Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm năng lượng cho hệ thống thiết bị nhà nấu bia

Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm năng lượng cho hệ thống thiết bị nhà nấu bia

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với việc gia tăng dân số và nền kinh tế phát triển đến chóng mặt tạicác nước đang phát triển thì mức độ tiêu thụ năng lượng tại các quốc gia nàycũng đang tăng mạnh Tuy nhiên nếu xét từ khía cạnh hiệu quả của việc sửdụng năng lượng, thì do kĩ thuật và công nghệ của các nước này còn thua xaso với các nước phát triển, nên năng lượng tiêu phí một cách vô ích rất nhiều.Vì vậy, nếu cứ để nguyên tình trạng tiêu thụ năng lượng một cách quá đà nhưhiện nay thì chẳng mấy chốc sẽ xảy ra tình trạng cung không đủ cầu

Chính vì thế cho nên việc sử dụng năng lượng một cách hiệu quả và tiếtkiệm là một vấn đề rất được các nước quan tâm nghiên cứu Hiện nay tạinhiều nơi trên thế giới, đã nghiên cứu và triển khai nhiều chương trình tiếtkiệm năng lượng cho các ngành công nghiệp nói chung, đặc biệt là ngànhcông nghiệp sản xuất bia nói riêng và đã thu được nhiều kết quả rất khả quan.Cụ thể như ở Nhật, Đức là một trong những quốc gia đã tiến hành ngiên cứuvà áp dụng rất thành công các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong các nhàmáy bia Ví dụ như nhà máy bia KIRIN của Nhật Bản với công suất 290 triệulít/năm (năm 2000), là nhà máy bia có trang bị hệ thống tiết kiệm năng lượngrất hiện đại, có mức tiêu thụ hơi chỉ là: 231,7 kg/KLBia/năm.

Ở Việt Nam đây cũng là một quốc sách trong rất nhiều ngành côngnghiệp khác nhau, đặc biệt là trong công nghệ sản xuất bia Đây là điều hếtsức thiết thực và cấp bách mà các nhà máy bia cần phải quan tâm nghiên cứuđể giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm Nhất là trong bối cảnh nhưhiện nay, sự biến động giá cả của các mặt hàng nguyên, nhiên, vật liệu mà đặcbiệt là trong thị trường năng lượng trên thế giới, cũng như chính sách về giábán điện sản xuất thì việc tiết kiêm năng lượng lại càng trở nên cần thiết hơnbao giờ hết, có tính chất sống còn đối với các doanh nghiệp

Mặt khác hiện nay, đa số các nhà máy bia của ta đang hoạt động theocông nghệ và thiết bị cũ kĩ nên chi phí sản xuất cao, khả năng cạnh tranh kém.Vì vậy việc cải tiến thiết bị, đưa công nghệ mới vào nhằm mục đích tiết kiệmnăng lượng để hạ giá thành sản phẩm, nâng cao khả năng cạnh tranh là việclàm rất cần thiết nhất là khi Việt Nam đang trong quá trình hội nhập và gianhập WTO Hơn nữa hiện nay ở Việt Nam chưa có một đơn vị nào giải quyếtvấn đề tiết kiệm năng lượng nói chung và năng lượng nhiệt trong nhà máy bianói riêng một cách bài bản

Chính vì vậy bản luận văn tốt nghiệp này của em với nội dung “Nghiên

cứu thiết kế hộ thống tiết kiệm năng lượng cho hệ thống thiết bị nhà nấubia”, với hi vọng sẽ phần nào đó đáp ứng được nhu cầu hết sức cấp thiết trên.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu sơ lược về ngành công nghệ sản xuất bia trên thế giới

Ngành công nghiệp sản xuất bia, có lịch sử phát triển lâu đời Lịch sử đãchứng minh rằng, cách đây 5000 năm, chính người Sumérien và ngườiAssyrien là những cư dân đầu tiên biết làm ra và sử dụng một loại đồ uống lênmen từ các hạt ngũ cốc nảy mầm và được người Hy Lạp gọi là beer Đến thế

kỷ XIX, cùng với việc xuất bản các nghiên cứu về bia của Louis Paster, thay

vì sản xuất bia thủ công, con người đã tạo ra một ngành sản xuất công nghiệpvà ngành khoa học nghiên cứu về loại đồ uống này trên phạm vi toàn thế giới.Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật hiện đại, đã có rất nhiềucông trình nghiên cứu của các tác giả trên thế giới, góp phần không nhỏ vàoviệc làm cho ngành công nghiệp này ngày càng phát triển lớn mạnh Cho đếnngày nay, bia đã trở thành một loại đồ uống không thể thiếu được trong cuộcsống của con người hiện đại do bia là loại đồ uống giàu dinh dưỡng, có độcồn thấp với hương thơm đặc trưng của malt đại mạch, hoa houblon và cácsản phẩm tạo ra trong quá trình lên men

Nhà máy bia đầu tiên trên thế giới được xây dựng tại Đức năm 1040, vàngay tại thời điểm đó, bia đã trở thành thức uống rất được ưa chuộng ở cácnước Châu Âu khác như: Tiệp Khắc, Đan Mạch, Pháp ) Hiện nay, ngànhcông nghiệp bia phát triển rất nhanh, đem lại nguồn thu nhập tương đối caocho ngành kinh doanh bia và các dịch vụ, sản phẩm phụ đi kèm

Một số nước Châu Âu có khí hậu lạnh, nhưng lại là khu vực có truyềnthống sản xuất bia, ngành công nghiệp bia ở khu vực này phát triển rất mạnh,tiêu biểu là nhu cầu tiêu thụ bia của một số nước trong khu vực rất cao so vớitiêu thụ bia trên thế giới, thống kê bình quân mức tiêu thụ bia hiện nay ở một

số nước Châu Âu: Cộng hòa Séc 160 lít/người/năm Cộng hòa liên bang Đức127 lít/người/năm Đan Mạch 125 lít/người/năm Bỉ, Hà Lan là 120 đến 160lít/người/năm và phổ biến là 80 lít/người/năm

Châu Á là khu vực có ngành công nghiệp bia phát triển muộn hơnChâu Âu Nhưng khu vực này có dân số đông và là thị trường trẻ cho nênmức tiêu thụ bia đang ngày càng tăng Sản xuất và tiêu thụ bia hằng năm củamột số nước trong khu vực trước kia thấp, nhưng đến nay đã tăng trưởng khánhanh, bình quân 6,5%/năm, ví dụ: Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất26,5%/năm, tiếp đến là Philipin 22,2%/năm, Malaysia 21,7%/năm, Indonesia17,7%/năm Trung Quốc có mức tăng trưởng trên 20%/năm.

Theo thống kê, hiện nay trên thế giới có khoảng trên 25 nước sảnxuất bia với sản lượng khoảng 100 tỷ lít/năm Trong đó có một số nước có sảnlượng cao, chiếm khoảng 10% tổng sản lượng của thế giới như: Mỹ, CHLBĐức mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm và Trung Quốc khoảng 7 tỷ lít/năm.

Tổng sản lượng bán ra riêng năm 2003 của một số nước trên thế giới là:Trung Quốc: 247,7 triệu lít; Mỹ: 241,8 triệu lít H1; Đức: 101 triệu H1; Brzil:82,2 triệu H1; Nga: 74 triệu H1; Nhật Bản: 68,1 triệu H1; Anh: 120 triệu H1;Mexico: 54 triệu H1; Tây Ban Nha: 34 triệu H1; Việt Nam: 9,4 triệu H1

(nguồn: Euromonitor, Anheuser – Busch)

Nhìn chung ngành công nghiệp sản xuất bia trên thế giới hiện nay đangphát triển một cách nhanh chóng, đặc biệt ở các nước đang phát triển Ởnhững nước có nhu cầu tiêu dùng cao, mức tiêu thụ bình quân đầu người lêntới 100 lít/người/năm.

Bảng 1-1: Mười nước có mức tiêu thụ bia bình quân đầu người cao nhất

xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam

Trong 5 năm gần đây, do tác động của những yếu tố chính như tốc độtăng GDP (tổng thu nhập quốc dân), tăng dân số, đô thị hoá, du lịch, tốc độđầu tư, sắp xếp tổ chức sản xuất ngành công nghiệp Bia Việt Nam đã có tốcđộ tăng trưởng cao, bình quân 8 - 12% năm Đặc biệt năm 2003, sản lượngbia đạt 1.290 triệu lít, tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so công suất thiếtkế, tăng 90 triệu lít so chỉ tiêu năm 2005 của quy hoạch, tiêu thụ bình quânđầu người đạt khoảng 16 lít/người/năm Nộp ngân sách khoảng 3650 tỉ đồng.Năm 2004 đạt 1.372 triệu lít (tăng 14,3% so Quy hoạch 2005) và năm 2005đạt khoảng 1500 triệu lít (tăng 25% so với Quy hoạch).

