhĐắc Lắc, Bạc Liêu, Bình Dương, Đồng Hới SABECO không ngừng nâng caonăng suất, đàu tư công nghệ mới cho các nhà máy thuộc tổng công ty như: SàiGòn- Đắc Lắc, Sài Gòn- Kom Tum, Sài Gòn- Quy Nhơn

Bên cạnh 2 tổng công ty lớn, các công ty liên doanh, các tập đoàn vàcác công ty tư nhân cũng có những đầu tư không nhỏ vào ngành Bia- Rượu-Nước giải khát như: liên doanh bia Đông Nam Á, APB(Asia PacificBreweries)

Từ năm 2005 đến nay, lượng vốn đầu tư cho ngành cũng rất lớn Nếutính cả năm 2008, tổng vốn đầu tư của ngành lên trên 27,2 tỷ VNĐ, trong đóđầu tư cho ngành bia là15,2 tỷ VNĐ

Quy hoach phát triển ngành Bia- Rượu- Nước giải khát Việt Nam đếnnăm 2016, tầm nhìn 2025 ngành công nghiệp sản xuất bia, rượu, nước giảikhát sẽ được phát triển theo hướng bền vững, chú trọng bảo đảm vệ sinh, antoàn thực phẩm cho người tiêu dùng và bảo vệ môi trường sinh thái và đãđược Bộ Công Thương phê duyệt và trình lên Thủ tướng Chính Phủ Theo đó,năm 2015, Việt Nam sẽ sản xuất và tiêu thụ 4 tỷ lít bia; 188 triệu lít rượu côngnghiệp, 4 tỷ lít nước giải khát Kim ngạch xuất khẩu từ 140-150 triệu USD.Đến năm 2025, sản lượng sản xuất đạt 6 tỷ lít bia, 440 triệu lít rượu côngnghiệp, 11 tỷ lít nước giải khát

1.1.2.5 Phân loại bia [10]

Bia cao độ, hảo hạng > 5,5 – 8,5

Quá trình ủ bia đen đòi hỏi nhiều calo hơn là các loại bia khác và chúngcũng chuyển hóa nhiều chất chống oxy hóa từ lúa mì và ngũ cốc hơn

1.1.2.5.4 Bia đỏ

Là sản phẩm mới trên thị trường Do màu đỏ là màu của quyền lực lại bắtmắt nên mang dáng vẻ mời mọc hấp dẫn nên bia đỏ bán rất chạy

Bia đỏ xuất hiện cả trong 2 dòng bia ale và lager với cả 2 cách lên men nổi

và lên men chìm Bia đỏ sử dụng loại malt đặc biệt làm dịch đường nấu bia có

- Bia thảo mộc và bia gia vị thì được bổ sung các chất chiết từ rễ, hạt, láhay quả thảo thảo mộc hoặc cây gia vị thay vì hoa houblon.

1.1.2.5.7 Bia được lưu trữ trong thùng gỗ sồi

Là các loại bia truyền thống hay thực nghiệm được lưu trữ trong các thùng

gỗ hay tiếp xúc với gỗ trong dạng các mảnh nhỏ (thường là gỗ sồi) trong 1khoảng thời gian

1.1.2.5.8 Bia xông khói

Là những loại bia có malt đuọc hun khói Trong dòng bia này thì các loại

bia đều có hương vị của khói

Các ví dụ điển hình của kiểu bia truyền thống này là bia Rauchbier củaBamberg, Đức

1.1.2.5.9 Bia gừng

Bia gừng chỉ có: gừng, đường, nước và 1 hỗn hợp chất lỏng là “ginger

beer plant” rồi cho lên men tự nhiên

Phiên bản bia gừng ngày nay được bổ sung khí CO2, không chứa cồn

1.1.2.5.10 Bia sản xuất theo phương thức lên men nổi

Là loại bia sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae để lên men Sau quá

trình lên men nấm men sẽ kết bông nổi lên trên thiết bị

Đây là phương thức sản xuất bia quen thuộc được biết đến với nhiều dòngsản phẩm như: bia ales (bia được sản xuất với malt vàng), bia stout (bia đượcsản xuất với malt đen), bia Weissbier ở Berlin hay bia Blanche của Louvain,

…

1.1.2.5.11 Bia sản xuất theo phương thức lên men chìm

Là loại bia sử dụng nấm men Saccharomyces carlsbergensis để lên men.

