Thiết kế nhà máy bia công xuất 30 triệu lít trên năm

Thiết kế nhà máy bia công xuất 30 triệu lít trên năm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm------------------------------------------------------------------------------------------------------------MỤC LỤC------------------------------------------------------------------------------------------------------------Sinh viên thực hiện: Lê Văn Giáp Lớp CNTP1 – K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm------------------------------------------------------------------------------------------------------------LỜI MỞ ĐẦU Bia là một loại nước giải khát có độ cồn thấp, được sản xuất từ các nguyên liệu chính là : malt đại mạch, hoa houblon, nấm men và nước. Hiện nay, bia đã rất phổ biến ở Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Lượng bia tiêu thụ bình quân ở Việt Nam là 15 lít/người/năm. Trong khi đó, con số này ở Thái Lan là 60 lít/người/năm, ở châu Âu xấp xỉ 150 lít/người/năm. Nhìn chung, sản lượng bia ở Việt Nam vẫn ở mức thấp so với mặt bằng chung của khu vực và thế giới. Theo nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy nước ta là một thị trường bia đầy tiềm năng, đây là một cơ hội lớn cho các nhà sản xuất bia ở Việt Nam nắm bắt và khai thác có hiệu quả. Với nhiệm vụ thiết kế nhà máy bia với năng suất 30 triệu lít bia/năm, em sẽ trình bày những hiểu biết, tính toán, thiết kế xây dựng một nhà máy bia của mình trong cuốn đồ án này. Rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô, bạn bè để kiến thức của em thêm hoàn thiện. Em xin chân thành cảm ơn.------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm------------------------------------------------------------------------------------------------------------CHƯƠNG 1 : LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT.I. Tình hình sản xuất, tiêu thụ bia trên thế giới.Đối với các nước công nghiệp phát triển, do đời sống kinh tế cao và do thị hiếu của người tiêu dùng nên bia từ lâu đã được xem như một thức uống giải khát thông dụng. Hiện nay trên thế giới có nhiều quốc gia sản xuất bia với sản lượng lớn, tới hàng tỷ lít mỗi năm như Mỹ, Trung Quốc, Đức,… Châu Á là một khu vực có số dân đông nhất thế giới, do vậy, đây là một khu vực đầy tiềm năng, một thị trường rộng lớn về bia. Theo số liệu thống kê, từ năm 94-98, mức tăng trưởng về sản lượng bia ở Indonexia là 11,2% / năm, Thái Lan là 10,4%/ năm, Malaixia là 10,3%/năm,…II. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam. Ngành bia là một ngành công nghiệp thực phẩm, sản xuất ra loại đồ uống có chất lượng phục vụ nhu cầu xã hội. Trong vòng 10 năm qua, ngành bia có tốc độ tăng trưởng nhanh, đáp ứng nhu cầu trong nước, thay thế phần nhập khẩu trước đây.Theo tài liệu của Bộ Công thương :Sản lượng :Năm 1987, sản lượng bia cả nước có 84,5 triệu lítNăm 1992, sản lượng bia cả nước lên 169 triệu lítNăm 1997, sản lượng bia cả nước lên 667 triệu lítNăm 1999-2000, sản lượng bia cả nước lên 1000 triệu lít.Mức tăng trưởng hàng năm:Năm 1991-1992 tăng bình quân 26,62%Năm 1993-1994 tăng bình quân 14,30%Năm 1995-1996 tăng bình quân 17,0%Năm 1997-1998 tăng bình quân 10,0%Năm 1999-2000 tăng bình quân 10,0% Ngành bia trong 10 năm qua đã tập trung đầu tư mạnh nhằm nâng tư công suất, tăng sản lượng và chất lượng sản phẩm. Ngành đã chú trọng đầu tư các dây chuyền, thiết bị hiện đại, tiên tiến, đồng bộ và có công nghệ tiên tiến trên thế giới. Tổng vốn đầu tư vào ngành bia là 5.499.287 triệu đồng với năng lực sản xuất lớn hơn 1000 triệu lít. Toàn quốc có 469 đơn vị, trong đó quốc doanh trung ương 2 đơn vị, liên ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm------------------------------------------------------------------------------------------------------------doanh và 100% vốn nước ngoài 6 đơn vị, quốc doanh địa phương và tư nhân có 461 đơn vị. Các nhà máy bia được phân bổ tại 49 tỉnh thành trên 64 tỉnh thành của cả nước, tập trung chủ yếu ở khu vực Đông Nam Bộ, đồng bằng Sông Hồng, Trung Bộ và Nam Trung Bộ. Các khu vực Tây Nguyên, đồng