Số lượng cơ sở sản xuất:

Do yêu cầu ngày càng cao về chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm vàsự phát triển mạnh của các doanh nghiệp sản xuất bia lớn, có trình độ quản lý,công nghệ, thiết bị hiện đại, có thương hiệu uy tín đã vươn lên chiếm lĩnh thịtrường, nên một số cơ sở sản xuất bia nhỏ, không có thương hiệu, không đủkhả năng cạnh tranh, sản phẩm không tiêu thụ được, sản xuất kinh doanh thua

lỗ, nợ đọng thuế phải phá sản hoặc sát nhập, hoặc chuyển hướng sang sảnxuất ngành hàng khác Do đó số lượng cơ sở sản xuất đã giảm xuống so vớinhững năm cuối thập kỷ 90 Đến năm 2003 chỉ còn 326 cơ sở/469 cơ sở (năm1998) Có 24 tỉnh, thành phố có sản lượng bia > 20 triệu lít Trong đó cóSABECO (Tổng Công Ty Bia- Rượu – Nước Giải Khát Sài Gòn) có năng lựcsản xuất trên 200 triệu lít/năm; HABECO (Tổng Công Ty Bia- Rượu – NướcGiải Khát Hà Nồi) và công ty liên doanh nhà máy bia Việt Nam trên 100 triệulít/năm và 15 nhà máy bia có công suất lớn hơn 15 triệu lít, 19 nhà máy đạtsản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít; và khoảng 265 cơ sở có năng lựcsản xuất dưới 1 triệu lít/năm, chủ yếu là bia hơi, thiết bị trong nước, cở sở sảnxuất thủ công lạc hậu, chất lượng kém Đến 2010, xu hướng sẽ giảm dần cáccơ sở sản xuất nhỏ, kém hiệu quả nêu trên.

Sản lượng và năng lực sản xuất:

Về sản lượng sản xuất bia, Việt Nam đứng hàng thứ 8 ở Châu Á sauTrung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, ấn Độ, và đứng hàng thứ 3sau Thái Lan Philippines tại khu vực Đông Nam A

Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội và Tổng công ty Bia– Rượu – Nước giải khát Sài Gòn đã phát huy hết công suất, ngoài ra Tổngcông ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn còn liên kết với các nhà máybia địa phương sản xuất sản phẩm bia Sài Gòn để đáp ứng nhu cầu tiêu dùngcủa nhân dân Hiện nay, hai Tổng công ty đang tiếp tục chuẩn bị đầu tư xâydựng các nhà máy bia mới công nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại: Nhà máy biaCủ Chi, Vĩnh Phúc, Đà Nẵng, Đắc lắc, Với hình thức đầu tư đa dạng, gópvốn cổ phần để huy động mọi nguồn vốn của các thành phần kinh tế Sảnlượng năm 2003 hai Tổng công ty đạt 472,28 triệu lít (kể cả lượng bia liên kếtsản xuất với các nhà máy bia địa phương), chiếm 36,61% thị phần cả nước.Các doanh nghiệp FDI (Doanh nghiệp có vốn đàu tư nước ngoài) có 7 doanh

nghiệp đạt 293,73 triệu lít, chiếm 22,77% thị phần; khai thác 69,92% côngsuất thiết kế, doanh nghiệp địa phương và các thành phần kinh tế khác có 310cơ sở, đạt 523,99 triệu lít chiếm 40,62% thị phần cả nước, nhưng chủ yếu làbia hơi có giá trị thấp.

Năng lực sản xuất bia tập trung chủ yếu tại những tỉnh thành phố trựcthuộc Trung ương như: TP Hồ Chí Minh chiếm: 23,2% tổng năng lực sản biatoàn quốc, TP Hà Nội: 13,44%, TP Hải Phòng: 7,47%; tỉnh Hà Tây: 6,1%;Tiền Giang: 3,79%; Huế: 3,05%; Đà Nẵng: 2,83% Các nhà máy bia đượcphân bố tại 49 tỉnh thành trên 64 tỉnh thành của cả nước tập trung tập trungchủ yếu tại khu vực Đông Nam Bộ, đồng bằng Sông Hồng, Trung Bộ và NamTrung Bộ Các khu vực Tây Nguyên, Đồng Bằng Sông Cửu Long, Trung dumiền núi phía Bắc, năng lực sản xuất bia ở mức thấp Đến nay (Tính đến năm2005), có 15 tỉnh không có cơ sở sản xuất bia bao gồm: An Giang, Bạc Liêu,Bến Tre, Bình Phước, Đắc Lắc, Đắc Nông, Đồng Tháp, Gia Lai, Hậu Giang,Kiên Giang, Lai Châu, Long An, Ninh Thuận, Trà Vinh, Tuyên Quang

Đầu tư:

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng về bia và vươnlên giữ vai trò chủ đạo, 2 Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nộivà Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn đang gấp rút chuẩn bị các thủ tục,triển khai các giai đoạn trong các dự án đầu tư chiều sâu, mở rộng, đầu tư mớitheo Quy hoạch đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đồng thời xâydựng kế hoạch đầu tư từ nay đến năm 2010 như sau:

+Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội: Đã hoàn thiện dựán nâng công suất nhà máy Bia Hà Nội tại 183 Hoàng Hoa Thám lên 100triệu lít/năm (năm 2001); chuẩn bị lập dự án đầu tư mới nhà máy bia tại VĩnhPhúc công suất 100 triệu lít/năm, có khả năng mở rộng lên 200 triệu lít/năm

(năm 2010); Mở rộng năng lực sản xuất Công ty Cổ phần Bia Thanh Hoá từ20 triệu lít/năm lên 40 triệu lít/năm Tổng công ty đã tiếp nhận Công ty BiaHải Dương và Công ty Bia Quảng Bình về làm công ty con đồng thời chuẩnbị đầu tư nâng cống suất tại các doanh nghiệp này

+Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn mở rộng, nângcông suất nhà máy Bia Cần Thơ từ 15 triệu lít lên 50 triệu lít/năm; Nhà máyBia liên doanh Sài Gòn – Phú Yên từ 15 triệu lít lên 50 triệu lít/năm, nhà máyBia Hà Tĩnh từ 15 triệu lít lên 30 triệu lít/năm Đầu tư mới nhà máy Bia CủChi 100 triệu lít, có khả năng mở rộng lên 200 triệu lít/năm, nhà máy Bia BạcLiêu 15 triệu lít Ngoài ra hai Tổng công ty sẽ tiếp tục xem xét, tiếp nhận mộtsố doanh nghiệp Bia địa phương đã đầu tư thiết bị tương đối tiên tiến nhưngkhó khăn về tài chính, sản xuất tiêu thụ khó khăn về làm thành viên (công tycon) của Tổng công ty hoặc giúp đỡ về kỹ thuật để gia công sản xuất bia SàiGòn.

+ Các doanh nghiệp sản xuất bia có vốn đầu tư nước ngoài, một số đã đạtcông suất cho phép (giấy phép đầu tư) nay xin phép nâng công suất như:Công ty Bia Việt Nam từ 150 lên 230 triệu lít, công ty Bia Huế đầu tư mới 50triệu lít (tại khu công nghiệp Phú Bài, Huế), nhà máy liên doanh Đông Hà-HuDa (Quảng Trị) 30 triệu lít đã được chính phủ cho phép lập báo cáo nghiêncứu khả thi Công ty Foster’s Đà Nẵng cũng đề nghị cho mở rộng công suất từ45 triệu lít lên 75 triệu lít/ năm.

+ Các nhà máy bia địa phương và các thành phần kinh tế khác cũng đầutư mở rộng nâng năng lực sản xuất và chuẩn bị đầu tư như: Vilaken, Nghệ Anđầu tư mới 100 triệu lít, công ty bia Hải Phòng nâng công suất từ 30 triệu lítlên 50 triệu lít/năm, Công ty Bia Á Châu (Bắc Ninh) nâng công suất từ 35

triệu lít lên 50 triệu lít/năm, Công ty Tân Hiệp Phát (Bình Dương) 100 triệu lítlên 150 triệu lít.

Thương hiệu bia:

Những thương hiệu bia được 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 bao gồm: Sài Gòn, Sài Gòn special, “333”, Hà Nội, Heineken,

Tiger, Halida, Carlsberg, Huda, Foster’s, Larue Lượng bia mang các thươnghiệu này đạt: 713,8 triệu lít, chiếm 55,24% thị phần tiêu thụ Ngoài ra, mảngthị trường cao cấp cũng đã xuất hiện một số loại bia nhập khẩu nhưBudweiser, Corolla, Ashahi và các nhà hàng bia tươi (TP Hà Nội: 9 nhàhàng, TP Hồ Chí Minh: 7 nhà hàng) với sản lượng nhỏ, nhưng bắt đầu đượctiêu dùng phổ biến ở hai thành phố trên.

Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Sài Gòn đang liên kiết vớicác nhà máy bia địa phương để sản xuất thương hiệu bia Sài Gòn khoảng trên80 triệu lít/năm tại công ty Bia Hương Sen (Thái Bình), Công ty Bia – Nướcgiải khát Hà Tĩnh, nhà máy bia ViDA (Nghệ An), công ty bia Hà Nam, Côngty rượu Đồng Xuân, công ty Bia Thanh Hoá, Công ty liên doanh Bia Sài Gòn- Phú Yên, và mới đây là nhà máy bia Á Châu Từ nay đến 2010, Tổng côngty dự kiến sẽ tiếp tục liên kết với các nhà máy bia địa phương để sản xuấtkhoảng 130 triệu lít/ năm

Trình độ công nghệ và trang thiết bị:

- Công nghệ sản xuất bia

Hai công nghệ lên men vẫn được sử dụng song song tại Việt Nam hiệnnay là lên men cổ điển và lên men theo công nghệ mới.

+ Công nghệ lên men cổ điển: là công nghệ sử dụng hệ thống nhà lạnhlên men chính – phụ riêng biệt, chủ yếu được sử dụng trong các cơ sở sản

xuất cũ và các cơ sở có quy mô nhỏ hoặc rất nhỏ (công suất dưới 1 triệulít/năm, ở địa phương) Lên men theo phương pháp này có nhược điểm là tốnnhiều năng lượng, khó khăn trong việc thao tác cũng như vệ sinh

+ Lên men theo công nghệ mới: theo công nghệ này, quá trình lênmen chính và phụ cùng (thực hiện) trong một thùng hình trụ đáy côn; là côngnghệ thuộc loại tiên tiến hiện nay, chủ yếu được sử dụng trong các nhà máycó công suất vừa và lớn mới được xây dựng hoặc được cải tạo.

-Thiết bị sản xuất bia.

Các nhà máy vừa và lớn mới được xây dựng hoặc được cải tạo thườngtrang bị hệ thống thiết bị hiện đại, tự động hoá một phần – chủ yếu là do cácnước có nền công nghiệp tiên tiến sản xuất Còn lại các cơ sở nhỏ và rất nhỏ ởđịa phương thường sử dụng các thiết bị cũ, thiết bị nhập lẻ và các dây truyềnthiết bị được sản xuất ở các nước có trình độ công nghiệp thấp, thiếu đồng bộ.Cụ thể những nhà máy bia có công suất trên 100 triệu lít tại Việt Nam đều cóthiết bị hiện đại, tiên tiến, được nhập khẩu từ các nước có nền công nghiệpphát triển mạnh như Đức, Mỹ, Ý, Các nhà máy bia có công suất trên 20 triệulít cho đến nay cũng đã được đầu tư chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trìnhđộ công nghệ tiên tiến vào sản xuất Thiết bị được đầu tư mới ngoài nhữngnước phát triển kể trên còn lại là của Trung Quốc và chế tạo trong nước Cáccơ sở còn lại với công suất thấp vẫn đang trong tình trạng thiết bị, công nghệlạc hậu, yếu kém, không đạt yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm.

Chủng loại sản phẩm

Hiện nay trên thị trường có 03 loại chủng loại sản phẩm bia chủ yếu làbia chai, bia lon, bia hơi ngoài ra bia tươi cũng đã bắt đầu xuất hiện và chiếmmột thị phần tương đối nhỏ chủ yếu ở các Thành Phố lớn như Hà Nội và TPHồ Chí Minh

+ Sản phẩm bia chai: có Sài Gòn xuất khẩu (chai 355ml x 20 chai/ ket),Sài Gòn xanh (chai 450ml x 20 chai/ket), Hà Nội (chai 450ml x 20 chai/ket),Hager (chai 330ml x 24 chai/ket), Huda (chai 370ml x 24 chai/ket), Tiger(chai 330ml x 24 chai/ket), Tiger (chai 640ml x 24 chai/ket), Heiniken (chai330ml x 24 chai/ket)

+ Sản phẩm bia lon: các sản phẩm bia lon chủ yếu trên thị trường đềutheo kích thước chuẩn là 330ml x 24 lon/thùng, gồm: 333, Sài Gòn, Hà Nội,Halida, Carlsberg, Huda, Heinken, Sanmiguel, Foster’s, Tiger, Tổng số cácsản phẩm này chiếm thị phần 70% sản lượng bia của Việt Nam, trong đó sảnphẩm của SABECO chiếm khoảng 25%.

+ Bia hơi: chủ yếu phục vụ nhu cầu tại địa phương do các cơ sở sản xuấtnhỏ hoặc tư nhân tự sản xuất Trang thiết bị thiếu đồng bộ, điều kiện sản xuất,nhà xưởng không đảm bảo về mặt vệ sinh, môi trường, hệ thống quản lý chấtlượng yếu hoặc không có nên sản phẩm làm ra thường có chất lượng khôngổn định, kết hợp với tình trạng cạnh tranh không lành mạnh – trốn thuế – vừalàm ảnh hưởng đến tình hình sản xuất tiêu thụ bia của các nhà máy lớn vừaảnh hưởng đến sức khoẻ người tiêu dùng

Nguyên liệu:

Cho đến nay, ngành bia vẫn là một ngành nhập siêu, theo số liệu của Hảiquan, năm 2003 kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu cho sản xuất bia (chủ yếulà malt và hoa houblon) khoảng 76 triệu USD Tổng công ty Bia – Rượu –Nước giải khát Hà Nội cũng đã nghiên cứu và cho trồng thử đại mạch ở mộtsố vùng nhưng kết quả chưa đáng kể do khí hậu thổ nhưỡng của nước takhông phù hợp cho trồng đại mạch Kinh nghiệm ở Nhật Bản là nước có nềncông nghiệp rất phát triển nhưng họ không trồng đại mạch mà vẫn nhập khẩu

cho sản xuất bia (vì khí hậu đất đai không phù hợp như một số vùng chuyêncanh trên thế giới nên nhập khẩu malt vẫn là hiệu quả và tối ưu hơn).

Công ty TNHH Đường Malt đã đầu tư nhà máy chế biến Malt từ đạimạch nhập khẩu với công suất 50.000 tấn/ năm Tổng công ty Bia – Rượu –Nước giải khát Sài Gòn và Hà Nội cũng dự kiến đầu tư một nhà máy chế biếnMalt từ đại mạch với công suất 100.000 tấn/năm.

Hiện nay, một số hãng bia nổi tiếng trên thế giới (Mỹ, Nam Phi, ĐanMạch,.) đang xúc tiến tìm hiểu thị trường bia Việt Nam và có mong muốnđược hợp tác liên doanh với các doanh nghiệp sản xuất bia hàng đầu ở ViệtNam để góp vốn, áp dụng khoa học, công nghệ tiên tiến nhằm nâng cao chấtlượng bia nội, mở mang thị trường xuất khẩu.

1.2.2 Định hướng phát triển ngành công nghiệp bia Việt Nam

Theo báo cáo của Bộ công nghiệp trình Thủ tướng về việc điều chỉnh,bổ sung Quy hoạch tổng thể phát triển ngành Bia - Rượu - NGK Việt Namđến năm 2010, mục tiêu cho đến năm 2010, xây dựng ngành Bia - Rượu -NGK thành một ngành kinh tế mạnh, khuyến khích sử dụng nguyên liệu trongnước, phát triển sản xuất các sản phẩm chất lượng cao, có uy tín, thương hiệuhàng hóa mạnh trên thị trường Để đạt được điều này, định hướng phát triểncủa ngành đến năm 2010 nêu rõ:

- Hiện đại hóa công nghệ, từng bước thay thế công nghệ, thiết bị lạc hậuhiện có bằng công nghệ thiết bị hiện đại, tiên tiến đảm bảo các tiêu chuẩn chấtlượng, vệ sinh an toàn thực phẩm, môi trường Ưu tiên sử dụng thiết bị trongnước tương đương chất lượng thiết bị nhập khẩu.

- Tập trung đầu tư các nhà máy có công suất lớn, phát huy tối đa nănglực sản xuất của các thiết bị và công nghệ tiên tiến, hiện đại.

- Quy hoạch và xây dựng các phòng thí nghiệm, trung tâm nghiên cứuứng dụng, triển khai thực hiện gắn với việc ứng dụng khoa học, công nghệvào sản xuất.

* Tình hình thực hiện quy hoạch ngành Bia – Rượu – NGK

Trong hai năm rưỡi thực hiện Quy hoạch tổng thể phát triển ngành Bia –Rượu- Nước giải khát Việt Nam đến năm 2010, ngành Bia – Rượu - Nướcgiải khát ở nước ta nhìn chung đã đạt được những kết quả khả quan, khôngngừng phát triển với tốc độ tăng trưởng cao và đã hạn chế việc đầu tư pháttriển tràn lan, kém hiệu quả như trước khi có Quy hoạch Một doanh nghiệpthuộc ngành sản xuất kinh doanh có hiệu quả, chất lượng sản phẩm ngày càngđược nâng cao, thương hiệu có uy tín trên thị trường trong và ngoài nước, khảnăng cạnh tranh cao, tăng thu cho ngân sách Nhà nước, tạo thêm việc làm, thunhập ổn định cho người lao động, góp phần phát triển kinh tế xã hội; trong đó2 Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội và Sài Gòn là những đơnvị đóng góp tích cực, thực sự đóng vai trò chủ đạo trong ngành.

Theo báo cáo của các tỉnh, thành phố trực thuộc Trung Ương, của 2 Tổngcông ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội (HABECO) và Sài Gòn(SABECO) và hiệp hội Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam, chỉ riêng năm2003, giá trị sản xuất công nghiệp của ngành Bia – Rượu – Nước giải khát đãđạt 14.029 tỷ đồng, bằng 4,63% giá trị toàn ngành công nghiệp của cả nước.Doanh thu đạt 16.497 tỷ đồng và đã đóng góp ngân sách Nhà nước trên 5000tỷ đồng, (tương đương 320 triệu USD), tạo việc làm, thu nhập ổn định chotrên 20.000 lao động, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của nhân dân về sốlượng, chất lượng, chủng loại sản phẩm; đồng thời thúc đẩy một số ngành liênquan phất triển như thương mại, dịch vụ, nông nghiệp, giao thông vận tải Sản lượng sản xuất và tiêu thụ bia toàn quốc đạt khoảng 1.290 triệu lít, khai

thác 78,8% công suất thiết kế Trong đó HABECO và SABECO đã đạt472,28 triệu lít bia (bằng 36,61% toàn ngành)

Toàn ngành (Rượu – Bia – NGK) có 50 dự án FDI còn hiệu lực với tổngsố vốn đầu tư đăng ký là 1.324,7 triệu USD, trong đó có 25 dự án hoạt độngtheo hình thức 100% vốn nước ngoài với số vốn đầu tư đăng ký 622 triệuUSD, 24 dự án liên Doanh với số vốn đầu tư đăng ký 720,69 triệu USD vàmột dự án hợp Doanh sản xuất nước khoáng đóng chai Một số doanh nghiệpFDI trong lĩnh vực sản xuất bia cũng đã đạt công suất cho phép và đang lậpDự án xin phép đầu tư mở rộng.

* Sự cần thiết phải điều chỉnh quy hoạch.

Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp sản xuất bia Việt Nam đạtđược mức tăng trưởng trung bình hàng năm khoảng 12% đến 15% Mức sốngvà tiêu thụ bia bình quân đầu người cũng tăng khá cao Tình hình phát triểnchung của Việt Nam được thể hiện qua bảng sau:

Bảng 1-3: Tình hình dân số Việt Nam giai đoạn 1999 – 2003

NămDân số(ngàn người)

Dân số phân bố theothành thị và nông thôn

Tỷ lệ tăng dân số theothành thị và nông thônThành thịNông thônThành thịNông

thôn199976.596,718.081,658.515,13,53

Chỉ tiêu

Tổng sản phẩm trong nước (tỷ đồng)

Chỉ tiêu phát triển(%)

Do tác động của những yếu tố như: Tốc độ tăng GDP, tăng dân số, đô thịhoá, hội nhập, du lịch, đầu tư Thúc đẩy nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao đốivới sản phẩm bia, nước giải khát Thực tế sản xuất bia, nước giải khát đã vượtqua chỉ tiêu trong quy hoạch giai đoạn 2005 – 2010 Trong khi sản xuất rượukhông đạt chỉ tiêu đề ra Vì vậy cần điều chỉnh quy hoạch cho phù hợp vớitình hình thực tế phát triển của đất nước và của ngành.

Những doanh nghiệp sản xuất kinh doanh có hiệu quả, sản phẩm có chấtlượng và uy tín trên thị trường đã sản xuất hết công suất hoặc đầu tư nhà máymới; huy động nguồn vốn của các thành phần kinh tế để tham gia đầu tư, kểcả các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài Đẩy mạnh cổ phần hoá, pháthành trái phiếu.

Để chuẩn bị tốt cho việc hội nhập kinh tế khu vực và quốc tế, đòi hỏi cácdoanh nghiệp trong nước phải quy hoạch sắp xếp, tổ chức quản lý lại ngành,liên doanh liên kết trong và ngoài nước để phát triển thành những tập đoànkinh tế mạnh, đủ sức cạnh tranh khi hội nhập mở cửa.

Một số doanh nghiệp thuộc diện ô nhiễm môi trường phải di dời ra khỏithành phố, theo quy hoạch chung và đầu tư xây dựng cơ sở sản xuất mới cầncó chính sách ưu đãi, tạo nguồn vốn đầu tư.

Thay đổi về cơ chế chính sách tài chính thuế cho phù hợp với tiến trìnhhội nhập.

*Dự kiến điều chỉnh Quy hoạch tổng thể phát triển ngành Rượu – Bia –Nước giải khát Việt Nam đến năm 2010.

Từ phân tích những số liệu thực tế và những đánh giá xu hướng pháttriển ngành nêu trên, Quy hoạch tổng thể phát triển ngành Bia – Rượu – Nướcgiải khát Việt Nam đến năm 2010 cần điều chỉnh bổ sung như sau:

Mục tiêu:

Xây dựng ngành Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam thành mộtngành kinh tế mạnh Khuyến khích sử dụng nguyên liệu trong nước, phát triểnsản xuất các sản phẩm chất lượng cao, có uy tín, thương hiệu hàng hoá mạnhtrên thị trường, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, đa dạng hoá về chủngloại, cải tiến bao bì, mẫu mã; phấn đấu hạ giá thành, nâng cao khả năng cạnhtranh, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu, tăng nguồn thu ngân sách,hội nhập vững chắc kinh tế khu vực và thế giới.

Định hướng phát triển+Về công nghệ, thiết bị

Hiện đại hoá công nghệ, từng bước thay thế công nghệ, thiết bị lạc hậu,trung bình hiện có bằng công nghệ, thiết bị hiện đại, tiên tiến của thế giới,đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm, môi trườngtheo quy định của Việt Nam và quốc tế để sản phẩm có khả năng cạnh tranhngày càng cao trên thị trường trong và ngoài nước Ưu tiên sử dụng thiết bịchế tạo trong nước tương đương chất lượng thiết bị nhập khẩu.

+Về đầu tư

Tập trung đầu tư các nhà máy có công suất lớn trên 100 triệu lít/năm;phát huy tối đa năng lực sản xuất của các nhà máy có thiết bị và công nghệtiên tiến, hiện đại, đồng thời tiến hành đầu tư mở rộng năng lực sản xuất củamột số nhà máy hiện có với công nghệ tiên tiến, hiện đại Đa dạng hoá hình

thức đầu tư, phương thức huy động vốn, khuyến khích huy động nguồn vốncủa các thành phần kinh tế trong và ngoài nước Phát hành trái phiếu, cổphiếu, đẩy mạnh việc cổ phần hoá các doanh nghiệp nhà nước.

+Về nghiên cứu khoa học và đào tạo

Quy hoạch và xây dựng các phòng thí nghiệm Trung tâm nghiên cứu;triển khai thực nghiệm gắn với việc ứng dụng khoa học, công nghệ vào sảnxuất; đồng thời quy hoạch và đào tạo đội ngũ cán bộ khoa học, công nhân kỹthuật đáp ứng yêu cầu phát triển của ngành.

Xây dựng tổ chức khoa học và công nghệ ngành là đơn vị sự nghiệp kỹthuật phục vụ quản lý Nhà nước về tiêu chuẩn chất lượng, vệ sinh an toànthực phẩm, bảo vệ môi trường sinh thái, có chức năng kiểm tra, thử nghiệmhàng hoá thuộc lĩnh vực bia, rượu, nước giải khát.

Các chỉ tiêu chủ yếu +Quy hoạch toàn ngành

Bảng 1-5 Bảng quy hoạch toàn ngành về sản lượng bia tới năm 2010

Đơn vị tính: triệu.lít

CHỈ TIÊU

QH cũĐiềuchỉnh

1.1 Tổng công ty Bia Rượu – NGK SàiGòn

Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội, Tổng công ty Bia –Rượu – Nước giải khát Sài Gòn và các doanh nghiệp sản xuất bia với sảnlượng lớn vươn lên giữ vai trò chủ chốt trong việc nâng uy tín thương hiệubia, tăng thị phần và khả năng cạnh tranh, hướng vệ sinh an toàn thực phẩm,đảm bảo chất lượng môi trường, giá thành được người tiêu dùng chấp nhận,theo hình thức thành lập công ty cổ phần, liên doanh, liên kết Không khuyếnkhích tới xuất khẩu Tập trung đầu tư các nhà máy có công suất lớn, sản xuấtkinh doanh hiệu quả, quản lý chặt chẽ về thành lập các nhà máy bia có côngsuất nhỏ hơn 15 triệu lít/năm (không bao gồm các nhà hàng bia tươi, mini) vàkhông có thương hiệu, khả năng cạnh tranh Vì kinh nghiệm tại Việt Nam, ởcác nước phát triển và các nước đang phát triển trên thế giới, các hãng biakhông có thương hiệu và các nhà máy bia có công suất nhỏ sẽ bị đào thải hoặcphải sát nhập, bán lại cổ phần cho các hãng bia lớn, có thương hiệu mạnh.

1.2.3 Sự cần thiết phải tiến hành nghiên cứu những giải pháp tiết kiệmnăng lượng cho các nhà máy bia

Từ nhận thức về tiềm năng phát triển lớn lao của nghành công nghiệp biaViệt Nam, chúng ta có thể khẳng định rằng việc phân tích, nghiên cứu ứngdụng hệ thống tiết kiệm năng lượng trong các nhà máy bia là hết sức cần thiếtvì:

- Hiện nay cả nước có tới 326 cơ sở sản xuất bia nhưng hầu hết chưa ápdụng các biện pháp tiết kiệm năng lượng Đây vừa là sự lãng phí rất lớn vừa

là thị trường giàu tiềm năng cho việc áp dụng các giải pháp tiết kiệm nănglượng.

- Các hệ thống tiết kiệm năng lượng khi được áp dụng sẽ mang lại hiệuquả kinh tế lớn không chỉ cho doanh nghiệp mà cho toàn nghành

- Hệ quả trực tiếp của hiệu quả kinh tế thu được là tăng sức cạnh tranhcủa sản phẩm bia Việt Nam, tạo thương hiệu mạnh cho sản phẩm tiến tới hộinhập với thị trường quốc tế

-Về mặt môi trường, các hệ thống tiết kiệm năng lượng góp phần tiếtkiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên đang ngày một cạn kiệt, bảo vệ môi trườngsống đang ngày càng bị ô nhiễm.

- Cuối cùng, nếu các giải pháp đưa ra được áp dụng thành công, nó sẽgiúp chúng ta tiếp cận su thế phát triển chung của thế giới, thực hiện đúng chủtrương định hướng phát triển của nghành, giúp hoàn thành thắng lợi địnhhướng phát triển cho tới năm 2010 là hiện đại hóa thiết bị, đảm bảo các tiêuchuẩn chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm, môi trường, ưu tiên sử dụngthiết bị trong nước tương đương chất lượng thiết bị nhập khẩu và triển khaithực hiện gắn với việc ứng dụng khoa học, công nghệ vào sản xuất.

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TIẾT KIỆMNĂNG LƯỢNG CHO CÁC NHÀ MÁY BIA CÓ NĂNG SUẤT VỪA VÀ

2.1 Quy trình công nghệ và trang thiết bị trong nhà máy bia

2.1.1 Giới thiệu quy trình công nghệ sản xuất bia

Bia được sản xuất từ nguyên liệu chính là: malt, gạo, nước, hoa húp lông,men giống Ngoài ra còn một số nguyên liệu có thể được thêm vào để thay thếmalt như: mì, ngô, đường Sản xuất bia được tiến hành qua nhiều công đoạn(quy trình công nghệ được thể hiện trên hình 2-1).

Malt được nghiền thành bột sau đó hoà trộn với nước theo tỷ lệ nhất địnhvà ngâm ủ theo yêu cầu của công nghệ sản xuất Gạo nghiền thành bột đượcchuyển đến nồi hồ hoá Tại đây bột được hoà trộn với nước và ngâm ủ trongnồi Sau đó được cấp nhiệt để phá vỡ màng tế bào của tinh bột, tạo điều kiệnbiến chúng thành trạng thái hoà tan trong dung dịch Kết thúc quá trình hồhoá, cháo được bơm chuyển sang hoà trộn với malt Tại nồi đường hoá, maltđược trộn đều với cháo sau đó được ủ và gia nhiệt, mục đích để chuyển cácchất không hoà tan trong malt và những chất hoà tan trong tinh bột, tạo thànhđường, các axít amin và những chất hoà tan khác Sau đó dịch được bơm đilọc thô tại nồi lọc Mục đích của quá trình lọc bã malt là tách pha lỏng khỏihỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của tiến trình công nghệ, còn pha rắn -phế liệu sẽ được loại bỏ ra ngoài Trong quá trình này, nước được thêm vàocó tác dụng rửa bã, đồng thời để bù lại tổn thất do bay hơi trong khi nấu Quátrình lọc hoàn thành, dịch được chuyển sang nồi húp lông ở nồi húp lông hoá,người ta cấp nhiệt nấu dịch sau khi đã được trộn với hoa húp lông trong thờigian khoảng từ 1h ở nhiệt độ 100 0C đến 1050C Mục đích của quá trình húplông là tạo cho bia thành phẩm có vị đắng, hương thơm và khả năng tạo bọt.Sau quá trình húp lông hoá, dịch được chuyển sang thùng lắng xoáy để tiếptục lọc lần cuối bằng phương pháp ly tâm Kết thúc quá trình lọc ở thùng lắng

xoáy, dịch được bơm chuyển đến thiết bị làm lạnh nhanh, sau đó được sục khívô trùng và trộn với men giống rồi chuyển đến các tank lên men, thực hiệnquá trình lên men Quá trình lên men thường được thực hiện qua hai giai đoạnđó là: lên men chính và lên men phụ Kết thúc hai quá trình lên men, dịch cómùi thơm và vị đắng đặc trưng, dịch này được gọi là bia bán thành phẩm.Tiếp đó tiến hành lọc, sục CO2 đưa đi bảo quản tại tank thành phẩm để bia ổnđịnh Bia đã ổn định một phần được đem đi chiết chai, đóng nắp, đưa sangthanh trùng, dán nhãn, nhập kho để tiêu thụ

2.1.2 Thiết bị trong phân xưởng nấu của nhà máy bia

Nhà máy bia có các hệ thống chính sau: hệ thống nấu, cấp nhiệt, cấplạnh, lên men, bảo quản, vệ sinh, thanh trùng thiết bị (CIP), thu hồi CO2,chứa nguyên liệu, cấp nước sản xuất, xử lý nước, đóng chai Do khuôn khổcủa đề tài nghiên cứu không cho phép ở đây chỉ xét đến những thiết bị trongcác hệ thống có liên quan đến tính toán nhiệt sau này.

Nồi hồ hoá: nồi hồ hoá có nhiệm vụ ủ và gia nhiệt cho dung dịch bột gạo

để nấu thành cháo, mục đích là nhằm phá vỡ màng tế bào của tinh bột, tạođiều kiện biến tinh bột thành trạng thái hoà tan trong dung dịch.

Nồi đường hoá: thực hiện quá trình ngâm ủ malt và dịch cháo, hỗn hợp

này sẽ thuỷ phân dịch thành đường maltoza và các dextrin Sau đó tạo ra mộtlượng đường glucoza.

Nồi lọc: nồi lọc bã có nhiệm vụ lọc thô dịch đường, nhằm loại bỏ bã

nguyên liệu và tạo cho dịch đường có được độ trong theo yêu cầu công nghệtrước khi chuyển sang thực hiện quá trình húp lông hoá.

Nồi húp lông: nồi húp lông có nhiệm vụ gia nhiệt cho dịch đến nhiệt độ

sôi, đây là quá trình húp lông hoá dịch đường sau khi được trộn hoa húp lông.

Mục đích của quá trình húp lông là tạo cho bia thành phẩm có vị đắng, hươngthơm và khả năng tạo bọt.

Thùng lắng xoáy: thùng lắng xoáy là thiết bị lọc tinh dịch hèm trước khi

đi làm lạnh nhanh để đưa đến tank lên men.

Để thực hiện quá trình nấu nguyên liệu, thanh trùng thiết bị và hệ thốngcung cấp nước nóng cần phải có hệ thống cấp nhiệt Nhiệt cấp cho các thiết bịđược sản xuất từ nồi hơi Tuỳ theo từng nhà máy, nồi hơi có thể sử dụngnhiên liệu đốt là chất rắn, lỏng hay khí.

Hệ thống vệ sinh, thanh trùng thiết bị

Hệ thống vệ sinh và thanh trùng thiết bị có nhiệm vụ làm sạch và khửtrùng các thiết bị để đảm bảo vệ sinh an toàn trong quá trình sản xuất Hệthống vệ sinh thiết bị thường có: bình chứa dung dịch xút loãng, bình axítloãng, bình chứa nước nóng.

Các hệ thống thiết bị phụ trợ khác

Ngoài các hệ thống thiết bị được liệt kê ở trên, nhà máy bia còn có các hệthống thiết bị phụ trợ khác như hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt, nước nấu,nước cấp cho lò hơi, nước thải; hệ thống điện phục vụ sản xuất và sinh hoạt;hệ thống máy nén khí; hệ thống máy phát điện dự phòng

2.2 Công ty cổ phần bia Thanh Hoá

2.3.1 Công nghệ sản xuất bia

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch Tuy nhiên do maltphải nhập khẩu với giá cao nên gạo được sử dụng để thay thế một phần

Bia được sản xuất từ nguyên liệu chính là: malt, gạo, nước và các nguyênliệu phụ như hoa húp lông, men giống Sản xuất bia được tiến hành qua nhiềuquy trình công nghệ.

Malt được nghiền thành bột sau đó được hoà trộn với nước theo tỷ lệnhất định và ngâm ủ theo yêu cầu của công nghệ sản xuất.

Gạo nghiền thành bột được chuyển đến nồi hồ hoá Tại đây bột được hoàtrộn với nước, 2/3 lượng Malt lót và giữ ở nhiệt độ 30 0C trong thời gian 10phút Sau đó được cấp nhiệt đến 720C trong thời gian 20 phút, rồi giữ ở 720Ctrong vòng 10 phút và tiếp theo dịch được nâng đến 830C trong thời gian 5phút Sau đó được giữ ở 830C trong 5 phút, tiếp đó hạ nhiệt độ xuống 720C,thêm 1/3 lượng malt lót còn lại vào và giữ ở 720C trong thời gian 20 phút.Cuối cùng nâng nhiệt độ lên đến 1000C trong 10 phút và giữ ở 1000C trong 15phút Kết thúc quá trình hồ hoá, cháo được bơm chuyển sang nồi đường hoá.Tại nồi đường hoá, trước đó malt được ngâm ở nhiệt độ 500C trong khoảng 10phút Sau khi hoà trộn dịch cháo và dung dịch malt, dịch được giữ ở 65 0Ctrong khoảng 40 phút Toàn bộ lượng dịch này được gia nhiệt lên 76 0C, giữtrong khoảng 1 phút, rồi chuyển sang nồi lọc Tại nồi lọc, dịch được lọc trongvà rửa bã, tổng thời gian của quá trình lọc trong và rửa bã là khoảng 150 phút.Trong quá trình này lượng nước nóng có nhiệt độ là 800C được thêm vào đểthực hiện quá trình rửa bã nguyên liệu Sau đó, dịch được bơm sang nồi húplông hoá Người ta cho hoa húp lông (gồm cả 2 dạng viên và cao hoa) vàothực hiện quá trình húp lông hoá ở nhiệt độ 1000C trong 70 phút Sau đó dịchđược chuyển sang nồi lắng xoáy để loại bỏ cặn tinh, quá trình này diễn ratrong khoảng 30 phút Sau đó, dịch chuyển sang làm lạnh nhanh, đồng thờiđược sục khí vô trùng (nhằm cung cấp ôxy cho quá trình lên men) và mengiống rồi chuyển vào các tank lên men.

Lên men thường gồm hai quá trình là: lên men chính và lên men phụ.Quá lên men chính kéo dài bảy ngày ở nhiệt độ khoảng120C đến 16 oC (tuỳthuộc vào điều kiện).Sau đó hạ nhiệt độ của dịch xuống 4 oC và rút bã men.Dịch tiếp tục giữ nguyên ở nhiệt độ này trong một ngày Tiếp theo phải hạ

nhiệt độ xuống - 1oC và giữ khoảng 2 ngày Trong thời gian này quá trình lênmen phụ sẽ diễn ra Kết thúc hai quá trình trên dịch có mùi thơm và hương vịđặc trưng, dịch này được gọi là bia bán thành phẩm Tiếp đó tiến hành lọc,sục CO2 đưa đi bảo quản tại tank thành phẩm để bia ổn định.

Bia đã ổn định một phần được đem đi chiết chai, đóng nắp, đưa sangthanh trùng, dán nhãn, nhập kho để tiêu thụ Phần còn lại đem chiết bok sauđó được đem đi tiêu thụ ngay.

2.2.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống nhà nấu

Hiện tại, nhà máy bia Thanh Hoá sử dụng 02 hệ nấu có công suất 8 m3 và30 m3 dịch/mẻ Hệ thống nấu 8 m3 dịch/mẻ là hệ nấu có năng suất mẻ nấutương đối thấp, nên trong luận văn này hệ thông nấu có năng suất 30 m3 dịch/mẻ được lựa chọn để phân tích và nghiên cứu Hệ thống nấu này được lựachọn do các nguyên nhân sau:

- Hệ nấu được thi công chế tạo và lắp đặt rất gần với thời gian thực hiệnđề tài Đây là điều hết sức thuận lợi để có thể kết hợp lắp đặt song song vàtích hợp các thiết bị tiết kiệm năng lượng vào hệ thống, và đánh giá mức độhiệu quả của nó

- Hệ thống có công suất lớn, hiệu quả tiết kiệm năng lượng (nếu có) sẽrất dễ so sánh và hiệu quả đạt được sẽ cao hơn.

- Hệ thống này chính là một trong những cụm thiết bị chính của toàn nhàmáy, có ảnh hưởng lớn tới công suất của các hệ thống phụ trợ như lò hơi, hệthống lạnh, hệ thống CIP vệ sinh, và các dây chuyền thiết bị khác như dâychuyền chiết chai, tank lên men do đó khi cải tạo hệ thống này tức là đã canthiệp vào quá trình sản xuất của cả nhà máy

cơ bản củathiết bị

2Chiều cao thântrụ

3Đường kính trong d1

4Đường kính ngoài(kể cả bảo ôn) d2

5Độ côn ở đỉnhnồi

6Độ côn ở đáy nồi

7Chiều dày cáchnhiệt

Chiều dày đáy nồi

Chiều dày vỏbảo ôn

Đường kính ống thoát hơi

Thể tích tổngthẻ

Thề tích dịchchứa

Áp dụng các công thức (2-1), (2-2), (2-3) và (2-4) ta tính được các thôngsố của các nồi như bảng 2-2.

Bảng 2.2 Thể tích và khối lượng của các nồi trong hệ thống nấuT

Các thông sốcơ bản của

thiết bị

Nồi hồhoá

Nồilọc bã

Nồilắngxoáy1Thể tích vật

liệu chế tạo thân

m30,0805 0,13520,0877 0,16980,13520,17692Thể tích vật

liệu chế tạo nón nồi

m30,0113 0,02710,0247 0,02970,02710,04593Thể tích vật

liệu chế tạo đáy nồi

m30,0131 0,02360,1056 0,02590,02360,15714Tổng thể tích

vật liệu chế tạonồi

m30,1049 0,1860,2180,22540,1860,37985Tổng khối

lượng vật liệu chế tạo nồi

Hệ thống nấu là nơi tiêu thụ năng lượng để thực hiện quá trình chuẩn bịdịch cho quá trình lên men, năng lượng nhiệt tiêu thụ gồm: lượng nhiệt cấp đểnâng nhiệt độ của dịch, vách nồi và bù vào các tổn thất nhiệt trong quá trìnhnấu như tổn thất nhiệt do bay hơi và tổn thất truyền qua kết cấu ra môi trườngdo độ chênh lệch nhiệt độ.

2.2.3 Phân bố tiêu thụ năng lượng trong nhà máy bia

Năng lượng sử dụng trong nhà máy bia gồm các dạng: Điện, nhiệt vàlạnh Nhưng do khuôn khổ của luận văn không cho phép, ở đây chỉ nói đếndạng năng lượng nhiệt và lạnh Dạng năng lượng này được sử dụng ở nhiềuquá trình, công đoạn khác nhau:

Các quá trình cần sử dụng nhiệt gồm:

- Quá trình nấu: trong quá trình này có nhiều giai đoạn cần sử dụng hơitừ lò hơi để gia nhiệt cho dịch;

- Quá trình CIP: sau một thời gian định kỳ phải tiến hành về sinh cácthiết bị nấu, lên men bằng nước nóng, xút nóng và axít;

- Quá trình thanh trùng: để bảo quản được bia lâu hơn sau khi đóng chai,bia phải được thanh trùng bằng nước nóng để diệt men;

Các quá trình công nghệ cần sử dụng lạnh:

- Quá trình làm lạnh dịch hèm: dịch hèm nóng ở thùng lắng xoáy trướckhi đi lên men phải được làm lạnh bằng chất tải lạnh (thường là glycol, nướclạnh ) xuống nhiệt độ yêu cầu (từ 60C đến 120C tùy thuộc vào yêu cầu côngnghệ lên men của từng loại sản phẩm) Nhu cầu lạnh ở khâu này rất lớn dodịch hèm có độ chênh nhiệt độ cao, khối lượng dịch lớn Thông thường, thiếtbị trao đổi nhiệt kiểu tấm được sử dụng làm thiết bị trao đổi nhiệt giữa dịchhèm và chất tải lạnh do nó có ưu điểm là hiệu quả trao đổi nhiệt cao, kíchthước nhỏ gọn.

- Quá trình làm lạnh các tank lên men: vì quá trình lên men toả nhiệt nênđể đảm bảo cho quá trình lên men diễn ra ở nhiệt độ yêu cầu phải có một phụtải lạnh tương đương để bù vào lượng nhiệt đó Lượng nhiệt này thường đượclấy đi nhờ chất tải lạnh như: glycol lạnh, nước lạnh hoặc trong một vài trườnghợp được làm lạnh trực tiếp bằng gas lạnh (NH3, Freon)

- Quá trình thu hồi CO2: sản phẩm đồng hành với rượu (C2H5OH) đượctạo ra trong quá trình lên men là CO2 Để thu hồi CO2, phải nén CO2 đến ápsuất đủ lớn để hoá lỏng lạnh Quá trình hoá lỏng CO2 đòi hỏi năng suất lạnhlớn.

- Các quá trình khác: bảo quản bia, nuôi cấy lên men cũng cần sử dụnglạnh.

Hệ thống thiết bị trong nhà máy bia tiêu thụ rất nhiều năng lượng cho cácquá trình trao đổi nhiệt, cụ thể bao gồm các quá trình gia nhiệt, các quá trìnhlàm lạnh, kéo theo đó là việc tiêu tốn các dạng năng lượng khác như điệnnăng cung cấp cho quá trình làm lạnh của các máy lạnh, dầu, than đá tiêu tốncho các lò hơi Sơ đồ tiêu thụ năng lượng trong dây chuyền công nghệ sảnxuất bia được minh họa trong hình 2-2 và hình vẽ 2 trong phần phụ lục.

Dây chuyền được lựa chọn trong tính toán là: dây chuyền của Nhà máybia Thanh Hoá - Công ty Cổ phần bia Thanh Hoá với công suất 60 triệulít/năm Cũng giống như gần 400 nhà máy bia đang vận hành ở Việt Nam,Nhà máy bia Thanh Hoá có trình độ công nghệ ở mức trung bình, trang thiếtbị trong dây chuyền sản xuất không đồng bộ do đã trải qua nhiều lần cải tạonâng công suất Nhà máy bia Thanh Hoá có những đặc điểm chung đặc trưngcho các nhà máy bia ở nước ta Cho nên, công nghệ sản suất và dây chuyềnthiết bị trong nhà máy được lựa chọn để giới thiệu và làm cơ sở tính toánnăng lượng tiêu thụ.

2.2.4 Tính toán cân bằng sản phẩm cho hệ thống nấu

Để đảm bảo năng suất mẻ nấu đạt 30m3 dịch/mẻ hay năng suất của hệthống đạt 60 triệu lít/năm, tính được lượng dịch đi lên men là:

Tỷ lệ malt và gạo cho mỗi mẻ nấu là 75/25% ta tính được lượng gạo(Gg), và malt (Gm) cần thiết cho một mẻ nấu là:

Gg = Gđường Gg

Gg+Gm

η.(1−ωg)(1−ζng)(1−ζs) (2-7)

= 3487.25100.

0,8.(1−0,13).(1−0,003).(1−0 ,01) = 1269 (kg)

Gm = Gđường.

η (1−ωm)(1−ζng)(1−ζs) (2-8)

= 3487.75100.

ζng - Tổn thất trong quá trình nghiền (bằng 0,3% ).

ζs - Tổn thất do quá trình thuỷ phân còn sót lại (bằng 1% ).

Tính toán cân bằng chất tại nồi hồ hoá:

+ Khối lượng dịch trong nồi hồ hoá giai đoạn phối trộn nguyên liệu:

Khối lượng dịch tại nồi hồ hoá bao gồm: khối lượng của bột gạo, khốilượng của nước và khối lượng của malt lót (Gml) (theo yêu cầu công nghệ lấybằng 10% lượng bột gạo):

Khối lượng malt lót:

Gkgạo =

Gg(100- ωg)

Gm(100−ωm)100

Lượng nước có trong nguyên liệu đưa vào nồi hồ hoá ( Gn1) là:Gn1= Gg + Gml - Gkgạo= 1269 + 127 - 1222= 174 (kg) (2-12)

Để đánh giá được lượng nhiệt tiêu tốn cho hệ nấu và cho cả nhà máy,chọn nhiệt độ môi trường là nhiệt độ trung bình năm của thành phố ThanhHoá làm căn cứ tính toán cho tất cả các phần của hệ nấu Nhiệt độ trung bìnhnăm của thành phố Thanh Hoá tf = 23,60C Sở dĩ chọn nhiệt độ trung bìnhnăm của thành phố Thanh Hoá mà không chọn nhiệt độ cực tiểu trong năm làdo trên thực tế về mùa đông, lượng bia tiêu thụ ít nên có thể số mẻ nấu trongngày giảm xuống ngược lại tăng lên về mùa hè, khi đó, công suất hơi tính chotrường hợp này vẫn đủ cho sử dụng vào mùa đông Nước thêm vào nồi hồ hoá(bao gồm cả nước ở 800C và nước ở 23,60C) có khối lượng Gnhh = 5583(kg).Lượng nước này thêm vào nồi để nâng nhiệt độ của bột từ 23,60C lên đến300C, mục đích để bột đạt được độ trương phồng lớn nhất, tức là giảm đượcthời gian nấu Do nhiệt lượng mà malt, gạo và nước lạnh nhận được bằngnhiệt lượng mà nước nóng toả ra nên ta có phương trình cân bằng năng lượngnhư sau:

Gnl.Cn l.∆t1 + Gk.Ck.∆t2 = Gnn.Cn n.∆t3 (2-13)Trong đó:

Cn l - Nhiệt dung riêng của nước ở 23,60C (bằng 4,179 kJ/kg.K).Cnn - Nhiệt dung riêng của nước ở 800C (bằng 4,195 kJ/kg.K).

Các loại thóc, gạo, lúa mì, mạch có nhiệt dung riêng là: Ck = 1,5kJ/kg.K.

Từ (2-13) ta được:

(Gnl + 174) 4,179 (30 - 23,6) + 1222 1,5 (30 - 23,6)= (5584 - Gnl ) 4,195.( 80 - 30)

Giải phương trình này ta tìm được khối lượng nước lạnh cho phối trộnnguyên liệu tại nồi hồ hoá:

Gdịch1 = 5583 + 174 + 1222 = 6979 (kg).Nhiệt dung riêng của khối dịch:

ϖ : Độ ẩm tương đối

ϖ=Ga+GnhhGdich =

6979 = 82,49% (2-16)

Nhiệt dung riêng của khối dịch, theo công thức (3-15):

Gnl2.Cn l ∆t1 = Gdịch1 Cdịch1 ∆t2 (2-17)Từ (2-17) ta được:

Gnl2 =

Gdich1.Cdich 1 Δtt2Cnl Δtt1 =

6979.3,71.( 83−72)

4 ,179.(72−23,6) = 1408 (kg) Tổng khối lượng dịch cháo trong nồi hồ hoá sau khi hạ nhiệt là:Gdịch2 = Gdịch1 + Gnl 2 = 6979 + 1408 = 8387 (kg).

Nhiệt dung riêng của khối dịch sau khi hạ nhiệt (Cdịch2) cũng được tínhtheo công thức (2-15 ) với độ ẩm tương đối của khối dịch ( ϖ ) là:

ϖ=Ga 1+Gnhh+Gnl2Gdich =

Theo yêu cầu công nghệ, dịch cháo trong nồi hồ hoá được đun sôi trongvòng 25 phút và được hoá hơi tới 5% lượng nước có trong dịch Theo đó khốilượng nước bốc hơi trong quá trình đun sôi tại nồi hồ hóa là:

Ghơihh = 5%.( Ga1+ Gnhh + G nl2) = 5%.(5583+174+1408) = 358 (kg).

Sau khi kết thúc quá trình đun sôi tại nồi hồ hoá, dịch cháo được bơmđưa sang nồi đường để hoà trộn với dịch malt tại nồi đường hoá và tiến hànhquá trình đường hoá Quá trình này được gọi là hội cháo, khối lượng dịch từnồi hồ hoá đi hội cháo tại nồi đường hoá:

GDịchhh = Gdịch2 - Ghơihh = 8387 - 358= 8029 (kg).

Nhiệt dung riêng của khối dịch hồ hoá trước khi hội cháo cũng được tínhtheo công thức (3-15) với độ ẩm tương đối là:

=5582,84+173 ,833+1408,036−349,011

Tính toán cân bằng chất tại nồi đường hoá

+ Khối lượng dịch trong nồi đường hoá sau khi phối trộn nguyên liệu

Khối lượng dịch tại nồi đường hoá bao gồm: khối lượng của bột malt,khối lượng của nước.

Lượng nước đưa vào phối trộn với bột malt trong nồi đường hoá (Gndh)(tỷ lệ phối trộn nước/bột là 5/1) là:

ϖ =Ga 1+Gnhh+Gnl2−GhoihhGdich

Gndh = 5.(Gm - Gml) = 5.(3560,90 - 126,883) = 17170,09 (kg) (2-18)Độ ẩm của malt là 7% nên khối lượng chất khô của malt trong dung dịchđường hoá:

Do nhiệt lượng mà malt, gạo và nước lạnh nhận được bằng nhiệt lượngmà nước nóng toả ra nên ta có phương trình cân bằng năng lượng như sau:

Gnl2.Cnl ∆t1 + Gk Ck ∆t2 = Gnn2.Cnn.∆t3 (2-21)Tính toán tương tự như với nồi hồ hoá ta có:

(Gnl2 + 204,38) 4,179 (30 - 23,6) + 3193,64 1,5 (30 - 23,6)= (17170,09 - Gnl2 ) 4,195.( 80 - 30)

Giải phương trình này ta tìm được khối lượng nước lạnh cho phối trộnnguyên liệu tại nồi đường hoá: Gnl2 = 15072kg.

Từ đó, ta tính được lượng nước nóng cấp cho phối trộn nguyên liệu tạinồi đường hoá là:

Gdịchdh = 240 + 17170 + 3194 = 20604 (kg)

Với độ ẩm tương đối của dịch trong nồi đường hoá là:

ϖ2=Ga2+GndhGdichdh =

240 , 38+17170 , 09

20604 , 11 = 84,5%

Nhiệt dung riêng của khối dịch, theo công thức (2-16):

+ Khối lượng b∙ hèm thải ra sau quá trình lọc:

Lượng malt khô (độ ẩm của malt là 7%):Gkmalt = 3561 0,93 = 3312 (kg) (2-26)Lượng bã malt tính theo chất khô:

Gmaltba =Gmalt− Gkmalt

` = 3561 – 0,75 3487 = 697 (kg) Lượng gạo khô (độ ẩm của gạo 13%):Gk gạo = 1269 (1- 0,13) = 1104 (kg).Lượng bã gạo tính theo chất khô:

Ggaoba =Ggao− Gkgao

Gkmalt+Gkgao Gduong

100−80 = 4645 ( kg) (2-29)

Lượng nước còn lại trong bã:

Gnước bã = Gba−Gkba = 4645 - 929 = 3716 (kg).

Để đảm bảo dịch đường đi lên men có nồng độ đường đúng yêu cầu là11,5 0Bx, và năng suất của hệ nấu (Vmẻ) đạt 30m3 dịch, lượng dịch ra khỏinồi lọc (bơm sang nồi húp lông hoá) là:

ζlangxoay-Tổn thất do lắng cặn hoa khi qua nồi lắng xoáy (bằng 2%.).ζhúp lông-Tổn thất do bay hơi trong quá trình húp lông hoá (bằng 8%).Lượng nước cần có trong dịch đi húp lông hoá là:

Gnướchl = Ghúp lông - Gk = 33733- 3452 = 30283 (kg).

Do trong quá trình rửa bã, nhiệt độ dịch khá lớn (76 oC) và thời gian kéodài nên có tổn thất hơi nước (theo thực tế thống kê khoảng 1% tổng lượngnước có trong nồi lọc), đồng thời lượng bã sẽ mang theo một lượng nước nhưđã tính ở phần trên nên tổng lượng nước đi qua nồi lọc sẽ là:

Gnướclọc = Gnướchl 1

= 30283 1

(1−0,01) + 3716 = 34303 (kg)Lượng nước có trong dịch đường hoá là:

Gnướcdh = Ga1 + Ga2 +Gnhh + Gndh + Gnướclạnh2 + Gnnhc - Ghơihh- Ghơidh

=174 + 240 + 5529 + 17170 + 1408 + 1645 – 358 - 776= 25086,45 (kg).

Trên thực tế quá trình nấu tại Nhà máy bia Thanh Hoá và các nhà máybia khác tại Việt Nam, tổn thất tinh bột sót tại nồi lọc bã khoảng 1% Và đểlàm được điều này, các nhà máy phải rửa bã 3 lần Lượng nước rửa bã bổsung vào nồi lọc bã trong quá trình rửa bã có nhiệt độ 76 oC (theo yêu cầucông nghệ) là:

Grửa bã = Gnướchl - Gnướcdh = 34303 - 25086 = 9217 (kg) (2-32)Lượng nước nóng và nước lạnh hoà trộn để được 9217 kg nước 76 oCđược tính theo hệ phương trình sau:

Gnlrửa.Cn l ∆t1 = Gnnrửa Cnn ∆t2 (2-33)

Gnlrửa + Gnnrửa = 9217

Giải hệ phương trình trên ta được khối lượng nước nóng 80 oC và nướcnấu 23,6 oC là:

Gnlrửa = 656 (kg).Gnnrửa = 8561 (kg).

Tính toán cân bằng chất tại nồi húp lông hoá

Như đã nêu, trong quá trình húp lông hoá, lượng nước bốc hơi tại nồi húplông hoá theo yêu cầu công nghệ là 8% Vậy lượng nước bốc hơi tại nồi húplông hoá là:

Ghơihl = 8% Ghúp lông = 8%.33733 = 2699 (kg).

Tính toán cân bằng chất tại nồi lắng xoáy

Tại nồi lắng xoáy, như đã nêu, có tác dụng lắng cặn hoa sau khi cô hoa.Tổn thất trong quá trình này thực chất là loại bỏ cặn hoa Khối lượng cặn hoacó khối lượng bằng 2% (theo thực tế tại Nhà máy bia Thanh Hoá)

Vậy lượng dịch ra khỏi nồi lắng xoáy (Glanhnhanh):Glanhnhanh = (100 - 2)%.Glangxoay

Bảng 2-4 Bảng tổng kết cân bằng chất tại các nồi trong hệ nấuT

Đơn vịNồi hồhoá

Nồi lọcbã

Nồilắngxoáy