Sau quá trình lên men nấm men sẽ lắng xuống đáy thiết bị

Đây là phương thức sản xuất bia quen thuộc được biết đến với nhiều dòngsản phẩm như: bia lager, bia pilsen, bia munich, bia dortmund,…

Ngoài những sản phẩm trên còn có 1 số dòng bia đặc biệt như: bia sữa củaNhật Bản (với 1/3 thành phần là sữa), bia cho thú nuôi (được làm từ nước thịt

bò và mạch nha), bia cho trẻ em, bia tăng cường vitamin, bia tốt cho làn da,…Bia là sản phẩm được ưa chuộng tại nhiều nơi trên thế giới nên những ý tưởngxung quanh sản phẩm này là bất tận

=> Trên thế giới có rất nhiều các dòng sản phẩm bia nhưng ở Việt Namhiện nay chủ yếu có bia vàng, 1 ít bia đen, đỏ

Giới thiệu về sản phẩm bia đen [10]

Bia đen là loại bia được trộn thêm 1ít mạch nha đen và có thể pha thêm 1 sốchất màu khác như caramen Malt đen được sấy ở 80oC rồi tăng lên 150-170oCtiếp tục nâng nhiệt lên 215 oC

Quá trình ủ bia đen đòi hỏi nhiều calo hơn là các loại bia khác và chúngcũng chuyển hóa nhiều chất chống oxy hóa từ lúa mỳ và ngũ cốc hơn Vì vậybia đen giàu đạm hơn bia vàng.

Bia đen uống ngon nhất ở nhiệt độ 12oC Nếu quá nhiệt độ này thì bia đenvẫn có vị ngọt trong khi bia vàng lại đắng

Bia đen màu càng sẫm thì càng tốt cho tim mạch do trong bia đen có chứahợp chất flavonoids (theo nghiên cứu của đại học Wisconsin Madison công bốngày 13/11) Hợp chất này giúp ngăn ngừa tình trạng tiểu huyết cầu vón cụcgây nghẽn mạch máu cũng như có tác dụng co giãn động mạch, phòng tránhtình trạng cholesterol bị oxy hóa gây xơ vữa động mạch, thông suốt mạch máu

và cải thiện huyết áp

Nồng độ cồn trong máu được xem là tốt cho tim là 0,06 tương đương với 2chai bia đen 350g

=> Với chút lợi ích, chút sành điệu, khác biệt so với bia vàng truyền thống biađen đã trở thành ưu thế cho những thương hiệu bia mới tham gia thị trường.Hiện nay các nhà hàng bia tươi đều có bia đen phục vụ thực khách với haitrường phái: bia Đức và bia Tiệp Sự khác biệt này chủ yếu do khác nhau vềquy trình sản xuất và nguồn nguyên liệu của 2 nước này

1.1.2.6 Chủng loại bia.

Tại Việt Nam bia thường có 3 loại: Bia lon, bia chai và bia hơi Tỷ lệsản xuất các loại bia biến đổi rất khác nhau do nhu cầu của người tiêu dùng,năm 1995 tỷ lệ từng loại bia của các nhà máy lớn như sau:

Công ty bia Sài Gòn sản lượng tiêu thụ bia chai là chủ yếu chiếm 65%,còn bia lon chiếm 30,5% và bia hơi chiếm 3,5%

Công ty bia Hà Nội sản lượng tiêu thụ chủ yếu là bia chai chiếm60,4%, bia hơi chiếm 39,6%

Các nhà máy bia địa phương và các cơ sở bia tư nhân hiện nay đangphát triển mạnh nhờ mặt hàng bia hơi

Trên thực tế bia hơi có giá thành rẻ, thích hợp với túi tiền của đông đảotầng lớp dân cư trong xã hội Bia hơi đáp ứng nhu cầu tiêu thụ tại chỗ, vì vậythị trường tiêu thụ bia hơi vẫn còn rất lớn

Các sản phẩm bia có mặt tại Việt Nam được biểu thị ở hình 1.6

Hình 1.6 các sản phẩm bia sản xuất tại Việt Nam.[9]

Mảng thị trường bia cao cấp cũng đã xuất hiện một số chủng loại bianhập khẩu và các nhà hàng bia tươi ( tại Hà Nội, cũng như thành phố Hồ ChíMinh có trên 10 nhà hàng bia tươi) với sản lượng nhỏ nhưng đang ngày càngđược ưa chuộng

Trước tình hình sản xuất, tiêu thụ bia hiện nay của Việt Nam và trongthời kỳ hội nhập này thì định hướng phát triển của ngành bia là :