bằng Sông Cửu Long, trung du miền núi phía Bắc năng lực săn xuất bia ở mức thấp. Năng lực sản xuất bia tập trung chủ yếu tại những tỉnh thành phố trực thuộc trung ương như: Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 23,2% tổng năng lực sản xuất bia toàn quốc; Hà Nội: 13,44% ; Hải Phòng: 7,47% ; Hà Tây: 6,1% ; Tiền Giang: 3,79% ; Huế: 3,05% ; Đà Nẵng: 2,83%. Trong số các nhà máy bia hiện đang hoạt động có 19 nhà máy sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít/năm, 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu lít/năm, 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm. Về trình độ công nghệ, thiết bị, những nhà máy có năng suất trên 100 triệu lít/năm tại Việt Nam đều có thiết bị hiện đại, tiên tiến, được nhập khẩu từ các nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như: Đức, Mỹ, Ý,… Các nhà máy có năng suất trên 20 triệu lít/năm cho đến nay cũng đã được đầu tư chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến vào sản xuất. Các cơ sở còn lại với công suất thấp vẫn đang trong tình trạng thiết bị, công nghệ lạc hậu, yếu kém, không đạt yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm. Trước tình hình sản xuất, tiêu thụ bia hiện nay của Việt Nam và trong thời 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 đầu tư.- 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 và xuất khẩu.- Tập trung đầu tư chiều sâu nâng cao chất lượng các doanh nghiệp bia quốc doanh.III. Các điều kiện xây dựng nhà máy bia.------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm------------------------------------------------------------------------------------------------------------1. Địa điểm xây dựngTốt nhất là xây dựng tại khu công nghiệp vừa phù hợp với chính sách của nhà nước về việc xây mới và di chuyển các nhà máy ra ngoại vi thành phố, vừa là nơi có rất nhiều thuận lợi về giao thong, cơ sở hạ tầng, nguồn nhân lực, nguyên liệu, tiêu thụ,… 2. Nguồn nguyên liệu2.1. Malt Malt đại mạch có thể mua của nhà máy sản xuất malt ở khu công nghiệp Tiên Sơn-Bắc Ninh.2.2. Gạo Để hạ giá thành sản phẩm thì một trong những giải pháp quan trọng là dùng nguyên liệu thay thế là gạo, vì gạo có chứa nhiều tinh bột và ở nước ta lại rất sẵn có. Gạo có thể mua tại các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ, các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long. 3. Nấm menMen giống sử dụng là chủng nấm men Saccharomyces thuộc nhóm carlbergensis có khả năng lên men ở nhiệt độ cao và kết lắng tốt, có thể nhập ngoại hoặc mua của Viện Công nghiệp Thực phẩm, sau đó nuôi cấy và nhân giống tại nhà máy. 4. Nguồn nướcNước trong sản xuất bia là một trong những thành phần vô cùng quan trọn, ảnh hưởng lớn tới chất lượng bia, vì vậy đòi hỏi phải được xử lý đạt yêu cầu kỹ thuật trước khi đưa vào sử dụng. Nước có thể lấy từ nguồn do nhà máy nước cung cấp, đồng thời trong nhà máy bia phải xây dựng hệ thống xử lý nước từ nguồn nước giếng khoan. 5. Nguồn năng lượng 5.1. Nguồn điện Nhà máy sử dụng nguồn điện lưới quốc gia. Trong nhà máy có đặt một trạm biến thế, một máy phát điện để đề phòng các sự cố về điện.5.2. Nguồn nhiệt Được cấp từ lò hơi đặt trong nhà máy. Than dùng cho lò hơi mua tại công ty than.------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm------------------------------------------------------------------------------------------------------------5.3. Nguồn lạnh Nhà máy xây dựng hệ thống làm lạnh, chất trung gian tải lạnh là glycol để cung cấp cho các thiết bị cần làm lạnh. 6. Thiết bị Thiết bị của nhà máy nên nhập ngoại hệ thống thiết bị chiết rót, lọc khung bản tự động, và các thiết bị khác mua trong nước (của công ty Polyco,…) như hệ thống nồi nấu, thùng lên men,…CHƯƠNG 2 : CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆPhần thứ nhất : Chọn quy trình công nghệ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm------------------------------------------------------------------------------------------------------------A. Chọn nguyên liệuI . Malt đại mạchLà nguyên liệu chính cung cấp các chất cần thiết để tiến hành lên men, đồng thời góp phần tạo hương vị, tạo bọt cho bia thành phẩm.Tiêu chuẩn quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của malt là hoạt động của enzym amylaza, thể hiện rõ ở năng lực đường hóa. Ngoài ra còn có các chỉ tiêu về cảm quan, độ ẩm,… Các yêu cầu về chất lượng của malt là- Về cảm quan :+ Màu sắc : có màu vàng tươi, vỏ bóng, sạch.