Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lít

Xu hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng phát triển kéo theo sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp bao gồm cả công nghiệp thực phẩm. Trong đó nhu cầu về ngành đồ uống ngày càng nhiều và càng đòi hỏi nhiều sản phẩm mới đa dạng hóa sản phẩm. Bia là sản phẩm đồ uống có cồn nhưng ngày nay bia dần được sử dụng để thay thế thức uống giải khát khác. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng ngày càng tăng cao thì sự ra đời của các nhà máy sản xuất thực phẩm là điều tất nhiên.Quá trình thiết kế nhà máy là rất quan trọng và nó quyết định sự hoạt động và sản xuất của nhà máy. Trong bài hôm nay sẽ cùng tìm hiểu về vấn đề “Thiết kế nhà máy bia”. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 5 1. Tổng quan 7 1.1. Giới thiệu. 7 1.1.1. Khái niệm 7 1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới 7 1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở việt nam 9 1.2. Nguyên liệu. 10 1.2.1. Nước. 10 1.2.2. Malt 11 1.2.3. Hoa Houblon. 13 1.2.4. Men bia. 17 1.2.5. Nguyên liệu thay thế. 18 1.2.6. Các chất làm trong và phụ gia. 19 2. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy. 19 2.1. Vai trò và tầm quan trọng. 19 2.2. Các nguyên tắc để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy. 20 2.2.1. Mục đích xây dựng nhà máy và nguyên tắc lựa chọn địa điểm 20 2.2.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn địa điểm nhà máy. 21 2.3. Phương pháp và địa điểm được lựa chọn xây dựng nhà máy. 22 2.3.1. Phương pháp tọa độ vận chuyển : 22 2.3.2. Phương pháp phân tích các nhân tố ảnh hưởng : 22 3. Quy trình công nghệ 31 3.1. Xử lý. 32 3.2. Nấu. 33 3.3. Lọc. 33 3.4. Rửa bã. 34 3.5. Houblon hóa. 34 3.6. Lắng. 35 3.7. Làm lạnh. 35 3.8. Qúa trình lên men. 36 3.8.1. Lên men chính. 36 3.8.2. Lên men phụ. 37 3.9. Lọc bia. 37 3.9.1. Lọc trong. 37 3.9.2. Lọc hấp phụ. 37 3.10. Bão hòa CO2 38 3.11. Rửa chai 38 3.12. Chiết lon. 39 3.13. Đóng nắp. 39 3.14. Thanh trùng. 40 3.15. Dán nhãn. 40 4. Tính toán cân bằng vật liệu: 40 4.1. Tính nguyên liệu cần dùng cho 1000 lít bia. 41 4.2. Nguyên liệu malt và gạo. 41 4.3. Lượng hoa houblon cần dùng là: 42 4.4. Lượng bã malt và gạo: 43 4.5. Tính lượng nước nấu + rửa bã. 43 4.6. Tính lượng men giống. 44 4.7. Lượng CO2 cần bổ sung: 44 4.8. Tính lượng bột lọc: 45 4.9. Tính toán lựa chọn thiết bị: 45 4.9.1. Cân nguyên liệu. 45 4.9.2. Chọn máy ngiền malt 45 4.9.3. Chọn máy nghiền gạo. 45 4.9.4. Chọn thùng chứa malt trước nghiền. 46 5. KẾT LUẬN 47 Chọn địa điểm nhà máy. 47 Bảng vẽ mặt bằng: 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC BẢNG 51

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM && MÔN: ĐỀ TÀI: NĂM HỌC: 2012 – 2013 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 5 1. Tổng quan . 1 1.1. Giới thiệu . 1 1.1.1. Khái niệm . 1 1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới . 1 1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở việt nam 3 1.2. Nguyên liệu. 4 1.2.1. Nước . 4 1.2.2. Malt 5 1.2.3. Hoa Houblon 7 1.2.4. Men bia 11 1.2.5. Nguyên liệu thay thế 12 1.2.6. Các chất làm trong và phụ gia 13 2. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy. . 13 2.1. Vai trò và tầm quan trọng 13 2.2. Các nguyên tắc để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy . 14 2.2.1. Mục đích xây dựng nhà máy và nguyên tắc lựa chọn địa điểm . 14 2.2.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn địa điểm nhà máy 15 2.3. Phương pháp và địa điểm được lựa chọn xây dựng nhà máy. 16 2.3.1. Phương pháp tọa độ vận chuyển : 16 2.3.2. Phương pháp phân tích các nhân tố ảnh hưởng : . 16 3. Quy trình công nghệ [6] . 24 3.1. Xử lý 25 3.1.1. Làm sạch 25 3.1.2. Nghiền 25 3.2. Nấu 26 3.2.1. Nấu gạo 26 3.2.2. Nấu malt . 26 3.3. Lọc . 26 3.4. Rửa bã . 27 3.5. Houblon hóa 27 3.6. Lắng . 28 3.7. Làm lạnh. . 28 3.8. Qúa trình lên men 29 3.8.1. Lên men chính 29 3.8.2. Lên men phụ 30 3.9. Lọc bia . 30 3.9.1. Lọc trong 30 3.9.2. Lọc hấp phụ 30 3.10. Bão hòa CO 2 31 3.11. Rửa chai . 31 3.12. Chiết lon 32 3.13. Đóng nắp 32 3.14. Thanh trùng 33 3.15. Dán nhãn 33 4. Tính toán cân bằng vật liệu: . 33 4.1. Tính nguyên liệu cần dùng cho 1000 lít bia 34 4.2. Nguyên liệu malt và gạo 34 4.3. Lượng hoa houblon cần dùng là: . 35 4.4. Lượng bã malt và gạo: . 36 4.5. Tính lượng nước nấu + rửa bã. 36 4.6. Tính lượng men giống . 37 4.7. Lượng CO 2 cần bổ sung: . 37 4.8. Tính lượng bột lọc: 38 4.9. Tính toán lựa chọn thiết bị: . 38 4.9.1. Cân nguyên liệu . 38 4.9.2. Chọn máy ngiền malt . 38 4.9.3. Chọn máy nghiền gạo 38 4.9.4. Chọn thùng chứa malt trước nghiền . 39 5. KẾT LUẬN 40 Chọn địa điểm nhà máy 40 Bảng vẽ mặt bằng: 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 42 PHỤ LỤC BẢNG 44 LỜI CẢM ƠN --------------------- Bài tiểu luận “Thiết kế nhà máy bia” được hoàn thành là do tìm hiểu nhiều nguồn tài liệu cũng như sự giúp đỡ lẫn nhau của các thành viên trong nhóm. Đặc biệt là sự giúp đỡ của Giảng viên “Vũ Thị Hoan” Viện công nghệ sinh học – thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp TP HCM. Tuy có tham khảo nhiều sách cũng như tư liệu trên mạng internet nhưng bài tiểu luận cũng không thể tránh khỏi những sai sót, mong thầy cô thông cảm! Em hy vọng sẽ nhận được những sự giúp đỡ của thầy cô trong những bài tiểu luận tiếp theo để giúp em hoàn thành tốt khóa học. LỜI MỞ ĐẦU Xu hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng phát triển kéo theo sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp bao gồm cả công nghiệp thực phẩm. Trong đó nhu cầu về ngành đồ uống ngày càng nhiều và càng đòi hỏi nhiều sản phẩm mới đa dạng hóa sản phẩm. Bia là sản phẩm đồ uống có cồn nhưng ngày nay bia dần được sử dụng để thay thế thức uống giải khát khác. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng ngày càng tăng cao thì sự ra đời của các nhà máy sản xuất thực phẩm là điều tất nhiên.Quá trình thiết kế nhà máy là rất quan trọng và nó quyết định sự hoạt động và sản xuất của nhà máy. Trong bài hôm nay sẽ cùng tìm hiểu về vấn đề “Thiết kế nhà máy bia”. Thực hiện: Nhóm sonny.ik20@gmail.com Page 1 1. Tổng quan [1] 1.1. Giới thiệu 1.1.1. Khái niệm Bia (từ tiếng Pháp: bière : Anh: beer hoặc Đức: bier) nói một cách tổng thể, là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men. Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, thu nhận bằng cách lên men rượu ở nhiệt độ thấp. Bia có tính cảm quan rất hấp dẫn con người: hương thơm đặc trưng, có vị đắng dịu, lớp bột trắng mịn, hàm lượng CO 2 khá cao giúp con người giải khát khi ta uống. Chú ý: Các đồ uống chứa cồn được làm từ sự lên men đường có trong các nguồn không phải ngũ cốc – chẳng hạn nước hoa quả hay mật ong – nói chung không được gọi là "bia", mặc dù chúng cũng được sản xuất từ cùng một loại men bia dựa trên các phản ứng hóa sinh học. Do các thành phần sử dụng để sản xuất bia có khác biệt tùy theo từng khu vực, các đặc trưng của bia như hương vị và màu sắc cũng thay đổi rất khác nhau và do đó có sự phân loại khác nhau theo:  Độ cồn: cao (>6%), thấp (3-6%), không cồn (<0.5%)  Nguyên liệu: dựa vào màu: vàng, đen, đỏ  Công nghệ: lên men nổi (nồng độ cồn cao,không đắng lắm, thời gian lên men ngắn, nhiệt độ 14-16 o C), lên men chìm (nồng độ cồn thấp hơn,đắng, thời gian lên men dài, nhiệt độ 6-10 o C)  Bia hỗn hợp 1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được sử dụng như một thứ nước giải khát thông dụng. Hiện nay trên thế giới có trên 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 100 tỷ lít/năm, trong đó, Mỹ, Đức, mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm, Trung Quốc 7 tỷ lít/năm . Thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công nghiệp tiến tiến trong năm 2004 như sau: Cộng hòa Czech hơn 150 lít/người/năm, Đức 115 lít/người/năm, Úc khoảng 110 lít/người/năm . Tổng lượng tiêu thụ trên thế giới năm 2003 khoảng 144,296 triệu kl, năm 2004 khoảng 150,392 triệu kl (tăng 4,2%). Lượng bia tiêu thụ tăng hầu khắp các vùng, ngoại trừ vùng Địa Trung Hải, đẩy lượng tiêu thụ trên toàn thế giới tăng lên. Nhưng lượng tăng đáng kể nhất là Trung Quốc, Thái Lan, Philipin với tốc độ tăng đến 11,2%. Thực hiện: Nhóm sonny.ik20@gmail.com Page 2 Châu Á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ đang tăng nhanh, các nhà nghiên cứu thị trường bia của thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần giữ vị trí dẫn đầu về tiêu thụ bia trên thế giới. Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu có giảm, thì ở Châu Á, trước kia nhiều nước có mức tiêu thụ trên đầu người thấp, đến nay đã tăng bình quân 6,5%/năm. Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất 26,5%/năm, tiếp đến là Philipin 22,2%/năm, Malaysia 21,7%/năm, Indonesia 17,7%/năm. Các nước xung quanh ta như Singapore đạt 18 lit/người/năm, Philipin đạt 20 lít/người/năm . (theo số liệu của Viện rượu - bia - nước giải khát Việt Nam). Công nghiệp bia của Trung Quốc phát triển là nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy sự tăng trưởng của ngành công nghiệp bia Châu Á. Từ năm 1980 đến năm 1990 sản lượng bia tăng từ 69,8 triệu lít lên 1230 triệu lít, tức là tăng 17 lần. Thời kỳ từ 1981 đến 1987, mức tăng trưởng trên 20% (theo số liệu của Viện rượu - bia - nước giải khát Việt Nam). Đến năm 2004, tổng lượng bia tiêu thụ ở Trung Quốc là 28.640 triệu lít, xếp thứ hạng đầu tiên trên thế giới. Tổng lượng bia tiêu thụ của các nước khu vực Châu Á trong năm 2004 đạt 43.147 triệu lít, tăng 11,2% so với năm 2003. Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng bia sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau và ngày càng phát triển. Hình 1: Mức tiêu thụ bia trên thế giới trong năm 2011 Thực hiện: Nhóm sonny.ik20@gmail.com Page 3 1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở việt nam Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy Bia Sài Gòn và Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100 năm. Nếu xét theo địa phương, năng lực sản xuất bia chủ yếu tập trung vào các thành phố lớn như Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 23,2% tổng năng lực sản xuất bia toàn quốc, thành phố Hà Nội chiếm 13,44%, thành phố Hải Phòng chiếm 7,47%. Các nhà máy bia được phân bố trên 49 tỉnh thành của cả nước, trong đó có 24 tỉnh thành có sản lượng trên 20 triệu lít/năm. Đến nay còn một số tỉnh thành chưa có nhà máy bia như: An Giang, Bạc Liêu, Bến Tre, Đồng Tháp .  Tình hình sản xuất bia trong nƣớc Những năm trở lại đây, do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng trưởng GDP, tốc độ tăng dân số, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư . mà ngành công nghiệp bia đã phát triển với tốc độ tăng trưởng cao. Chẳng hạn như năm 2003, sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so với công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu người đạt 16 lít/năm, nộp ngân sách nhà nước khoảng 3650 tỷ đồng Theo Bộ Công Thương, giai đoạn 2001-2007, ngành bia phát triển rất nhanh, sản lượng tăng đột biến bình quân 13,11%/năm. Năm 2003, sản lượng bia trong nước đạt 1,29 tỉ lít, chỉ 5 năm sau (2008) đã vượt mốc 2 tỉ lít. Lượng bia tiêu thụ bình quân tính theo đầu người cũng tăng từ 10,04 lít năm 2000 lên 21,65 lít vào năm 2007. Năm 2008 là năm Việt Nam đạt kỷ lục lạm phát gần 20% 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 khăn nhưng ngành bia vẫn phát tài do người dân khó “cai”.  Số lƣợng cơ sở sản xuất bia Số lượng cơ sở sản xuất giảm xuống so với những năm cuối thập niên 1990, đến năm 2003 chỉ còn 326 cơ sở sản xuất so với 469 cơ sở tính từ năm 1998. Điều này là do yêu cầu về chất lượng bia, về mức độ vệ sinh an toàn thực phẩm ngày càng cao, đồng thời do sự xuất hiện của nhiều doanh nghiệp bia lớn có thiết bị hiện đại, công nghệ tiên tiến . nên có sự cạnh tranh gay gắt, nhiều cơ sở sản xuất quy mô nhỏ, chất lượng thấp không đủ khả năng cạnh tranh đã phá sản hoặc chuyển sang sản xuất sản phẩm khác. Trong các cơ sở sản xuất bia đó, có Sabeco chiếm năng suất trên 200 triệu lít/năm, Habeco năng suất trên 100 triệu lít/năm, 15 nhà máy bia có năng suất trên 15 triệu lít/năm và khoảng 165 cơ sở sản xuất có năng lực dưới 1 triệu lít/năm  Thƣơng hiệu bia Do mặt hàng bia phải chịu thuế tiêu thụ đặc biệt nên hầu hết các địa phương đều mong muốn có nhà máy bia để tăng thu ngân sách. Ngay sau khi Việt Nam gia nhập WTO, xu hướng bùng nổ tăng công suất và mua bán sáp nhập nhằm tận dụng cơ sở Thực hiện: Nhóm sonny.ik20@gmail.com Page 4 vật chất, thương hiệu sản phẩm đã diễn ra sôi động trong ngành sản xuất bia. Trong cuộc đua sản xuất bia, đã có khoảng chục nhà máy địa phương được đầu tư xây dựng để rồi phải đóng cửa do không chen chân được vào thị trường, gây lãng phí hàng tỉ đồng vốn đầu tư. Vào những thời điểm kinh tế khó khăn, doanh số bán hàng của các hãng bia danh tiếng tại các thị trường trên thế giới đều giảm, riêng tại thị trường Việt Nam thì vẫn tăng. Điều này cho thấy nhu cầu tiêu dùng bia của Việt Nam rất khủng khiếp. Những thương hiệu bia sản xuất tại Việt Nam đang chiếm ưu thế, đứng vững trên thị trường và có khả năng tiếp tục phát triển mạnh trong quá trình hội nhập, đó là: Sài Gòn, Sài Gòn special, 333, Hà Nội, Heineken, Tiger, Halida . Lượng bia thuộc các thương hiệu này đạt 713,8 triệu lít chiếm 55,24% thị phần tiêu thụ. Mảng thị trường bia cao cấp cũng đã xuất hiện một số loại bia nhập khẩu và các nhà hàng bia tươi (tại Hà Nội, cũng như thành phố Hồ Chí Minh có trên 10 nhà hàng bia tươi) với sản lượng nhỏ nhưng đang ngày càng được ưa chuộng  Năng suất Được xây dựng trên diện tích 6,5 héc-ta và chính thức đi vào hoạt động nhà máy bia dự kiến có công suất thiết kế 45 triệu lít/ năm. Hương vị tuyệt hảo của bia được tạo nên bởi sự kết hợp chặt chẽ giữa các nguyên liệu được chọn lọc nghiêm ngặt, men bia đặc tuyển, kỹ thuật tiên tiến, công nghệ đặc trưng cùng với hệ thống kiểm soát chất lượng khắt khe trong tất cả các công đoạn. Nhà máy bia sẽ sản xuất các sản phẩm bia chai 330ml, lon 330ml, lon bạc 650ml, keg bia tươi 20 lít. Để tạo ra loại bia thơm ngon, an toàn và đáng tin cậy, chúng tôi triệt để áp dụng và tuân thủ cơ chế quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn quốc tế. Bằng việc phát huy hơn nữa những truyền thống và kinh nghiệm tích lũy được trong hơn 130 năm, chúng tôi cam kết mang đến cho quý khách hàng một loại bia thượng hạng với chất lượng cao nhất. 1.2. Nguyên liệu. Thành phần chính của bia là nước, malt đại mạch , hoa houblon và men bia. Các thành phần khác, chẳng hạn các chất tạo mùi vị hay các nguồn tạo đường khác được thêm vào như là các phụ gia. Các thế liệu phổ biến là ngô và lúa gạo. Các nguồn tinh bột này được ngâm ủ để chuyển hóa thành các loại đường dễ lên men và làm tăng nồng độ cồn trong bia, giảm lượng malt sử dụng trong khi bổ sung rất ít hương vị. 1.2.1. Nƣớc Do thành phần chính của bia là nước (chiếm từ 80 - 90%) nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có một ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia. Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia. Mặc dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của Thực hiện: Nhóm sonny.ik20@gmail.com Page 5 các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thì nước cứng là phù hợp hơn cho sản xuất các loại bia sẫm màu như bia đen, trong khi nước mềm là phù hợp hơn cho sản xuất các loại bia sáng màu. Nước là một trong những nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia. Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ và chất lượng thành phẩm. Trong quá trình sản xuất bia cần một lượng nước rất lớn để hồ hóa, đường hóa, rửa men, rửa thiết bị, cung cấp cho lò hơi . Chất lượng nước có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bia. Lượng nước sử dụng trong sản xuất bia thường trong khoảng 3,7 – 10,9 hl/l bia. Trong việc sản xuất bia nồng độ cao, nước có ý nghĩa rất quan trọng trong việc pha loãng bia thành các nồng độ theo yêu cầu.  Yêu cầu của nƣớc dùng để sản xuất bia Độ cứng từ mềm đến trung bình − Hàm lượng muối cacbonat không quá 50 mg/l Hàm lượng muối Mg 2+ không quá 100 mg/l Hàm lượng muối clorua 75 – 150 mg/l Hàm lượng CaSO 4 150 – 200 mg/l NH3 và muối NO 2 không có. − Hàm lượng ion sắt II không quá 0,3 mg/l  Vi sinh vật không quá 100 tế bào/ml.  Số lượng tế bào E.coli < 3 tế bào/ml.  Đối với nước pha loãng bia (bia nồng độ cao) cần phải có thêm các yếu tố sau:  Hàm lượng O 2 hòa tan < 0,05 mg/l.  Hàm lượng CO 2 > hàm lượng CO 2 trong bia cần pha loãng.  Hàm lượng, thành phần khoáng tương đương với bia.  Không có vi sinh vật và mùi lạ 1.2.2. Malt  Malt đại mạch là nguyên liệu chính của quá trình sản xuất bia vì trong malt có chứa toàn bộ hệ enzyme thủy phân, chuyển hóa các hợp chất cao phân tử để tạo ra chất chiết của dịch đường. Hiện nay , các cơ sở sản xuất bia trong nước ta thường sử dụng loại malt có nguồn gốc từ đại mạch hai hang, chủ yếu được nhập từ Úc hay 1 số nước châu Âu như: Đan Mạch, Đức…Malt dùng trong sản xuất bia cần đảm bảo các yêu cầu sau:  Màu sắc của các hạt Malt phải vàng sáng, hay đen sẫm.  Kích thước, trọng lượng: hạt đồng đều. . Habeco năng suất trên 100 triệu lít/ năm, 15 nhà máy bia có năng suất trên 15 triệu lít/ năm và khoảng 165 cơ sở sản xuất có năng lực dưới 1 triệu lít/ năm. chuộng  Năng suất Được xây dựng trên diện tích 6,5 héc-ta và chính thức đi vào hoạt động nhà máy bia dự kiến có công suất thiết kế 45 triệu lít/ năm. Hương