- Không đầu tư nhà máy bia có năng suất dưới 10 triệu lít/năm

- Ngừng đầu tư nhà máy bia 100% vốn nước ngoài cũng như liên doanh;tập trung huy động công suất hiện có của các công ty bia nước ngoài đã đầutư

- Tập trung mở rộng sản xuất, nâng cao chất lượng bia trung ương (Bia

Hà Nội, Sài Gòn) vì có hiệu quả cao, đáp ứng được nhu cầu trong nước vàxuất khẩu

- Tập trung đầu tư chiều sâu nâng cao chất lượng các doanh nghiệp biaquốc doanh

Sau khi giới thiệu tổng quan ngành bia và tình hình sản xuất bia thì tiếptheo em lập luận kinh tế và kỹ thuật cho nhà máy sản xuất bia

CHƯƠNG 2 LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ CHỌN ĐỊA ĐIỂM

XÂY DỰNG NHÀ MÁY BIA

2.1 Lập luận kinh tế

Trong các ngành công nghiệp, ngành công nghệ thực phẩm là mộtngành có vai trò rất quan trọng gắn liền với những nhu cầu thiết thực của conngười Qua phân tích và đánh giá tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thếgiới và Việt Nam ta có thể thấy thị trường kinh doanh và sản xuất bia là mộtthị trường vô cùng tiềm năng Nó đem lại lợi nhuận lớn cho các nhà kinhdoanh và đóng góp một phần không nhỏ vào ngân sách quốc gia Như vậy,thiét kế và xây dựng một nhà máy bia là hoàn toàn hợp lý và cần thiết vì: + Đáp ứng phần nào nhu cầu tiêu dùng của xã hội về nước giải khát nóichung và về bia nói riêng

+ Giải quyết việc làm cho người lao động trong địa phương cũng nhưcác vùng lân cận

+ Cải thiện đời sống tinh thần, vật chất, tăng thu nhập ngân sách quốcgia, góp phần tăng hiệu quả phúc lợi xã hội

2.2 Địa điểm xây dựng nhà máy

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

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

- Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và nhiên liệu

- Gần nguồn cung cấp nước, hệ thống thoát nước hợp lí để không ảnhhưởng đến môi trường, đến sức khỏe của người dân xung quanh

- Cơ sở hạ tầng cấp thoát nước đầy đủ

- Nguồn điện sử dụng là điện lưới quốc gia

- Địa hình bằng phẳng, địa chất ổn định

- Diện tích bố trí các công trình xây dựng đảm bảo giao thông thuận lợi

và đủ diện tích để mở rộng phát triển trong tương lai

- Gần nơi đông dân cư để có nguồn cung cấp nhân lực dồi dào, và là thịtrường tiêu thụ sản phẩm của công ty

Dựa vào những yêu cầu trên, em chọn địa điểm xây dựng nhà máy: Emchọn địa điểm xây dựng nhà máy bia tại khu công nghiệp An Khánh - HoàiĐức - Hà Nội

Xã An Khánh nằm ở phía Nam huyện Hoài Đức – TP Hà Nội Có haituyến đường giao thông trọng yếu chạy qua là Đại lộ Thăng Long và Tỉnh lộ

423 nên có nhiều lợi thế về phát triển đô thị và công nghiệp Phía Bắc giáp xãVân Canh và Lại Yên; Phía Tây giáp xã Song Phương và An Thượng; PhíaNam giáp xã La Phù và Đông La; Phía Đông giáp Quận Hà Đông và Huyện

Từ Liêm Với tổng diện tích đất tự nhiên là 830,27ha, Dân số khá đông là17.337 người.

2.3.Nguồn cung cấp nguyên liệu.

Các nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt, hoa houblon, nấm men,nước và nguyên liệu thay thế(20% gạo)

- Malt đại mạch mua của nhà máy đường Malt tại Tiên Sơn, Bắc Ninh,

Hà Nội Đây là nơi sản xuất ra malt với chất lượng rất tốt, khoảng cách giữa 2nhà máy không quá xa, thuận tiện cho việc vận chuyển

- Hoa houblon được nhập khẩu từ Úc, Đức, Pháp, Tiệp, Trung Quốc…Nhà máy mua nguyên liệu từ các công ty thương mại và công ty liên doanh.Nguyên liệu được vận chuyển về bằng đường thuỷ hoặc đường bộ

- Nguyên liệu thay thế là gạo được cung cấp từ các công ty lương thựcMiền Bắc Nguyên liệu được thu mua xong được chứa trong kho nguyên liệucủa nhà máy

- Nước: Tại khu công nghiệp công nghệ cao Láng Hoà Lạc có một trạmcấp nước sạch với công suất 3.000m³/ngày đêm, một nhà máy cấp nước vớicông suất 600.000m³/ngày đêm, hiện đang được xây dựng Đây là nguồn cungcấp nước rất ổn định cho nhà máy bia Ngoài ra nhà máy còn trực tiếp lấynước dưới lòng đất và đưa qua hệ thống xử lý do nhà máy lắp đặt

- Men giống: sử dụng chủng Saccharomyces carlsbergensis đã đượcnuôi cấy và tuyển chọn để lên men tốt nhất

2.4.Nguồn cung cấp điện

Điện là nhu cầu tối cần thiét cho bất kì một nhà máy nào, yêu cầu vềđiện phải được đảm bảo 24/24h Nhà máy sử dụng nguồn điện từ nhà máythuỷ điện Hoà Bình Còn có một trạm biến áp 80 MVA đã được lắp đặt trongkhu nên có thể tiết kiệm được chi phí xây dựng trạm biến áp Ngoài ra nhàmáy còn đặt máy phát điện để đề phòng mất điện

2.5.Nguồn nhiên liệu

Nhiên liệu dùng trong nhà máy chủ yếu là cung cấp cho nồi hơi để tạohơi nước bão hoà phục vụ cho sản xuất Nhiên liệu sử dụng là than được cungcấp từ tổng công ty than Việt Nam

2.6.Giao thông vận tải

Khu công nghiệp An Khánh nằm cạnh Đại lộ Thăng Long, do đó địađiểm này rất thuận lợi cho việc chuyển nguyên, nhiên liệu về nhà máy và vậnchuyển sản phẩm đi tiêu thụ

Hình 2.1 : Vị trí khu công nghiệp An Khánh trên bản đồ và vệ tinh.[9]

Hình 2.2 Hình ảnh nhà xưởng khu An Khánh.[9]

2.7 Vệ sinh môi trường và xử lí nước thải

Nhà máy thải ra một lượng lớn nước thải, đây là loại nước thải chứanhiều chất hữu cơ, do đó cần thiết kế một hệ thống thoát nước hợp lý, đảm bảokhông ảnh hưởng đến môi trường Nước của nhà máy sẽ được gom về hệthống xử lý nước thải đặt trong nhà máy, sau khi nước thải được xử lý thìđược thải ra hệ thống nước thải của khu công nghiệp

2.8.Nguồn nhân lực

Nguồn lao động tại các địa phương xung quanh sẽ là nguồn nhân lựcdồi dào, sử dụng nguồn nhân lực tại chỗ ở đây sẽ không phải quan tâm đếnvấn đề nơi ở của công nhân, mặt khác giúp họ giải quyết vấn đề công ăn việclàm

Bên cạnh đó, nhà máy được đặt tại khu công nghiệp An Khánh-Hà Nội,đây là điều kiện thuận lợi để thu hút các nhân tài trẻ có năng lực, trình độchuyên môn về làm việc tại đây

2.9.Thị trường tiêu thụ

Hướng thị trường tiêu thụ bia của nhà máy là trên toàn quốc, nhưngtrước mắt chủ yếu là đưa đi tiêu thụ tại khu vực phía Tây Nam thành phố HàNội, ở các vùng dân cư đông đúc Bia hơi sẽ tiêu thụ tai chỗ và những vùngdân cư lân cận, còn bia chai sẽ mở rộng đưa đi tiêu thụ tại các tỉnh mièn Bắc:Hải Dương, Hà Nam, Nam Định…

Sau khi chọn được địa điểm phù hợp để xây dựng nhà máy bia, để đápứng yêu cầu thiết kế nhà máy bia tiết kiệm năng lượng, em đã lựa chọn côngnghệ sản xuất bia phù hợp nhất được thể hiện ở chương 3 của đồ án

CHƯƠNG 3 CHỌN SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA

3.1 Chọn dây chuyền sản xuất bia đen

LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ.

Hiện nay tồn tại 2 phương pháp lên men:

- Phương pháp lên men cổ điển

- Phương pháp lên men gia tốc

PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CỔ ĐIỂN:

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

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

tạo

Nhược điểm: Đòi hỏi nhiều thiết bị do lên men chính và lên men phụ được

tiến hành khác nhau Vì thế chi phí đầu tư xây dựng lắp đặt và chế tạo thiết bịtốn kém và còn phải thiết kế một bơm từ thùng lên men chính lên thùng lênmen phụ khi kết thúc giai đoạn lên men chính Phòng lanh lạnh phải có thiết bịbảo ôn nên rất tốn kém, giá đầu tư cao, tiêu hao năng lượng kéo theo giá thànhsản phẩm cao

PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN GIA TỐC:

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 2 quá trình lên men.Nhiệt độ lên men chính 10 – 12oC trong 4 – 8 ngày, lên men phụ 0 – 2oC trong

8 – 12 ngày

Ưu điểm: Thời gian lên men nhanh, rút ngắn hơn so với phương pháp lên

men cổ điển, thiết bị lên men gọn, không tổn thất diện tích bằng phẳng phânxưởng

Nhược điểm: Lên men ở nhiệt độ cao nên có nhiều sản phẩm phụ không có

lợi cho chất lượng bia Tuy nhiên chất lượng bia tạo ra cũng không khác nhau

xa lắm so với phương pháp lên men cổ điển

Vì vậy trong nhà máy này em chọn phương pháp lên men gia tốc để sản xuấtbia

Hiện nay có rất nhiều dây chuyền sản xuất bia trên thế giới, nhưng dựa theonguyên liệu chính và nguyên liệu thay thế tôi chọn dây truyền sản xuất bia đennhư hình 3.1 dưới đây

Malt lót

Hồ hóa và dịch hóa Đường hóa

Thức ăn chăn nuôi

Nước nóng

bã Lọc dịch đường

Hoa

houblo

n

Nước rửa bã Nấu hoa

Lắng xoáy

Hơi thu Làm lạnh nhanh

Không khí vô trùng

Nấm

men

Nhân giống

CO2 thu hồi bã

Lên men chính

Lên men phụ

Xử lý

( * ) ( ** )

Lọc trong Bia CO2 tinh khiết

Bão hòa CO2

Bock sạch Chiết Bock

Rửa, khử trùng

Bock

Chiết Bia Chai sạch

Vào két xưởngXuất

Hình 3.1 Dây truyền sản xuất bia đen[3]

Nguyên liệu chính trong sản xuất bia đen là malt đen, hoa houblon, gạo, nước

và nấm men

3.1.1 Malt đen

Hình 3.2 hạt malt đen[9]

Malt đen là nguyên liệu chính để sản xuất bia đen Đặc điểm của malt đen là

có màu nâu sẫm, có hương vị ngọt đậm Bia sản xuất từ malt đen có độ nhớtcao, hương và vị mang hương vị của malt và do melanoid quyết định Để tạođược lượng melanoid cần thiết thì điều kiện cần là trong malt tươi phải cónhiều đường, nhiều sản phẩm thủy phân của protein, đặc biệt là axit amin Vàđiều kiện đủ là malt tươi phải được sấy ở105 0C trong một thời gian nhất định

để tạo màu và hương vị đặc trưng của malt đen (nhiệt độ và thời gian lớn hơnmalt vàng)

Muốn malt tươi đạt yêu cầu như trên thì đại mạch phải được ngâm đến hàm

ẩm 45-47%, ươm mầm ở nhiệt độ 18-220C với thời gian khoảng 8 ngày Ngoài

ra, cần bổ sung chất kích thích sinh trưởng vào cuối giai đoạn ngâm, đầu giaiđoạn ươm để rút ngắn thời gian ươm

Bảng 3.1 Một số chỉ tiêu của malt đen.[1]

Mùi thơm: Malt tươi có chất lượng tốt khi có mùi của dưa chuột hoặc rơm rạ

Vị: Khi dung rang cắn hạt sẽ có vị ngọt, vị ngọt càng sớm phát hiện chứng tỏmalt càng có chất lượng tốt.

- Về mặt sinh hóa:

Hoạt độ của enzyme từ 400-500 0WK

Quá trình sấy malt:

- Mục đích của quá trình sấy malt:

Dừng quá trình nảy mầm, giảm độ ẩm của malt tới độ ẩm an toàn

Thay đổi màu sắc, mùi vị và thành phàn hóa học của malt Ví dụ: loại bỏ cácchất alkaloid, hodenin gây vị khó chịu cho bia tạo cho bia có màu nâu sẫm,vịngọt đậm và hương thơm đặc trưng

Giảm năng lượng tiêu tốn trong quá trình vận chuyển malt

- Quá trình sấy malt cần đòi hỏi các yêu cầu sau:

Hạ được hàm lượng ẩm của malt xuống 1,5%

Tạo được nhiều melanoid

Màu của malt phải có màu nâu sẫm

Tạo được nhiều chất chiết hòa tan bổ sung

- Để được các yêu cầu trên quá trình sấy malt cũng tuân thủ theo cácnguyên tắc:

Chu kì sấy kéo dài

Sấy ở nhiệt độ cao Đặc biệt ở giai đoạn sấy kiệt tương quan giữa hai thôngsố: nhiệt độ sấy và hàm lượng ẩm của hạt phải tuân thủ theo một số quy luậtnghiêm ngặt

Tăng cường tối đa hoạt động của enzyme thủy phân

Vì lí do trên mà quy trình sấy malt đen phức tạp nhiều so với malt vàng Chu

kì sấy malt đen là 48h

Sự khác nhau giữa công nghệ sản xuất malt đen và malt vàng được thể hiện ởbảng 3.2:

Bảng 3.2 Đặc điểm khác nhau trong công nghệ sản xuất malt đen và malt vàng.[5]

- Thời gian - Từ 7-9 ngày đêm

Trong thời gian ươm mầmphải tạo điều kiện sao chotích lũy nhiều đạm amin

- Từ 6-8 ngày đêm:phải tạo điều kiện tích lũyđược hoạt lực enzymeamylaza, còn hàm lượng

- Hàm ẩm

và đường

- Không nhỏ hơn45%

- Nhiệt độ khởi đầucủa ươm malt đen là 150C

- Nhiệt độ giai đoạncuối là 21 0C

axit amin thì ở mức độ vừađủ

- Không vượt quá 43%

- Nhiệt độ tăng dần đếntối đa là 75-800C

- Protein hòa tan: 3%

- Pentoza hòa tan: 1%

Các loại malt thường sử dụng trong sản xuất bia đen:

Malt caramel: Được sử dụng trong công nghệ sản xuất bia đen như 1 chất

phụ gia, nhằm tạo cho bia có hương vị đặc trưng Với 1 số loại bia vàng, liềulượng dung malt caramel là 2-5%, còn đối với bia đen là 5-10% Đối với biađen việc dùng thêm caramel còn có mục đích tăng cường độ màu của sảnphẩm malt caramel có vị ngọt đặc trưng, có màu sẫm hơn màu cà phê, có hàm

ẩm từ 5-8% và hàm lượng chất chiết hòa tan khoảng 60-70%

Các đặc điểm của malt caramel:

Malt cà phê: Có màu cà phê sẫm, mùi giống mùi cà phê, liều lượng sử dụng

là 2-5%, dùng để nhuộm màu cho bia đen, hàm lượng ẩm phải đạt từ 12-14%

Malt melanoid: Còn gọi là melan, là malt đen, có mùi thơm rất mạnh chứa

nhiều ,melanoid, được sản xuất từ đại mạch có hàm lượng protein cao.Melanoid được sử dụng trong sản xuất bia đenvì nó làm cho sản phẩm có vịngọt đậm đà, hương thơm đặc trưng và cải thiện khả năng tạo bọt và giữ bọt.liều lượng sử dụng malt melanoid là 10-12%( so với lượng nguyên liệu chính)

3.1.2 Hoa houblon

Do điều kiện khí hậu ở nước ta không thích hợp trồng hoa houblon nênnước ta phải nhập khẩu hoa houblon dạng viên từ nước ngoài

Hình 3.3 Hoa Houblon dạng viên[9]

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản, đứng vị trí thứ 2 (sau malt đạimạch),của công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu,hương thơm đặc trưng, làm tăng khă năng tạo bọt và giữ bọt của bia, làm tăng

độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Trong sản xuất bia em dùng hoa Houblon dưới dạng hoa viên 45

Hoa viên: hoa cánh được nghiền thành bột, ép thành viên rồi đem sấy khô

Có 3 loại hoa viên:

- Hoa viên 90

- Hoa viên 45

- Hoa viên đã được đồng phân hóa

Hoa houblon cần bảo quản ở nơi khô ráo, nhiệt độ thấp và không có ánhsáng mặt trời Khi bảo quản hàm ẩm tối đa là 10%, nhiệt độ nhỏ hơn 5oC

* Yêu cầu của hoa houblon:

- Mùi thơm đặc trưng, không có mùi hắc

- Không lẫn tạp chất, không lẫn nhiều cuống hoa

- Dùng tay nghiền, hoa hơi dính tay

- Chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn

* Thành phần hóa học của hoa houblon:

- Các chất chiết không chứa nitơ: 27%

Trong các cấu tử trên đây thì có giá trị nhất là chất đắng, tiếp đến tinh dầuthơm và thứ 3 là polyphenol

- Vai trò của chất đắng trong công nghệ sản xuất bia là rất to lớn Chúnglàm cho bia có vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia.Khi đã hoà tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, các chất đắng là nhữngchất có hoạt tính sinh học cao, tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia có khảnăng giữ bọt rất lâu Với một nồng độ khá thấp, các chất đắng cũng có khảnăng ức chế rất mạnh sự phát triển của vi sinh vật Vì vậy chúng có tính khángkhuẩn cao và nhờ đó làm tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm

- Tinh dầu thơm: là cấu tử rất có giá trị của hoa houblon Tinh dầu thơmcủa hoa houblon hoà tan vào dịch đường tồn tại trong bia và tạo ra cho nó mộtmùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu Tinh dầu thơm là nhân tố quyếtđịnh hương thơm của bia vàng

- Polyphenol: giá trị công nghệ lớn nhất của polyphenol là chúng đượcdùng để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protid cao phân tử ra khỏi dịchđường, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia

Chính vì các yếu tố trên mà hoa houblon là nguyên liệu không thể thay thếtrong công nghệ sản xuất bia

3.1.3.Nguyên liệu thay thế (gạo)

Nguyên liệu thay thế là gạo được thể hiện ở hình 3.4

Hình 3.4 nguyên liệu gạo[9]

Trong quá trình sản xuất bia, để hạ giá thành sản phẩm, tiết kiệm…trong giới hạn cho phép ta có thể bổ sung thêm một phần nguyên liệu thay thếmalt đại mạch là các nguyên liệu chứa nhiều đường, tinh bột như các loại hạtngũ cốc (chưa qua giai đoạn nảy mầm): gạo, ngô, tiểu mạch…Ở đây em sửdụng nguyên liệu thay thế là gạo

Nguyên liệu thay thế chỉ được dùng với tỷ lệ nhất định, trong phần thiết

kế này ta sử dụng 20% nguyên liệu thay thế là gạo Sử dụng gạo làm nguyênliệu thay thế có nhiều ưu điểm thích hợp: hàm lượng tinh bột cao, là nguyênliệu sẵn có ở Việt Nam nên giá thành rẻ, đồng thời hạ được giá thành sảnphẩm

Gạo thường được dùng là nguyên liệu thay thế để sản xuất bia vàng vàlên men chìm Sử dụng gạo trong sản xuất bia vàng sẽ cho bia có màu vàngsáng hơn ngô hay tiểu mạch Hơn nữa, bia lại khô hơn làm nổi tính đặc trưngcủa hoa houblon hơn

Thành phần hóa học của gạo được thể hiện ở bảng 3.3

Bảng 3.3 Thành phần hóa học của gạo.[4]

Bảng 3.4: Yêu cầu về chất lượng của gạo

Kiểm tra bằng mắt Tấm hay bột gạo phải thật trắng, không mốc, không lẫn tạp

chấtKích thước Đồng nhất

Màu sắc Màu trắng đồng nhất, không có hạt bị mốc, mối, mọt, mùi

hôi…

Hạt sạn, cát,… Không có, nếu có chỉ cho phép 2%

Hiệu suất hòa tan: 93 – 95%

Tinh bột 75% khối lượng chất khôCelluloza 0,5 – 0,8%

Chất béo 1 – 1,5%

Chất khoáng 1 – 1,2%

Các loại đường 2 – 5%

3.1.4 Nước

Hình 3.5 nước [9]

Trong công nghệ sản xuất bia nước chiếm 80  90% trong bia Với một tỷ

lệ lớn như vậy, ta có quyền nói rằng nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia Vì vậy nước đưa vào sản xuất bia phải đạt được những yêu cầu nhất định Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạng ion Nhóm cation thì chiếm nhiều nhất là Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Mn2+,

… nhóm anion chủ yếu là OH-, HCO3-, CO32-, SO42-… Hàm lượng các muối trong nước khác nhau nên ảnh hưỏng của chúng đối với tiến trình công nghệ khác nhau Trong nước có Fe làm bia tanh, Mn làm bia đắng, Ca, Mg, Na làm bia có vị chát

Các loại muối hoà tan trong nước tạo cho nước có độ cứng Trong nước nếu

có muối bicacbonat thì ảnh hưởng bất lợi cho bia vì chúng làm giảm độ chua định phân của dịch cháo khi chúng tác dụng với các muối photphat của malt: 2KH2PO4 + 2Na2HCO3 > K2PO4 + Na2HPO4 + H2O + CO2

làm cho pH của dịch cháo tăng, khả năng hoạt động của Enzim sẽ bị giảm và

do đó hiệu suất thuỷ phân cũng giảm theo

Muối sunphat của Canxi lại làm tăng độ chua định phân của dịch cháo, tác động này rất có lợi cho quá trình đường hoá

Nước dùng để nấu phải là nước trung bình hoặc nước mềm Nước cần phải xử

lý để đạt các tiêu chuân sau:

- Tiêu chuẩn vật lý: trong suốt, không mùi, không vị

- Tiêu chuẩn vi sinh vật: chỉ số E.coli là 3 (số tế bào E.coli cho phép trong 1lítnước)

- Tiêu chuẩn hoá học:

CO32-<50 mg/l

Kim loại nặng: không có

Khi nước không đạt tiêu chuẩn để sản xuất bia thì phải xử lý Xử lý nước bao gồm: Lắng trong và lọc, làm mềm nước và cải tạo thành phần sinh học và hoá học của nước

Làm mềm nước: loại bỏ các muối bicacbonat và cacbonả ra khỏi nước hoặc chuyển chúng sang một dạng khác không nguy hại đến tiến trình công nghệ sau này Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion và phương pháp trunghoà

Cải tạo thành phần sinh học của nước, diệt vi sinh vật có trong nước để cho nước sạch về phương diện sinh học

3.1.5 Chủng nấm men

Hình 3.6 Nấm men Saccharomyces carlsbergensis.[9]

Trong lên men bia nhà máy sử dụng loại nấm men

Saccharomycescarlsbergensis.

Là nấm men chìm thích nghi với điều kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độthấp hơn Chúng phân bố chủ yếu ở tầng sâu của dịch đường trong thiết bị lênmen Trong quá trình lên men chúng có thiên hướng chìm sâu và kết lắngxuống đáy thùng Khi quá trình lên men chính kết thúc thì phần lớn lượng sinhkhối đã bị kết lắng Ở nhiệt độ 0oC, nấm men chìm vẫn có khả năng lên men,trong khi đó chỉ cần nhiệt độ thấp hơn 10oC một chút, loài nấm men nổi đã trởthành vô hoạt Hơn nữa nấm men chìm có khả năng hấp thụ toàn bộ phân tửđường Rafinoza

Một số enzim có sẵn trong nấm men S.carlsbergensis chỉ rõ trong bảng 3.5.

Bảng 3.5 Một số enzim quan trọng trong nấm men

Enzim Cơ chất chuyển hoáTrehalaza Trehaloza

Glucoamylaza Tinh bột, dextrin, -glucosit

3.2 Thuyết minh dây truyền sản xuất

Dây truyền sản xuất bia đen gồm 2 phân xưởng chính là: phân xưởng nấu vàphân xưởng lên men Và được chia nhỏ ra thành các quá trình khác nhau Ởđây ta chọn dây truyền sản xuất bia đen theo công nghệ thay thế nguyên liệu làgạo

Sơ đồ công nghệ được thể hiện ở hình 3.1

3.2.1 Nghiền nguyên liệu

Mục đích: Nghiền nguyên liệu (malt đen, đại mạch, gạo) là quá trình cơhọc nhằm làm nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước,làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ nhanh hơn,thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân triệt để hơn, thu hồilượng chất chiết tối đa có trong malt

Nghiền nguyên liệu được đưa đi từ kho cân, sau đó được băng tải xích

và tời nâng lên máy nghiền

3.2.1.1.Nghiền malt

Nghiền malt có nhiều phương pháp như: nghiền khô, nghiền ẩm, nghiềnướt Hạt được nghiền càng nhỏ thì càng tạo điều kiện cho các enzyme pháthuy hiệu lực, nhưng nếu nghiền quá nhỏ cả vỏ malt sẽ ảnh hưởng đến chấtlượng của bia, gây vị đắng khó chịu cho bia (do hàm lượng tanin trong maltkhá lớn) và làm giảm hiệu suất lọc Phần vỏ malt càng nguyên vẹn càng tốt,phần nội nhũ phải được nghiền nhỏ, các hạt tấm không quá nhỏ để khi lọc sẽcùng vỏ trấu tạo màng lọc Do đó ta chọn phương pháp nghiền khô, sử dụngmáy nghiền trục loại 4 trục 1 sàng

Mục đích: quá trình nấu nhằm chiết được tối đa các chất có thể hòa tan

trong nguyên liệu

Quá trình nấu nguyên liệu được tiến hành như sau: