Nghiên cứu thiết kế công nghệ và thiết bị hệ thống sản xuất bia không cồn

Mẫu 1a MẪU BÌA LUẬN VĂN CĨ IN CHỮ NHŨ VÀNG Khổ 210 x 297 mm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ VĂN TRƯỜNG VŨ VĂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ HỆ THỐNG SẢN XUẤT BIA KHÔNG CỒN KỸ THUẬT NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT NHIỆT 2014B Hà Nội – 2017 Mẫu 1b MẪU TRANG PHỤ BÌA LUẬN VĂN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ VĂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ HỆ THỐNG SẢN XUẤT BIA KHÔNG CỒN Chuyên ngành : Kỹ Thuật Nhiệt LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT NHIỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐINH VĂN THÀNH PGS.TS TRẦN GIA MỸ Hà Nội – 2017 LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn TS Đinh Văn Thành PGS.TS Trần Gia Mỹ tận tình hướng dẫn tơi thực hồn thành luận văn tốt nghiệp Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến công ty TNHH Cơ nhiệt điện lạnh Bách Khoa – POLYCO tạo điều kiện cho tơi tiếp cận thiết bị có quy mơ cơng nghiệp hỗ trợ trình chạy thử nghiệm thu, thu thập số liệu thí nghiệm đề tài Cảm ơn GS.TS Đinh Văn Thuận anh chị đồng nghiệp công ty giúp đỡ hiểu rõ thiết bị thiết lập mơ hình điều khiển, đặc biệt TS Nguyễn Thị Thanh Ngọc với kiến thức quý báu trình truyền nhiệt chuyển khối, yếu tố công nghệ tác động đến chất lượng bia thành phẩm Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè ln bên tơi động viên, cổ vũ tơi hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2017 Học viên Vũ Văn Trường Học viên: Vũ Văn Trường i LỜI CAM ĐOAN Bản luận văn thực hướng dẫn TS Đinh Văn Thành PGS.TS Trần Gia Mỹ Để hoàn thành luận văn này, ngồi tài liệu tham khảo liệt kê, tơi cam đoan khơng chép cơng trình nghiên cứu, sử dụng tài liệu mà chưa liệt kê Nếu sai phạm, tơi xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2017 Học viên Vũ Văn Trường Học viên: Vũ Văn Trường ii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẲT AFB Alcohol Free Beer LAB (Bia có độ cồn thấp) (Bia không cồn) ABV Alcohol By Volume Low Alcohol Beer SCC (Nồng độ cồn theo thể tích) Spinning Cone Column (Tháp tách chân khơng dạng nón quay) FFE Falling Film Evaporator RO (Thiết bị bốc màng rơi) HEX Heat Exchanger Reverse Osmosis (Thẩm thấu ngược) PLC (Thiết bị trao đổi nhiệt) Programmable Logic Controller (Bộ điểu khiển lập trình được) PHE Plate Heat Exchanger Aroma Các hợp chất hương thơm (Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bia tầm bản) P&ID Process and Instrument Ts Nhiệt độ sôi hl hl = 100 l = 0,1 m3 Diagram (Sơ đồ công nghệ thiết bị) bar bar = 105 Pa = 1.000 mbar = 100 kPa Học viên: Vũ Văn Trường iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Phân loại phương pháp sản xuất bia không cồn 10 Hình 1.2: Hệ thống sản xuất bia khơng cồn số nhà máy bia CHLB Đức [28] 14 Hình 1.3: Hệ thống sản xuất bia khơng cồn số nhà máy bia Đan Mạch [28] 14 Hình 2.1: Thí nghiệm xác định ảnh hưởng thông số vận hành đến chất lượng bia đầu 20 Hình 2.2: Phịng kiểm sốt chất lượng 21 Hình 2.3: Cấu trúc phịng kiểm nghiệm sản phẩm tiêu chí đánh giá 21 Hình 2.4: Thiết bị phân tích bia hãng Anton Paar model DMA 5000M 22 Hình 3.1: Hệ thống tách cồn sử dụng màng thẩm thấu 28 Hình 3.2: Thiết bị hóa màng mỏng có trục quay (Centritherm system) loại có tháp quay 35 Hình 3.3: Tháp nón xoay (SCC) loại có nhiều nón 36 Hình 3.4: Thiết bị bay màng rơi (FFE) 37 Hình 3.5: Sơ đồ khối hệ thống tách cồn 47 Hình 3.6: P&ID hệ thống 48 Hình 3.7: Sơ đồ khối tách cồn, ngưng tụ cồn 49 Hình 3.8: Sơ đồ khối thu hồi hương 49 Hình 3.9: Sơ đồ khối trao đổi nhiệt, khử khí, bốc chân khơng hồn thiện sản phẩm 50 Hình 3.10: Sơ đồ khối tách cồn 53 Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý tháp tách cồn thu gọn 54 Hình 3.12: Nhiệt độ sôi nước cồn áp suất khác 56 Hình 3.13: Nhiệt độ bia cấp vào tháp theo áp suất làm việc tháp khác 57 Hình 3.14: Bảng cài đặt giá trị cho khâu sản xuất 58 Hình 3.15: Quan hệ nhiệt độ thí nghiệm 60 Học viên: Vũ Văn Trường iv Hình 3.16: Biến thiên nồng độ cồn bia thành phẩm theo áp suất tách cồn 61 Hình 3.17: Xác định công thức gần hàm bậc 62 Hình 3.18: Xác định cơng thức gần hàm số mũ 62 Hình 3.19: Tương quan nhiệt độ thay đổi áp suất gia nhiệt 65 Hình 3.20: Biến thiên nồng đồ cồn bia thành phẩm theo áp suất gia nhiệt 67 Hình 3.21: Mơ biến thiên nồng độ cồn bia thành phẩm theo áp suất gia nhiệt 67 Hình 3.22: Các mơ-đun hệ thống DEALC 70 Hình 3.23: Các khối thực tế hệ thống DEALC 70 Hình 3.24: Biến thiên nồng độ cồn bia thành phẩm thay đổi áp suất chưng cất 72 Hình 4.1: Sơ đồ khối cơng nghệ hệ thống sản xuất bia khơng cồn 75 Hình 4.2: Sơ đồ khối điều khiển hệ thống 76 Hình 4.3: Điều khiển cho thông số x1 82 Hình 4.4: Điều khiển thơng số x2 82 Hình 4.5: Màn hình điều khiển hệ thống 88 Hình 4.6: Màn hình cài đặt giá trị hệ thống 89 Hình 4.7: Sơ đồ thiết bị trao đổi nhiệt H1, H2 91 Hình 4.8: Sơ đồ thiết bị trao đổi nhiệt H3 92 Hình 4.9: Mơ hình thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm E2 E4 93 Hình 4.10: Kết tính hiệu kinh tế dự án 98 Học viên: Vũ Văn Trường v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Giá trị dinh dưỡng 356 g bia (1 lon) Bảng 3.1: So sánh chất lượng bia không cồn tạo phương pháp sử dụng màng lọc với bia ban đầu [5,22] 27 Bảng 3.2: So sánh đặc tính bia ban đầu với bia tách cồn phương pháp tách cồn chân không 33 Bảng 3.3: So sánh thay đổi đặc tính bia khơng cồn với bia có cồn tương ứng sản xuất phương pháp khác 40 Bảng 3.4: Ưu nhược điểm phương pháp sản xuất bia không cồn nhiệt màng RO 44 Bảng 3.5: Lựa chọn công suất hệ tách cồn 46 Bảng 3.6: Kết phân tích bia khơng cồn [32] 52 Bảng 3.7: Chi phí vận hành hệ thống 2,000 lít/ 52 Bảng 3.8: Yêu cầu hệ thống 52 Bảng 3.9: Nhiệt độ sôi nước cồn áp suất khác 55 Bảng 3.10: Nhiệt độ sôi áp suất khí cấu tử thơm bia [46] 57 Bảng 3.11 Giá trị biến khảo sát thí nghiệm 59 Bảng 3.12 Quan hệ nhiệt độ hoạt động với áp suất chưng cất 59 Bảng 3.13: Nồng độ cồn bia thành phẩm ứng với áp suất tách cồn khác (y1) 60 Bảng 3.14: Cảm nhận cảm quan bia thành phẩm (y2) 61 Bảng 3.15: Tương quan nhiệt độ thay đổi áp suất cấp 65 Bảng 3.16: Kết thí nghiệm 66 Bảng 3.17: Giá trị thực nghiệm cho chất lượng bia tốt 69 Bảng 3.18: Hàm lượng aroma bia trước sau tách cồn 73 Bảng 3.19: Các thông số bia qua giai đoạn hệ khử cồn 73 Bảng 4.1: Điều khiển hòa trộn CO2 trao đổi nhiệt 76 Bảng 4.2: Điều khiển khối khử khí thu hồi CO2 77 Học viên: Vũ Văn Trường vi Bảng 4.3: Điều khiển khối tách cồn, ngưng tụ cồn 78 Bảng 4.4: Quy trình điều khiển van 80 Bảng 4.5: Lựa chọn bơm 83 Bảng 4.6: Lựa chọn van 84 Bảng 4.7: Lựa chọn sensor 84 Bảng 4.8: Cân sản phẩm hệ thống sản xuất bia không cồn 90 Bảng 4.9: Tính tốn cơng suất thiết bị trao đổi nhiệt 92 Bảng 4.10: Tính tốn cơng suất thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 94 Bảng 4.11: Tiêu thụ lượng hệ thống 95 Bảng 4.12: So sánh tiêu thụ lượng với hệ thống khác 96 Bảng 4.13: Hiệu tiết kiệm lượng 97 Học viên: Vũ Văn Trường vii MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý thực đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bia không cồn 1.1.1 Giới thiệu chung bia 1.1.2 Bia không cồn 1.2 Thị trường tiêu thụ 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Tiềm tiêu thụ bia không cồn Việt Nam 1.3 Các phương pháp công nghệ sản xuất bia không cồn giới 1.3.1 Phương pháp hạn chế tạo thành đường có khả lên men q trình đường hóa 10 1.3.2 Phương pháp hạn chế tạo thành cồn trình lên men 10 1.3.3 Phương pháp loại bỏ cồn từ dịch bia sau trình lên men hồn tồn11 1.3.4 Phương pháp cơng nghệ sản xuất bia không cồn số nhà máy bia Thế giới 14 1.4 Lựa chọn công nghệ công suất đầu tư sản xuất bia không cồn phù hợp Việt Nam 15 CHƯƠNG - CÁC NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM 18 2.1 Lựa chọn công nghệ 18 2.2 Xác định ảnh hưởng thông số vận hành đến chất lượng bia không cồn thành phẩm 18 2.2.1 Xác định nhiệm vụ thực nghiệm 18 2.2.2 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 20 2.3 Điều khiển, định mức tiêu hao lượng, hiệu kinh tế 22 CHƯƠNG - CÔNG NGHỆ VÀ THÔNG SỐ VẬN HÀNH 24 Học viên: Vũ Văn Trường viii 4.2 Thiết bị sản xuất, cân lượng 4.2.1 Thiết bị trao đổi nhiệt, sử dụng lượng Cân sản phẩm cho công suất tối đa hệ thống 1.000 l/h thể bảng 4.8 Dựa vào cân sản phẩm để tính tốn cơng suất u cầu cho thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng hệ thống Bảng 4.8: Cân sản phẩm hệ thống sản xuất bia không cồn STT Lưu lượng bia vào Nội dung Nồng độ cồn ban đầu 10 11 12 13 Nồng độ cồn đầu Khối lượng riêng nước 0C [40] Khối lượng riêng cồn 0C [40] Tổn thất Nồng độ cồn cồn thu hồi Lưu lượng bia Khối lượng cồn có bia ban đầu Lưu lượng cồn thành phẩm Khối lượng nước có dung dịch cồn Lưu lượng nước khí cần cung cấp Khối lượng riêng dung dịch cồn (tính tốn) Khối lượng riêng dung dịch cồn (theo chuyên gia hãng) 13 Đơn vị l % ABV % kg/l kg/l % %ABV l l l l l g/l Giá trị 1.000 0,05% 1,000 0,787 5% 80% 950 49,5 61,875 12,375 12,375 0,830 g/l 0,880 5% Hệ thống tách cồn sử dụng hai loại thiết bị trao đổi nhiệt trao đổi nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm (shell and tube) - Trao đổi nhiệt bản: trao đổi nhiệt hai chất lỏng - Trao đổi nhiệt ống chùm: thiết bị bay ngưng tụ Nhiệm vụ cụ thể cho hệ thống trao đổi nhiệt sau: - H1: Trao đổi nhiệt bia sau trùng với bia thành có cồn nhằm gia nhiệt cho bia đầu vào trước vào thiết bị đuổi CO2 sau tháp tách cồn, hạ nhiệt phần cho bia sau trùng Học viên: Vũ Văn Trường 90 - H2: Bia không cồn sau qua H1, hạ nhiệt độ bão hịa CO2 sau đến H2 dùng glycol để hạ đến nhiệt độ bảo quản bia - H3: Dùng glycol làm lạnh dung dịch aroma tuần hoàn tháp thu hồi Aroma hỗn hợp chất dễ bay tách q trình khử khí CO2, cần trì dung dịch nhiệt độ thấp để tăng độ hịa tan chất khí Tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt cho hệ thống dựa lưu lượng tối đa thiết kế (1.000 l/h), hỗn hợp bia coi có 95% nước 5% cồn theo thể tích, aroma coi có nhiệt dung riêng nước Sơ đồ tra đổi nhiệt trình bày hình 4.7 4.8 Hình 4.7: Sơ đồ thiết bị trao đổi nhiệt H1, H2 Học viên: Vũ Văn Trường 91 Hình 4.8: Sơ đồ thiết bị trao đổi nhiệt H3 Tính tốn cơng suất trao đổi nhiệt thiết bị bảng 4.9 đây: Bảng 4.9: Tính tốn cơng suất thiết bị trao đổi nhiệt bản l/h kg/l Chất lưu Bia không cồn 1.000 kJ/kg.K 2,44 2,44 kJ/kg.K 4,18 4,18 kJ/kg.K C C kW 4,09 50 50,03 4,09 46 -50,03 Chất lưu Glycol 20% 1.000 Chất lưu Bia 1.000 2,44 4,18 4,09 3,41 H1_Bia vào bia Đại lượng Lưu lượng Khối lượng riêng Nhiệt dung riêng cồn [41] Nhiệt dung riêng nước [41] Nhiệt dung riêng chất lưu Nhiệt độ vào Nhiệt độ Công suất trao đổi nhiệt Đơn vị H2_Bia glycol Đại lượng Đơn vị Lưu lượng l/h Khối lượng riêng kg/l Nhiệt dung riêng cồn kJ/kg.K Nhiệt dung riêng nước kJ/kg.K Nhiệt dung riêng [39] kJ/kg.K Nhiệt độ vào C Nhiệt độ C Công suất trao đổi nhiệt kW Học viên: Vũ Văn Trường 92 4,01 -2 -3,34 Chất lưu Bia có cồn 1.000 Bảng 4.9: Tính tốn cơng suất thiết bị trao đổi nhiệt bản (tiếp theo) H3_Glycol Aroma Chất lưu Chất lưu Đại lượng Đơn vị Glycol 20% Aroma Lưu lượng l/h 4000 1500 Khối lượng riêng kg/l 1 Nhiệt dung riêng [39] kJ/kg.K 4,01 4,18 Nhiệt độ vào C -2 25 Nhiệt độ C 5,8 Công suất trao đổi nhiệt kW -34,78 34,83 Tên thiết bị Cơng suất tính tốn (kW) Cơng suất lựa chọn (kW) H1 50,03 50,05 H2 3,41 3,45 H3 34,83 34,84 Thơng số, thiết kế khí chi tiết ba thiết bị trao đổi nhiệt trình bày kỹ phụ lục Hình 4.9: Mơ hình thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm E2 E4 Học viên: Vũ Văn Trường 93 - Thiết bị E2 dùng dung dịch glycol lạnh để ngưng tụ cồn thu từ tháp tách cồn dạng lỏng, sau bơm bồn chứa cồn thành phẩm - Thiết bị E1 dùng nước có áp suất thấp, khoảng 170 mbar, tương ứng với nhiệt độ 560C để tiệt trùng bia sau khử cồn Tại diễn hai trình: Nâng nhiệt độ bia từ 45 lên 500C, sau phần bia hóa làm đuổi cồn, theo hãng sản xuất lượng lớn cần theo thiết kế 50 l/h Dựa vào bảng cân sản phẩm điều kiện trên, cơng suất E2, E4 tính tốn bảng Bảng 4.10: Tính tốn cơng suất thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm E2_Thiết bị ngưng tụ cồn Đại lượng Đơn vị Lưu lượng l/h Khối lượng riêng [40] kg/l Nhiệt dung riêng [41] kJ/kg.K Nhiệt độ vào C Nhiệt độ C Nhiệt dung riêng cồn kJ/kg.K [41] Nhiệt dung riêng nước kJ/kg.K [41] Nhiệt dung riêng dung dịch kJ/kg.K Nhiệt ẩn ngưng tụ nước kJ/kg Nhiệt ẩn ngưng tụ cồn kJ/kg Nhiệt ẩn ngưng tụ dung kJ/kg dịch Công suất trao đổi nhiệt kW Học viên: Vũ Văn Trường 94 Chất lưu Glycol 20% 2739,69 4,01 -2 Chất lưu Hơi cồn 65 0,88 4,18 50 50 2,44 4,18 2,79 2382 846 1153,2 18,32 18,32 Bảng 4.10: Tính tốn cơng suất thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm (tiếp theo) E4_Thiết bị bay Đại lượng Chất lưu Chất lưu Hơi nước Bia không cồn Đơn vị Lưu lượng l/h 950 Khối lượng riêng kg/l Lưu lượng khối lượng kg/h Nhiệt dung riêng [41] kJ/kg.K 58,98 950 4,18 Nhiệt độ vào C 45 Nhiệt độ C 50 Lượng nước bay kg/h 50 Nhiệt ẩn ngưng tụ [44] kJ/kg 2366 2394 Công suất trao đổi nhiệt kW 38,77 38,77 4.2.2 Tiêu thụ lượng a Định mức tiêu hao lượng Năng lượng yếu tố cấu thành phí sản xuất sản phẩm Dưới bảng tiêu thụ lượng dựa sở tính tốn sơ phần yêu cầu cung cấp lượng hệ thống khuyến nghị tài liệu thiết kế nhà sản xuất [95] Bảng 4.11: Tiêu thụ lượng hệ thống Loại lượng sử dụng Glycol cấp - 20C, hồi 40C Hơi cấp, bar trở lên Nước khí Nước làm mát Điện Đơn vị Cơng suất Cơng tối đa suất tính Giá trị toán tối đa tương ứng kW kW m3/h 14 93,63 56,56 kg/h 150 87,83 38,77 l/h l/h 100 1.000 n/a n/a n/a n/a kW 25 25 20,35 Học viên: Vũ Văn Trường 95 Giải thích Thiết bị sử dụng: H2, H3, E2 Thiết bị sử dụng: E4 Do tính cơng suất bơm Có chênh lệch giá trị tiêu thụ tính tốn giá trị tối đa mà nhà sản xuất khuyến nghị Do đó, giá trị tối đa lớn lấy làm để thiết kế nguồn cấp Với công suất 1.000 l/h, định mức tiêu hao lượng tối đa cho lít sản phẩm hệ thống sử dụng nghiên cứu là: 0,094 kWh lạnh; 0,15 kg tương ứng với 0,088 kWh nhiệt năng; 0,025 kWh điện; 0,1 lít nước khí; lít nước làm mát Bảng 4.12: So sánh tiêu thụ lượng với hệ thống khác Đại lượng Cơng suất l/h Hệ thống thí nghiệm (Schmidt) [32] Hệ thống Alfa Laval [27] Định mức tiêu hao lượng lít bia sản phẩm Điện Làm Nước Nước Hơi nước lạnh khí làm mát kg kWh kWh l l 1.000 0,15 1.500 0,213 0,025 0,094 0,168 0,1 8,467 Hãng Alfa Laval công bố số liệu chạy thực nghiệm với hệ thống tách cồn công suất 1.500 l/h, nồng độ cồn đầu vào 5,5 % ABV, đầu 0,1% ABV Định mức tính lít sản phẩm là: 0,213 kg hơi; 8,467 lít nước (tất loại); 0,168 kWh điện làm lạnh Kết bảng 4.12 cho thấy hệ thống sử dụng thí nghiệm có hiệu suất lượng cao so với hệ thống có suất tương tự hãng khác Định mức tiêu hao lượng chênh lệch không nhiều mà khác biệt lớn lượng nước tiêu thụ, định mức tương đồng với báo cáo tiêu thụ lượng mục 3.1.4 đề cập b Tính tiết kiệm lượng hệ thống Trong hệ thống tiến hành thí nghiệm áp dụng tiết kiệm lượng qua tận dụng nhiệt từ bia không cồn sau trùng để gia nhiệt cho bia có cồn đầu vào (hình 4.7) thiết bị H1 Nếu khơng sử dụng thiết bị này, tốn nhiệt lượng để nâng nhiệt độ bia cấp vào lượng làm lạnh để hạ nhiệt bia Học viên: Vũ Văn Trường 96 sau trùng, định mức tiêu thụ lượng lạnh cao lượt 50,75% 53,22% so với hệ thống Bảng 4.13: Hiệu quả tiết kiệm lượng Đại lượng Đơn vị Công suất nhiệt kW Công suất điện kW Năng lượng tiêu kg Tính cho tốn so với Giá trị tương ứng l sản phẩm hệ thống thí nghiệm 0,0761 50,03 0,0211 50,75% (kg hơi) 0,0500 50,03 n/a 53,22% (kWh) 4.3 Hiệu kinh tế việc đầu tư hệ thống sản xuất bia không cồn Bia không cồn có nhiều lợi ích với sức khỏe giảm thiểu tác hại rượu bia lên người uống, cần nhân rộng sản xuất dịng bia Về khía cạnh kinh tế, chủ đầu tư đặc biệt quan tâm đến sức tiêu thụ sản phẩm lợi nhuận từ sản phẩm Sau hệ thống triển khai nhà máy bia Sài Gịn – Hồng Quỳnh, người tiêu dùng có phản ứng tích cực với bia khơng cồn Tiềm phát triển lớn thị trường miền Bắc sở để Tổng cơng ty Bia – Rượu – NGK Sài Gòn đầu tư hệ thống tương tự nhà máy bia Sài Gòn – Phủ Lý Dưới phân tích hiệu kinh tế với liệu cung cấp công ty POLYCO [31] 4.3.1 Đầu tư ban đầu Dưới chi phí đầu tư ban đầu chi phí nhân cơng vận hành hệ thống: ● Ngun vật liệu chính: Giá mua trung bình nguyên vật liệu năm 2014 ● Giá nhiên liệu, lượng tính theo giá thị trường năm 2014 ● Tổng số lao động cho dây chuyển sản xuất bia không cồn: 07 người ● Mức lương bình quân: 8.000.000 đồng/ tháng ● Tài sản, mặt sẵn có nhà máy ● Cơ cấu sản phẩm: triệu lít bia đóng lon loại 330 ml/ năm ● Phương pháp tính khấu hao: khấu hao Học viên: Vũ Văn Trường 97 VỐN ĐẦU TƯ CHO DỰ ÁN * TỔNG GIÁ TRỊ THIẾT BỊ (VNĐ): 22.370.000.000 * CHI PHÍ XÂY DỰNG CƠ BẢN (VNĐ): * TỔNG GIÁ TRỊ THIẾT BỊ VÀ XÂY DỰNG (VNĐ): 130.000.000 22.500.000.000 4.3.2 Thời gian hồn vốn Dự án có mức đầu tư ban đầu 22,5 tỉ đồng, thời gian hoàn vốn năm 10 tháng kể tử đưa vào hoạt động Dưới tính tốn kinh tế cho năm đầu hoạt động dự án, chi phí hiệu chi tiết thể phụ lục Hình 4.10: Kết quả tính hiệu quả kinh tế dự án Học viên: Vũ Văn Trường 98 CHƯƠNG - CÁC KẾT QUẢ THU ĐƯỢC VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 5.1 Kết Luận văn phương pháp pháp phân tích thực nghiệm đưa kết sau đây: a Lựa chọn hệ thống tách cồn chưng cất môi trường chân không, công suất lựa chọn 750 đến 1.000 l/h phù hợp với sở hạ tầng quy mô nhà máy bia Việt Nam mà không yêu cầu thay đổi hệ thống có sẵn nhà máy b Phân tích hệ thống, xác định hai yếu tố công nghệ áp suất tách cồn, áp suất gia nhiệt ảnh hưởng đến hai yếu tố bia đầu nồng độ cồn sản phẩm, tính chất cảm quan sản phẩm Từ kết thực nghiệm xây dựng hàm số quan hệ nồng độ cồn bia theo yếu tố cơng nghệ Có thể cố định thơng số, điều chỉnh thơng số cịn lại để đạt nồng độ cồn mong muốn - Tại áp suất gia nhiệt x2=157 mbar, áp suất tách cồn 110 ≤ x1≤ 125, mbar cho sản phẩm bia không cồn với mùi hương gần giống bia có ban 18 8,126 đầu Hàm số quan hệ: y  4.10 x - Tương tự, áp suất tách cồn x1=110 mbar, áp suất cấp phù hợp 150 ≤ x2≤ 173, mbar Hàm số quan hệ: y  0,0002x  0,0747x  7,3254 c Xây dựng mơ hình điều khiển trì ổn định hai thơng số cơng nghệ toàn hệ thống sản xuất bia khơng cồn d Định mức lượng tối đa tính lít sản phẩm là: 0,15 kg hơi; 0,025 kWh điện; 0,094 kWh làm lạnh; 0,1 l nước khử khí; l nước làm mát Nếu khơng áp dụng tiết kiệm lượng, định mức sử dụng hơi, làm lạnh tăng thêm 50% 53% e Chi phí đầu tư ban đầu dự án 22,5 tỷ đồng, thời gian hoàn vốn năm 10 tháng kể từ ngày đưa vào sử dụng Học viên: Vũ Văn Trường 99 5.2 Hướng nghiên Sản phẩm từ hệ thống tách cồn chân không đáp ứng nồng độ cồn cho phép giữ mùi hương bia ban đầu Để nâng cao chất lượng sản phẩm, việc cần làm là: - Cải thiện vị bia, giảm vị chua - Tăng cường mùi hương bia Học viên: Vũ Văn Trường 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Anh [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] A.J Craig (1991), "Counter-current gas-liquid contacting device", US patent US 4995945 Anglerot, D., (1994), "Process of making alcohol-free beer and beer aroma concentrates", US Patent 5308,631 API Schmidt-Bretten (2004), Sigmatec Dealcoholization System, Nr 372e, 10/2004 (downloaded 20.07.10) Attenborough, W.M (1988), "Evaluation of processes for the production of low- and non-alcohol beer", Ferment (2), 40–44 Badcock, R.J., Benwell, R.A., Gray, C., 1994, "An evaluation of spinning cone column technology for low alcohol beer production", Proceedings of the 23rd Convention – Institute of Brewing (Asia Pacific Section), Sydney, Australia Bamforth, C.W (2002), "Nutritional aspects of beer – a review", Nutrition Research 22 (1/2), 227–237 Bart Vanderhaegen (2001), "Low alcohol or alcohol free beer and method for producing it", European patent application, EP 2385100 A1 Craig, A.J.M., (1986), "Gas–liquid contacting device", European Patent 191 625 A2 Gresch, W., (1991), "Process for the production of dealcoholized beverages, as well as a unit and device for performing the process", US Patent 5014,612 Kavanagh, T.E., Clarke, B.J., Gee, P.S., Miles, M., Nicholson, B.N (1991), "Volatile flavor compounds in low alcohol beers", Technical Quarterly – Master Brewers Association of the Americas 28 (3), 111–118 Koerner, R., (1996), "Returning aroma compounds removed during thermal dealcoholization of beverages", European Patent 713 911 A2 Magalhaes Mendes, A.M., Palma Madeira, L.M., Dias Catarino, M (2008), "Process for enriching the aroma profile of a dealcoholized beverage", PCT International Patent Application WO, 2008/099325 A2 Margarida Dias Catarino (2010), "Production of non-alcoholic beer with reincorporation of of original aroma compounds", Dissertation to obtain the degree of Doctor of Philosophy inChemical and Biological Engineering, University of Porto, Portugal Matson, S.L (1987), "Production of low-ethanol beverages by membrane extraction", PCT International Patent Application WO 87/02380 Học viên: Vũ Văn Trường 101 [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] Mehta, G.D (1982), "Comparison of membrane processes with distillation for alcohol/ water separation", Journal of Membrane Science 12, 1–26 Montanari, L., Marconi, O., Mayer, H., Fantozzi, P (2009), "Production of alcohol-free beer", Beer in Health and Disease Prevention, Elsevier Inc., Burlington, MA, 61–75 Moreira da Silva, P., De Wit, B (2008), "Spinning cone column distillation – innovative technology for beer dealcoholisation", Cerevisia 33 (2), 91– 95 Mukamal, K.J., Rimm, E.B (2008), "Alcohol consumption: risks and benefits", Current Atherosclerosis Reports 10 (6), 536–543 Narziss, L., Back, W., Stich, S., (1993), "Alcohol removal from beer by countercurrent distillation in combination with rectification", Brauwelt 133 (38), 1806–1820 Regan, J., (1990), "Production of alcohol-free and low alcohol beers by vacuum distillation and dialysis", Ferment (4), 235–237 Stein, W., (1993), "Dealcoholization of beer", Technical Quarterly – Master Brewers Association of the Americas 30 (2), 54–57 Tomáš Brányik, Daniel P Silva , Martin Baszczynˇski , Radek Lehnert , João B Almeida e Silva (2012), "A review of methods of low alcohol and alcohol free beer production", Journal of Food Engineering, Volume 108, Issue 4, Pages 493-506 W.Kunze, (1999), "Technology Brewing and Malting", VBL, Berlin Zufall, C., Wackerbauer, K (2000), "Process engineering parameters for the dealcoholization of beer by means of falling film evaporation and its influence on beer quality", Monatsschrift fuer Brauwissenschaft 53 (7/ 8), 124–137 Zufall, C., Wackerbauer, K (2000), "The dealcoholization of beer by dialysis – influencing beer quality by process engineering", Monatsschrift fuer Brauwissenschaft 53 (9/10), 164–179 Zürcher, A., Jakob, M., Back, W (2000), "Improvements in flavor and [26] colloidal stability of alcohol free beers", In: Proceedings of the European Brewing Convention Congress, Prague, Czech Republic Tài liệu tiếng Việt Alfa Laval Co., Ltd (2017), Tài liệu thuyết minh hệ thống sản xuất bia không cồn GS.TS Đinh Văn Thuận, TS Đinh Văn Thành, Ths Nguyễn Thị Thanh [28] Ngọc (2015), "Lựa chọn công nghệ công suất sản xuất bia không cồn Việt Nam", Công ty TNHH Cơ nhiệt Điện lạnh Bách Khoa – POLYCO [27] Học viên: Vũ Văn Trường 102 GS.TS Đinh Văn Thuận, TS Đinh Văn Thành, Ths Nguyễn Thị Thanh Ngọc (2015), "Sản xuất bia không cồn VN mang thương hiệu [29] bia không cồn Sagota", Công ty TNHH Cơ nhiệt Điện lạnh Bách Khoa – POLYCO GS.TS Đinh Văn Thuận, TS Đinh Văn Thành, Ths Nguyễn Thị Thanh [30] Ngọc (2015), "Tiềm sản xuất bia không cồn Việt Nam", Công ty TNHH Cơ nhiệt Điện lạnh Bách Khoa – POLYCO [31] POLYCO Co., Ltd (2015), Thuyết minh dự án lắp đặt hệ thống sản xuất bia không cồn nhà máy bia Sài Gòn - Phủ Lý [32] SIGMATEC - API Heat Transfer Co., Ltd (2014), Tài liệu kỹ thuật hệ thống sản xuất bia không cồn [33] Vinaresearch.net (2014), Khảo sát thói quen uống bia người Việt, New Released, số 11020120306127 Tham khảo internet [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] http://en.wikipedia.org/wiki/Low-alcohol_beer http://nutritiondata.self.com/facts/beverages/3827/3 http://www.alcoholfree.co.uk/what-meant-alcoholfree-a-5.html http://www.apischmidt-bretten.de/us/prod_sys_sigmatec.php http://www.engineeringtoolbox.com/fluids-evaporation-latent-heatd_147.html http://www.engineeringtoolbox.com/propylene-glycol-d_363.html http://www.engineeringtoolbox.com/specific-gravity-liquids-d_336.html http://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-capacity-d_391.html http://www.mintel.com/press-centre/food-and-drink/lightweight-lagereuropeans-embrace-the-non-alcoholic-beer-boom http://www.partyman.se/boiling-point-calculator/ http://www.peacesoftware.de/einigewerte/wasser_dampf_e.html https://en.wikipedia.org/wiki/Beer https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov Học viên: Vũ Văn Trường 103 PHỤ LỤC Luận văn bao gồm phụ lục sau đây: PL Bảng tính hiệu kinh tế PL Chi tiết thiết bị trao đổi nhiệt PL P&ID đầy đủ layout PL Bản vẽ khí Học viên: Vũ Văn Trường 104 ... pháp công nghệ sản xuất bia không cồn giới Để đưa phân tích lựa chọn hợp lý phương pháp công nghệ sản xuất bia không cồn Việt Nam, luận văn tiến hành tìm hiểu nghiên cứu phương pháp công nghệ sản. .. phương pháp sản xuất bia không cồn 10 Hình 1.2: Hệ thống sản xuất bia không cồn số nhà máy bia CHLB Đức [28] 14 Hình 1.3: Hệ thống sản xuất bia không cồn số nhà máy bia Đan Mạch... quy mô công nghiệp [28] Học viên: Vũ Văn Trường 13 1.3.4 Phương pháp công nghệ sản xuất bia không cồn số nhà máy bia Thế giới a Phương pháp công nghệ sản xuất bia không cồn số nhà máy bia CHLB