+ Kích thước hạt : đồng đều.+ Mùi, vị : có mùi thơm đặc trưng, vị ngọt dịu, không có mùi vị lạ.+ Độ sạch : không lẫn tạp chất. Tỷ lệ hạt gãy, vỡ tối đa là 0,5%; hạt không nảy mầm tối đa là 5%.- Về chỉ số cơ học :+ Dung trọng : 550-600g/l+ Trọng lượng khô tuyệt đối : 30-32g/1000 hạt.- Về thành phần hóa học :+ Độ ẩm : ≤ 7%+ Hoạt lực diastaza : 250-300K+ Thời gian đường hóa : khoảng 15 phút tại to = 70oC.+Chất hòa tan: ≥ 70% chất khô. II. Hoa Houblon.Là nguyên liệu chính thứ hai không thể thiếu được trong công nghệ sản xuất bia. Hoa Houblon tạo cho bia có vị đắng dễ chịu, hương thơm đặc trưng, làm cho bia ổn định, tạo và giữ bọt cho bia, đồng thời trong thành phần của hoa có chất sát khuẩn nên giúp làm tăng độ bền của bia.Trong sản xuất bia có thể dùng hoa Houblon dưới dạng : hoa viên và cao hoa.Hoa houblon cần bảo quản ở nơi khô ráo, nhiệt độ thấp và không có ánh sáng mặt trời. Khi bảo quản hàm ẩm tối đa là 10%, nhiệt độ nhỏ hơn 5oC. * Yêu cầu của hoa houblon:------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 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:- Nước: 10 ÷ 11%- Các chất đắng: 12 ÷ 21%- Xenluloza: 40 ÷ 50%- Các chất chứa nitơ: 15 ÷ 17%- Tinh dầu: 0,5 ÷ 5%- Các chất tro: 5 ÷ 8%- Polyphenol: 2 ÷ 5%- Các chất chiết không chứa nitơ: 27% 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.Cao hoa: hoa được trích ly bằng cồn hoặc CO2 để thu nhựa đắng và tinh dầu thơm, sau đó làm bay hơi dung môi. Trong quá trình tách dung môi này, phần lớn các tinh dầu thơm cũng bị mất theo. Cao hoa thu được nhớt và có màu xanh đậm, được bảo quản trong các hộp hoặc chai và rất bền trong quá trình bảo quản. III. Nước.Nước là một trong những nguyên liệu chính trong sản xuất bia, chiếm 87-90%. Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công nghệ và chất lượng thành phẩm sau này. Cụ thể như sau:- Nước dùng để sản xuất dịch đường : Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến quá trình hồ hóa, đường hóa. Ngoài ra các thành phần muối đi vào dịch đường ảnh hưởng đến mùi vị, tính chất của bia. Các bicacbonat và cacbonat trong nước sẽ hòa tan những chất đắng trong vỏ malt tạo vị đắng khó chịu cho dịch đường và bia, đặc biệt Na2CO3 và NaHCO3 hòa tan cả các chất chat của malt gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia.------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Nước dùng để rửa men và thiết bị : đòi hỏi phải sạch, không chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật, đặc biệt các vi sinh vật có ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình kỹ thuật sản xuất bia, không được chưa NH3 và các nitrit. Tốt nhất nên dùng nước có độ cứng thấp (0-50H) đến độ cứng trung bình (5-100H).Do đó, nước dùng trong sản xuất bia phải đạt những yêu cầu sau :- Độ cứng từ mềm đến trung bình.- Hàm lượng muối cacbonat không quá 50 mg/l.- Hàm lượng muối Mg2+ không quá 100 mg/l.- Hàm lượng muối clorua 75-150 mg/l.- Hàm lượng CaSO4 150-200 mg/l.- NH3 và muối NO2 không có.- Hàm lượng Ion Fe2+ không quá 0.3 mg/l,- Vi sinh vật không quá 100 tế bào /ml.Cần lưu ý một vài điểm nhạy cảm khi nước tiếp xúc với dịch đường, nấm men và bia:- Nước rửa bã cần phải điều chỉnh độ kiềm < 50 mg/l và độ pH = 6.5 để không chiết các chất không mong muốn từ bã. pH của dịch đường trước khi nấu phải là 5.4 để thu được dịch đường sau khi nấu có pH = 5.2.- Nước cọ rửa và rửa nấm men phải được tiệtr ùng, loại bỏ mùi vị lạ. IV. Nguyên liệu thay thế (Gạo). Yêu cầu:- Đồng nhất về màu sắc, kích thước, không có hạt mốc, mối mọt, mùi lạ.- Không có cát, sạn.- Độ ẩm : 12-14%- Độ hòa tan : 80-85%. V. Nấm men.Sử dụng nấm men thuộc họ Saccharomyceteae, chi Saccharomyces, hô hấp tùy tiện, nhiệt độ sinh trưởng và phát triển tối ưu của chúng là 20-20oC. Nấm men ngừng hoạt động ở to > 45oC nhưng chúng có khả năng chịu to thấp rất tốt, thậm chí đến -18o.Có hai chủng nấm men thường được sử dụng trong công nghệ sản xuất bia là:- Saccharomyces thuộc nhóm cerevisiae: nấm men lên men nổi. Đây là nấm ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ [...]... nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm 1.2 Nguyên tắc chiết bia vào bốc Quá trình chiết bia vào bốc dựa trên nguyên tắc chiết đẳng áp diễn ra theo 2 giai đoạn: - Thùng chứa được tạo áp suất đối kháng với không khí nén hoặc CO2 - Dòng bia tự chảy nhờ chênh lệch chiều cao khi đã có sự cân bằng áp suất 2 Hoàn thiện sản phẩm bia chai... nấu, mỗi mẻ 998 kg cho bia hơi hoặc 1219 kg cho bia chai Sau đó chuyển vào máy nghiền búa : có 6 búa, gồm 1 roto quay trên đó có lắp nhiều đĩa , trên các đĩa được lắp các lưỡi dao thép Khi Roto quay , lực va đập sẽ làm vỡ các hạt gạo, các hạt nghiền nhỏ sẽ lọt qua sàng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm ... tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm men thích nghi với điều kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao, phân bố chủ yếu ở lớp chất lòng trên bề mặt môi trường Khả năng kết lắng của chúng rất kém, trong suốt thời gian lên men và thậm chí khi quá trình đã kết thúc, tế bào nấm men vẫn nổi lơ lửng như vậy trong bia non - Saccharomyces... vải lọc có thể gỡ ra dễ dàng, vệ sinh máy đơn giản - Nhược điểm : + Mất nhiều thời gian vệ sinh trước và sau khi lọc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm + Phải thay thế vải lọc định kỳ 2.2 Lọc bằng máy lọc nến Máy lọc nến là một thiết bị hình trụ, đáy côn, đặt thẳng... Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm Độ thanh trùng : 19-23PU 4 Kiểm tra chai , dán nhãn và hoàn tất sản phẩm - Sau khi ra khỏi máy thanh trùng, chai đi qua máy soi , những chai không đảm bảo yêu cầu như : vỏ bẩn, bia đục,có chất lạ, chai sứt,…đều bị loại bỏ - Chai được thổi khô trước khi qua máy dán nhãn và được... thành phẩm Chiết bock Vệ sinh Boc k Xuất xưởng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm Phần thứ hai : MÔ TẢ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TRONG 1 MẺ SẢN XUẤT BIA I Phân xưởng nấu 1 Nghiền nguyên liệu 1.1 Nghiền malt - Mục đích : Phân nhỏ hạt malt thành nhiều mảnh nhỏ để khi đường... tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm bơm vào máy, bột trợ lọc sẽ phủ ở phía bên ngoài của các đĩa, bia trong được lọc qua các lớp bột trợ lọc và đi vào bên trong các đĩa và được gom vào đường dẫn giữa trục để đi ra ngoài Trong nhà máy, em chọn máy lọc khung bản để lọc trong bia 3 Quy trình tang trữ bia và bão hòa CO2 - Mục đích... vòng 30 phút và cứ 3 giờ phải sục khí một lần Sau một ngày thì chuyển sang thùng nhân giống cấp hai với điều kiện tương tự như thùng nhân giống cấp một Sau khoảng 24 đến 48 giờ thì bắt đầu dùng buồng đếm hồng cầu đếm nếu được trên 60 triệu tế bào/ml thì ta cho vào tank lên men với tỉ lệ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm. .. cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinh học, độ bền keo của bia Trong quá trình lên men phụ và tang trữ , bia đã được làm trong tự nhiên nhưng chưa đạt đến độ yêu cầu Màu đục của bia là do xác Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm nấm men, các hạt... Bão hoà CO2 đạt hàm lượng CO2 theo yêu cầu , hạn chế quá trình oxi hoá và bảo quản bia, đồng thời giúp bia ổn định trước khi đem chiết Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/ năm - Tiến hành : Bia sau khi lọc được bơm vào các tank và tiến hành bão hoà CO2, nhiệt độ bão hoà . Với nhiệm vụ thiết kế nhà máy bia với năng suất 30 triệu lít bia/ năm, em sẽ trình bày những hiểu biết, tính toán, thiết kế xây dựng một nhà máy bia của mình. 19 nhà máy sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít/ năm, 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu lít/ năm, 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu