Đồ Án Thiết kế nhà máy bia

Thiết kế nhà máy bia năng suất 45 triệu lítnăm với sản phẩm bia hơi năng suất 30 triệu lítnăm, 10ºBx, nguyên liệu chính là 55% malt đại mạch, 45% gạo; sản phẩm bia chai năng suất 15 triệu lítnăm, 12ºBx, nguyên liệu chính là 100% malt đại mạch

PHẦN MỞ ĐẦU Cũng thấy ngành công nghiệp nước giải khát phát triển cách rầm rộ, sản phẩm ưa chuộng ưu việt “Bia” Nói đến bia nghĩ đến sản phẩm khơng thể thiếu hôm nhậu, uống bia với lượng thích hợp khơng có lợi cho sức khỏe, ăn ngon miệng, dễ tiêu hóa mà cịn giảm mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc Và bia tiêu thụ rộng rãi khắp miền đất nước trải dài từ Bắc vào Nam, nhiều nhà máy sản xuất bia mọc lên với công nghệ sản xuất bia có bước tiến nhảy vọt Cùng với phát triển xã hội, ngành thực phẩm ngày phát triển, sản phẩm đồ uống nhu cầu thiết yếu người Trong năm gần đây, mức tiêu thụ bia nước ta có xu hướng gia tăng, đồng thời với phát triển khoa học kĩ thuật, công nghệ sản xuất bia Các nhà máy bia nước ta dần đại hóa, tự động hóa để mang lại sản phẩm bia chất lượng cao, giá thành hợp lí đến người tiêu dùng Ngành cơng nghiệp bia ngành cơng nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho kinh tế nước nhà nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả thu hồi vốn nhanh, giải vấn đề việc làm xã hội Với mong ngành cơng nghiệp sản xuất bia nước đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nước, giảm nhập tăng xuất góp phần nâng cao kim ngạch xuất ngành, nhiều nhà máy sở sản xuất bia thành lập khắp nước chưa đáp ứng hết nhu cầu thị trường chất lượng số lượng Vì vậy, việc thiết kế thêm nhà máy bia địa phương cần thiết hợp lí Trong đồ án em trình bày “ Thiết kế nhà máy bia suất 45 triệu lít/năm với sản phẩm bia suất 30 triệu lít/năm, 10ºBx, nguyên liệu 55% malt đại mạch, 45% gạo; sản phẩm bia chai suất 15 triệu lít/năm, 12ºBx, nguyên liệu 100% malt đại mạch.” PHẦN I: LẬP LUẬN ĐẦU TƯ KINH TẾ 1.1 Hiện trạng sản xuất tiêu thụ bia giới Việt Nam 1.1.1 Trên giới Trong loại đồ uống giải khát bia ưa chuộng, phổ biến rộng rãi giới với sản lượng lớn mức độ tiêu thụ cao Hình 1.1 Sản lượng sản xuất bia giới, 1996-2015 Nhìn chung, giai đoạn 1996-2015, quy mô sản xuất ngành bia giới tăng từ mức 1296 tỷ lít bia năm 1996 lên đến 1932 tỷ lít năm 2015 Trong giai đoạn từ 2007 đến 2015, sản lượng sản xuất bia giới tăng với tốc độ giảm dần Đặc biệt, hai năm 2014, 2015 sản lượng bia giới giảm hai năm liên tiếp Tình hình kinh tế trị giới bất ổn ảnh hưởng mạnh đến ngành bia giới Trong năm 2014, sản lượng bia Châu Âu Châu Á giảm, đặc biệt Trung Quốc với mức giảm 14 tỷ lít Châu Mỹ Châu Phi ghi nhận sản lượng tăng Sang đến năm 2015, tổng sản lượng bia sản xuất khu vực Châu Âu, Châu Á, Châu Mỹ giảm chủ yếu Sản lượng bia sản xuất năm quốc gia dẫn đầu giới Trung Quốc, Mỹ, Brazil, Đức Nga giảm trừ Đức Tính đến năm 2015, quy mơ sản xuất tồn ngành bia giới vào khoảng 193,3 tỷ lít Tình hình tiêu thụ bia giới 20 năm trở lại có dấu hiệu chững lại, đặc biệt giai đoạn 2007-2015 Tuy lượng tiêu thụ tăng số tuyệt đối tăng với tốc độ giảm dần Hình 1.2 Sản lượng tiêu thụ bia giới 1997-2015 1.1.2 Tại Châu Á Hình 1.3 Sản lượng sản xuất bia theo khu vực, 1997-2015 Ngược lại với xu hướng thoái trào châu Âu châu Mỹ, sản lượng sản xuất bia châu Á thể xu hướng tăng rõ rệt giai đoạn 1997-2015 Trong giai đoạn này, quy mô sản xuất thị trường bia châu Á tăng gấp đôi từ 32,12 tỷ lít năm 1997 lên đến 69,21 tỷ lít vào năm 2015 trở thành khu vực sản xuất bia lớn giới kể từ năm 2009 Tăng trưởng khu vực chủ yếu đến từ quốc gia có văn hóa tiêu thụ bia mạnh mẽ Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam, Phillippines… Tuy nhiên, sức nóng thị trường bia châu Á có dấu hiệu giảm nhiệt năm gần Cụ thể, sản lượng sản xuất bia Trung Quốc, quốc gia sản xuất bia lớn giới bắt đầu giảm liên tiếp từ năm 2013 quy mô sản xuất Nhật Bản biến động theo xu hướng giảm dần Tăng trưởng khu vực tập trung vào quốc gia phát triển Việt Nam, Thái Lan, Ấn Độ, Philippines, Campuchia… với sản lượng sản xuất năm gần chưa có dấu hiệu ngừng tăng 1.1.3 Tại Việt Nam Nước ta nước nằm vùng nhiệt đới gió mùa Vì vậy, nhu cầu nước giải khát lớn Ngành cơng nghiệp nước giải khát nói chung ngành bia nói riêng phát triển quy mô sản lượng chất lượng Ở nước ta, bia xuất vào khoảng 100 năm trước ngành sản xuất bia nhiều tiềm phát triển Mặt khác, với phát triển kinh tế xã hội tốc độ tăng dân số nhu cầu bia tăng cao Theo “Báo cáo tình hình phát triển cơng nghiệp, thương mại” Bộ Công Thương cho biết, sản lượng bia năm 2016 Việt Nam 3,788 tỷ lít bia Theo liệu này, trung bình người Việt uống 42 lít bia, tăng khoảng lít so với năm 2015 Thống kê cho thấy, năm 2008 Việt Nam đứng thứ châu Á tiêu thụ bia, năm sau (năm 2016) đứng thứ 3, sau Nhật Bản Trung Quốc Dự tính sản lượng bia tồn ngành tỷ lít năm năm 2020 Theo quy hoạch phát triển ngành bia, rượu, nước giải khát Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến 2035 Bộ Cơng Thương phê duyệt, mục tiêu đặt ngành sản xuất 4,6 tỷ lít bia vào 2025 tăng lên 5,6 tỷ lít vào 2035 Như vậy, thập kỷ tới, lượng bia sản xuất tăng gấp rưỡi so với số 3,8 tỷ lít năm 2016 1.2 Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu thị trường 1.2.1 Lựa chọn loại bia sản xuất Trên giới có hai loại bia phổ biến bia Ale bia Lager: - Lager loại bia tiêu thụ nhiều giới Chúng có nguồn gốc từvùng Trung Âu Phương pháp lên men bia lager loại lên men chìm Bia thường có màu sáng với hương vị mạnh hoa bia - Ale tên cho tập hợp loại bia làm theo phương pháp men lên men nhiệt độ cao so với bia Lager Ở nhiệt độ này, nấm men sản sinh lượng dồi chất este, anđêhít chất làm cho hương vị bia có mùi vị trái Phần lớn bia có màu nâu đỏ, hương vị đa dạng thường đắng Hiện nay, loại bia sản xuất tiêu thụ thị trường Việt Nam chủ yếu bia lager Về phân khúc sản phẩm, thị trường bia Việt Nam chia làm ba phân khúc chính: bia cao cấp, bia trung cấp bia bình dân Hình 1.4 Phân khúc thị trường bia Việt Nam 2015 Tại Việt Nam, phân khúc bia trung cấp bình dân phân khúc tiêu thụ nhiều cấu dân số với tỷ trọng người độ tuổi lao động cao, phân khúc cao cấp phân khúc có tốc độ tăng trưởng nhanh nhờ hưởng lợi từ xu hướng cao cấp hóa phủ sóng khơng ngành bia mà rộng khắp ngành hàng tiêu dùng khác  Vì lí trên, nhà máy sản xuất bia lager với hai loại sản phẩm chính; - Bia với 55% malt đại mạch 45% gạo thay nguyên liệu malt, suất 30 triệu lít/năm - Bia chai 100% malt đại mạch suất 15 triệu lít/năm  Bao bì - Bia chai: Chai sử dụng chai loại 450 ml có màu nâu để tránh tác động ánh sáng làm giảm chất lượng bia Chai có nắp thép dùng để đậy miệng tránh thất thoát CO Vỏ chai đặt mua cơng ty chế tạo bao bì nước - Bia hơi: Sản xuất loại keg 50 lít, vỏ keg có màu trắng, làm thép khơng rỉ 1.2.2: Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy cần dựa tiêu chí: - Gần vùng nguyên liệu nhiên liệu - Thuận lợi giao thông để vận chuyển nguyên liệu, vật liệu phân phối sản phẩm - Gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống nước hợp lý để không ảnh hưởng đến môi trường sức khỏe người dân xung quanh - Gần nơi đông dân cư, có nguồn lao động dồi dào, tiêu thụ sản phẩm thuận lợi - Địa hình phẳng, địa chất ổn định, khơng có chấn động - Diện tích mặt rộng Từ yêu cầu trên, chúng em thống chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm khu công nghiệp Thăng Long II, Hưng Yên 1.2.2.1: Quy mơ cơng nghiệp; Khu cơng nghiệp Thăng Long II có tổng diện tích 345.2 nằm sát quốc lộ Đến hết quý I/ 2017, khu công nghiệp tiếp nhận 77 dự án đầu tư nước ngồi Trong có nhiều tập đồn tiếng, có thương hiệu giới đầu tư như: Tập đoàn CYOCERA, HOYA… 1.2.2.2: Giao thơng: Khu cơng nghiệp nằm vị trí thuận lợi cho hoạt động vận chuyển hàng hóa doanh nghiệp tới vùng nước hoạt động xuất nhập khẩu: - Nằm sát quốc lộ đường cao tốc Hà Nội- Hải Phòng; - Cách trung tâm Hà Nội 30km; - Cách cảng Hải Phòng 70km, cảng Cái Lân 90km; - Cách sân bay Quốc Tế Nội Bài 65km; - Cách ga đường sắt Lạc Đạo 10km - Giao thông nội bộ: Được đầu tư đồng bộ, đảm bảo thuận lợi cho việc lưu thông xe có trọng tải lớn 1.2.2.3: Nguồn cung cấp nguyên liệu: - Gạo thu mua địa phương tỉnh lân cận - Matl nhập từ nước ngồi từ khu cơng nghiệp Tiên Sơn- Bắc Ninh - Hoa Huublon nhập từ Châu Âu, Newzeland… dạng cao hoa viên 1.2.2.4: Thị trường tiêu thụ: Hưng Yên vùng kinh tế phát triển, dân cư đông đúc, sản phẩm phục vụ cho đơng đảo người dân vùng Ngồi cung cấp cho tỉnh thành lân cận khác như: Hà Nội, Hải Dương, Thái Bình… 1.2.2.5: Điện, nhiệt - Nhà máy tiếp nhận điện từ trạm 110KV Phố Nối Kim Động Công suất máy phục vị riêng cho khu cơng nghiệp: 25MV2,63MV2 - Nhiệt từ nhà máy chạy lò hơi, sử dụng than đốt - Nhà máy sử dụng máy lạnh, tác nhân lạnh glycol, tác nhân chạy máy khí Freon 22 1.2.2.6: Nguồn cấp, thoát nước - Cấp nước: Nhà máy nước khu công nghiệp xây dựng với công suất 18000m3 /ngày đêm Hệ thống cấp nước nối đến hàng rào doanh nghiệp - Thoát nước: Hệ thống thoát nước mưa nước thải xây dựng riêng biệt xử lý theo quy định hành nhà nước - Xử lý nước mưa nước thải: Nhà máy xử lý nước thải xây dựng với tổng công suất 3000m3/ ngày đêm 1.2.2.7: Nguồn nhân lực - Khu công nghiệp Thăng Long II nằm vùng đông dân với nguồn lao động dồi Trong bán kính 15km từ khu cơng nghiệp dân số vào khoảng 800.000 người, số người độ tuổi lao động chiếm khoảng 50% - Xung quanh khu cơng nghiệp có hệ thống trường đào tạo như: Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, Trường cao đẳng Bách Khoa Hưng Yên… với số lượng sinh viên trường hàng năm tham gia vào lực lượng lao động Khu công nghiệp - Khu công nghiệp nằm gần thủ đô Hà Nội- trung tâm đào tạo nhân lực lớn miền Bắc nên doanh nghiệp dễ dàng thu hút nguồn lao động chất lượng cao có lực đến làm việc Ngồi tiêu chí trên, khu cơng nghiệp Thăng Long II cịn có thuận lợi khác: - Phịng cháy chữa cháy: Đội cảnh sát PCCC nằm KCN, hệ thống ống nước họng cứu hỏa dọc theo đường đường nhánh KCN - Hải Quan: Trạm thông quan tỉnh Hưng Yên cách KCN khoảng km, giúp doanh nghiệp dễ dàng thực thủ tục hải quan xuất nhập khẩu, niêm phong, kẹp chì… - Ngân Hàng: Ngân hàng TMCP Á Châu, ngân hàng TMCP Đầu tư Phát triển Việt Nam, ngân hàng TMCP Ngoại thương Việt Nam, ngân hàng TMCP Sài Gòn Thương Tín, ngân hàng TMCP Kỹ Thương Việt Nam… cách KCN từ – km - Bưu điện: Bưu điện huyện Mỹ Hào cách KCN km, sẵn sàng đáp ứng nhu cầu Doanh nghiệp Khu công nghiệp - Bệnh viện, trạm y tế: Bệnh viện Đa khoa Phố Nối (cách KCN 5km) PHẦN II: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT 2.1 LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHÂN XƯỞNG NẤU 2.2.1 Máy nghiền mail 2.2.2 Máy nghiền búa 2.2.3 Nồi đường hóa 2.2.4 Nồi lọc dịch nha 2.2.5 nồi đun hoa có thiết bị gia nhiệt trung tâm 2.2.6 thiết bị lắng whirlpool 2.2.7 thiết bị trao đổi nhiệt cấp PHÂN XƯỞNG LÊN MEN 2.2.8 Thiết bị lên men gia tốc thân trụ, đáy côn 2.2.9 Thiết bị lọc securox tH 2.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT Quy trình sản xuất bia chai bia 10% Malt lót Malt Nghiền ẩm= trục Axit lactic, CaCl2 Đường hóa Hoa cao hoa viên Gạo Nghiền khơ búa Nước Hồ hóa dịch hóa Lọc đáy rửa bã bã Termamyl Nấu hoa Cặn Lắng xốy Kk vơ trùng Men giống Làm lạnh nhanh Nhân giống Lên men Malturex Thu CO2 Lên men phụ Men sữa Lọc bia Xử lí CO2 Rút men Diatomit, pvpp Rửa block Bão hòa CO2 Chiết chai CO2 chai Rửa chai Chiết Thanh trùng Bia chai Bia bock pvpp Dán nhãn 2.2.1 Làm nguyên liệu Malt gạo trước đưa vào sản xuất cần loại bỏ tạp chất: kim loại, đất, cát, sỏi, cây, bụi vật lạ… Quá trình đảm bảo nguyên liệu làm sạch, kích thước hạt đồng đều, khơng ảnh hưởng đến chất lượng bia, thuận lợi cho trình nghiền 2.2.2 Nghiền malt Mục đích: - Đập nhỏ malt thành mảnh nhỏ để tăng bề mặt diện tích tiếp xúc với nước với thành phần nội nhũ, tạo điều kiện tốt cho q trình hồ tan enzyme tăng cường tiếp xúc enzyme-cơ chất trình thuỷ phân để tăng hiệu trích ly chất tan - Tạo điều kiện thuận lợi cho trình lọc dịch đường Phương pháp: Hiện có phương pháp nghiền hay sử dụng: Nghiền khô, nghiền ẩm, nghiền ướt Bảng 2.1: Bảng so sánh phương pháp nghiền Phương pháp Nghiền khô Nghiền ẩm Nghiền ướt Thực Malt sau bảo quản nghiền mà không sử dụng thêm nước Bổ sung ẩm vào malt trước nghiền - Nghiền ướt có ngâm: Nhiệt độ ngâm 30-50 o C, 1030’ - Độ ẩm tăng lên khoảng 30% Ưu điểm - Đơn giản, dễ vệ sinh máy móc - Nghiền trước nấu lâu - Nghiền tốt malt có độ nhuyễn - Vỏ trấu bảo toàn nghiền - Các thành phần malt nghiền tốt - Năng suất nghiền tăng,lọc dịch đường nhanh, vị bia dịu - Vỏ trấu bảo toàn Nhược điểm - Vỏ thường bị vỡ vụn - Nhiều bụi làm giảm hiệu suất thu sản phẩm q trình nghiền -khơng khí xâm nhập dê gây oxi hóa - Nghiền khơng tốt loại malt chưa nhuyễn - Ngâm không - Cần phải sử dụng Chi phí đầu tư lớn Thiết bị bị ăn mịn.Vệ sinh thiết bị khó khăn Với ưu nhược điểm phương pháp nghiền trên, nhà máy chọn phương pháp nghiền ẩm malt sử dụng máy nghiền đôi trục Để khắc phục nhược điểm phương pháp nghiền ẩm, nhà máy nạp đày khí CO2 vào thùng chứa malt 2.2.3 Nghiền gạo Mục đích: Phá vỡ cấu trúc tinh bột, lằm tăng bề mặt tiếp xúc với nước giúp cho trình hấp thụ nước, hồ hóa, dịch hóa tốt để q trình nấu nhanh chóng dễ dàng Phương pháp: Nghiền gạo dùng phương pháp nghiền man, để đạt hiệu hồ hoá đường hoá cao yêu cầu gạo phải nghiền thật mịn giải pháp nghiền gạo phương pháp nghiền khô máy nghiền búa phương pháp đơn giản mà đạt hiệu cao → Chọn phương pháp nghiền búa để thu kích thước hạt theo yêu cầu 2.2.4 Đường hóa Mục đích: đường hóa chuyển từ hợp chất cao phân tử thành hợp chất thấp phân tử.Hồ hóa: đun sôi cháo – nâng nhiệt độ khối cháo lên tới điểm sơi Là q trình tinh bột hút nước trương nở, phá vỡ cấu trúc, giãn mạch tạo thuận lợi cho q trình đường hóa sau Phương pháp: Đun sơi tồn khối đun sơi phần Bảng 2.2: so sánh phương pháp đường hóa Phương pháp Đặc điểm Ưu điểm Nhược điểm Toàn khối Toàn dịch hèm (nâng giữ) nhiều nhiệt độ khác nhau, không bị chia thành phần để đun sôi -Đơn giản - Thu hồi chất triết khơng triệt để -Cần thiết bị đường hóa - Tiết kiệm lượng -Không vận chuyển dịch trình đường hóa nên tránh bị oxy xâm nhập Đun sơi phần Trong q trình đường hóa, phần dịch hèm đặc tách để đun sôi thiết bị đường hóa thứ hai sau phối trộn để -Hiệu suất thu hồi chất chiết triệt để -Có thể qua q trình đun sơi mà điều chỉnh đặc tính sản phẩm bia mong -Phức tạp -Cần thiết bị đường hóa -Khả xâm nhập oxy vận chuyển úa tình đường hóa nâng toàn nhiệt muốn độ khối dịch hèm lên nhiệt độ cao -Tốn lượng cho đun sôi Dựa vào ưu, nhược điểm phương pháp cụ thể, nhà máy chọn phương pháp nấu đường hoá hỗn hợp, nguyên liệu thay sau dịch hóa thiết bị riêng đường hóa chung với malt nồi đường hóa Cịn sản phẩm bia có nguyên liệu 100% malt đại mạch, nhà máy sử dụng phương pháp đường hóa tồn khối thiết bị đường hố 2.2.5: Lọc Mục đích: - Tách pha lỏng ( dịch đường) khỏi pha rắn ( vỏ malt phần nội nhũ hạt không tan) kim loại nặng, tanin, lipit…Tách pha lỏng khỏi pha rắn tức tách dịch đường khỏi bã, để thu kiệt chất hòa tan từ bã sang dịch đường Quá trình lọc dịch đường gồm giai đoạn: lọc dịch đường rửa bã Lọc dịch đầu: Giai đoạn tách dịch khỏi bã Trong suốt trình lọc, bã đóng vai trị lớp vật liệu lọc Rửa bã: Sau tách dịch khỏi bã, bã cịn giữ lại chất hịa tan Quá trình rửa bã để thu hồi chất chiết làm loãng dịch đường Phương pháp: -với ưu điểm cấu tạo đơn giản; thiết bị chịu áp suất cao tốt; làm việc với suất cao; dịch lọc bị oxy hóa.=> Chọn phương pháp sử dụng thùng lọc đáy 2.2.6 : Đun hoa Mục đích - Loại số chất bay khơng mong muốn - Trích ly chất đắng chất thơm hoa houblon - Tăng độ bền (sinh học, hóa sinh, keo) dịch đường - Tăng màu cô đặc dịch đường - Tạo độ ổn định keo cho bia - Tạo bọt tăng khả giữ bọt cho bia - Tiêu diệt vsv nhiễm vào dịch đường - Giảm pH độ nhớt dịch đường - Thanh trùng dịch đường, vô hoạt enzyme nhằm đảm bảo trình lên men sau ổn định, đảm bảo chất lượng bia thành phẩm Phương pháp Bảng 2.3: Các phương pháp gia nhiệt nấu hoa Phương pháp Ưu điểm Gia nhiệt tốt Nồi đun hoa cấp nhiệt Có đảo trộn tốt bên ngồi Thời gian đun sôi giảm 20- 30% so với cấp nhiệt trực tiếp Trao đổi nhiệt tốt Dịch đường sôi không tạo bọt mà không cần rút Thiết bị gia nhiệt trung không khí Khơng cần thêm cánh tâm khuấy Giá thành đầu tư thấp, khơng cần bảo trì, bảo ơn Nhược điểm Cồng kềnh Tốn lượng cho bơm Khó làm nồi nấu Không đồng giai đoạn đầu => Nhà máy sử dụng nồi đun hoa có thiết bị gia nhiệt trung tâm 2.2.7 Lắng Mục đích : Tách cặn dịch đường sau đun sôi với hoa houblon (có chứa cặn huyền phù ,tanat protein ,các cặn từ hoa houblon) Một số phương pháp lọai bỏ cặn để dịch đường: Thùng nông, ly tâm, lọc, thùng lắng xoáy… Phương pháp: Bảng 2.4:các phương pháp lắng Ly tâm Loại bỏ chất rắn dạng huyền phù chất lỏng cách sử dụng lực ly tâm Tốc độ quay 40005000 vg/ph Lọc -Sử dụng máy lọc với bột trợ lọc diatomit -Máy nằm ngang hay nằm đứng Thùng lắng xoáy -Là thùng lắng xốy có đáy nghiêng so với mặt phẳng ngang 1,5⸰ Cấu tạo -Dịch bơm theo phương tiếp tuyến với thành thùng với vận tốc 12-14m/s - Lưu lượng lớn -Có thể thu -Đơn giản (700hl/h) dịch đường có chất -Ít tốn cho - Khả tự lượng theo mong việc lắp đặt sử muốn dụng động hóa cao - Gọn nhẹ, vệ sinh Ưu điểm tiệt trùng đơn giản -Tổn thất nhỏ (< 0,5%) -Chi phí mua máy -Giá mua tác nhân -Tổn thất lớn (2cao lọc đắt 3%) Nhược điểm -Bảo trì tốn -Khó thao tác nhược điểm phương pháp nhà máy chọn thiết bị thùng lắng xoáy để làm dịch đường Dựa vào xu ưu 2.2.8 Làm lạnh dịch đường Mục đích: Sau làm trong, dịch đường làm lạnh tới nhiệt độ lên men, phù hợp với chủng nấm men sử dụng Việc làm lạnh phải tiến hành làm lạnh nhanh vơ trùng nhằm mục đích: - Giảm nhiệt độ dịch đường tới nhiệt độ lên men - Tốc độ làm lạnh nhanh để hạn chế nhiễm tạp vi sinh vật - Tạo điều kiện thuận lợi cho bão hòa oxy Phương pháp: Thiết bị làm lạnh nhanh: Dạng mỏng chế tạo thép không rỉ Dịch đường chảy vào từ đầu chảy qua đường khía tạo thành hai đường khác chất tải lạnh nước glcol chảy theo chiều ngược lại theo rãnh => Nhà máy sử dụng phương pháp làm lạnh thiết bị trao đổi nhiệt cấp 2.2.9 Sục khí Mục đích: Bổ sung O để cung cấp O phục vụ cho qúa trình phát triển sinh khối nấm men Dịch đường bổ sung oxi dạng khơng khí nén Khơng khí nén bổ sung xi chiều theo đường ống dẫn dịch vào thùng lên men 2.2.10 Lên men Mục đích: Q trình lên men chính: chuyển hóa nguồn chất cacbonhydrat có khả lên men thành sản phẩm lên men rượu (rượu etylic rượu bậc cao), axit, este khí cacbonic tác động nấm men Quá trình lên men phụ: tạo điều kiện để nấm men bia sử dụng nốt chất chiết lại, CO hòa tan vào bia, làm bia hơn, ổn định bia làm giảm lượng rượu bậc cao, aldehyt, tăng lượng este tạo cho bia có hương thơm, tăng độ bền keo Các phương thức lên men Lên men liên tục: Nguyên liệu vào liên tục, sản phẩm lấy liên tục - Ưu điểm: cơng nghệ khép kín, hao tổn sản xuất ít, chất lượng bia đồng đều, nâng cao suất thiết bị, hạ giá thành sản phẩm, dễ tự động hoá - Nhược điểm: thiết bị phức tạp, đắt tiền, địi hỏi kiểm sốt nghiêm ngặt, bị nhiễm dễ nhiễm hàng loạt nên khó xử lý Lên men gián đoạn: Nguyên liệu đưa vào theo mẻ Sản phẩm lấy mẻ - Ưu điểm: thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, bị nhiễm tạp dễ xử lý - Nhược điểm: suất thấp Phương pháp Bảng 2.5: Phương pháp lên men Đặc điểm Q trình lên men lên men phụ tiến hành thiết bị riêng biệt Bia bơm từ thùng lên Ưu điểm Nhiệt độ lên men thấp, tạo cho bia có hương vị đậm đà Nhược điểm Tốn diện tích, thiết bị, dẫn đến tốn chi phí đầu tư Thời gian lên men kéo dài Bia dễ tiếp xúc với O2 Lên men cổ điển Lên men gia tốc men sang thùng lên men phụ đến 9598% thể tích (to=4oC) giữ 2-4 tuần 01o C.Thiết bị nằm ngang hay đứng Q trình lên men lên men phụ tiến hành thiết bị thân trụ, đáy cơn, có hệ thống trao đổi để tuần hồn nhiệt bia Thời gian lên men rút ngắn so với lên men cổ điển Không gây tốn diện tích, giảm chi phí CIP, giảm tổn thất bia tránh tổn thất đường ống, tránh xâm nhập O2 Chất lượng bia so với lên men cổ điển không đáng kể => Từ ưu, nhược điểm phương pháp nêu trên, kết hợp với mong muốn giảm chi phí đầu tư, nhà máy chọn phương pháp lên men sau: Phương pháp lên men chìm chủng Saccharomyces carlsbergensis thiết bị lên men gia tốc thân trụ, đáy côn Phương thức lên men gián đoạn, không qua lên men sơ 2.2.11: Lọc bia Mục đích: Bia sau lên men làm tự nhiên (nhờ trình lắng lên men phụ) chưa đạt mức độ cần thiết Do đó, cần phải lọc tiếp để loại bỏ hoàn toàn cặn, kết tủa phức chất protein, hạt dạng keo polyphenol- chất làm đục bia nhằm tăng độ bền bia, tăng giá trị cảm quan, ổn định thành phần học Phương pháp: Có phương pháp lọc bia nay: máy lọc khung bản, máy lọc đĩa Bảng 2.6: Bảng phương pháp lọc Phương pháp Lọc nến Nguyên tắc Khi làm việc, bia bột trợ lọc bơm vào thiết bị Bột phủ lên bề mặt bột lọc, bia qua lớp bột trợ lọc Ưu điểm - Hiệu suất lọc cao - Bản mặt lọc thay định kỳ, dễ vệ sinh - Có thể tự động hóa - Giảm hàm lượng Nhược điểm - Cấu tạo phức tạp nhạy cảm với thay đổi áp suất đột ngột - Giá thành cao lọc khung - Chu kì lọc ngắn Lọc đĩa vào tâm cột lọc sau đươc tách kết tủa cặn Bia theo tâm ống dẫn lên khoang phía ngồi Bia bột trợ lọc bơm vào máy, bột trợ lọc phủ phía bên ngồi đĩa, bia lọc qua lớp bột trợ lọc vào bên đĩa gom vào đường dẫn trục để oxy xâm nhập - Dễ lắp đặt, đầu tư ban đầu thấp lọc đĩa - Tiêu thụ lượng nước rửa lớn - Khó khăn việc tháo dỡ, rửa bảo dưỡng nến lọc - Giảm khả nhiễm tạp -Năng suất cao -Loại bỏ hợp chất polyphenol - Chu trình lọc ngắn - Vệ sinh khó khăn - Chi phí cao, ln phải bổ sung vật liệu lọc sau lần tái sử dụng bị hao phí Dựa vào đặc điểm phương pháp lọc ta sử dụng phương pháp lọc có sử dụng bột trợ lọc với thiết bị lọc nến lọc đĩa Ngoài ra, ta chọn lọc nến ( thiết bị lọc securox, không sử dụng chất trợ lọc bổ sung) để lọc hoàn thiện bia chai Với sản phẩm bia qua trình lọc với bột trợ lọc diatomit 2.2.12 Bão hịa CO2 Mục đích: Bổ sung vào bia để đảm bảo hàm lượng bia thành phẩm đạt mức yêu cầu hàm lượng đạt 4,0 g/lít bia 5,2 g/l bia chai Và dùng để bão hòa phải có độ tinh khiết 99% Phương pháp: Bão hịa đường ống: CO lạnh chứa thùng chuyên dụng riêng, bia sau lọc chuyển sang tank chứa bia thành phẩm Bia CO đảo trộn đường ống thiết bị, sau chuyển tới thùng làm sáng bia, bổ sung lien tục q trình dẫn dịch 2.2.13: Chiết chai Mục đích: thuận tiện trình sử dụng bảo quản bia Phương pháp: Chiết đẳng áp: áp suất bao bì bể chứa bia máy chiết cân bằng, nhờ bia vào bao bì tác động trọng lực 2.2.14: Thanh trùng bia chai Mục đích: Tiêu diệt vi sinh vật để tăng thời gian bảo quản sản phẩm bia Phương pháp: nhà máy sử dụng phương pháp trùng Tunel Chai qua hầm trùng trải qua chế độ nhiệt khác khoảng thời gian xác định nhờ hệ thống băng chuyền dạng chuyển động liên tục Nước sử dụng trùng phải có pH=8, độ cứng thấp tốt PHẦN III: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM ∗ Ý nghĩa việc tính cân vật chất: - Tính lượng đầu vào, đầu cho cơng đoạn hay q trình giúp cho việc - chọn thiết bị có cơng suất phù hợp Xác định lượng nguyên liệu cần cho sản xuất từ giúp nhà máy lập - kế hoạch sản xuất đảm bảo cho trình sản xuất liên tục, ổn định Xác định tổn thất, phế liệu, phụ liệu cho trình sản xuất Xác định diện tích kho bãi chứa hợp lí 3.1 Tính cân sản phẩm Để đơn giản hóa ta tính cân sản phẩm cho 100 lít bia thành phẩm Trong q trình sản xuất, tổn thất cơng đoạn tránh khỏi Lượng tổn thất phụ thuộc vào nhiều yếu tố chất lượng nguyên liệu, chế độ công nghệ, thiết bị Bảng 3.1: Các số yêu cầu với nguyên liệu sản xuất bia Chỉ số Malt Gạo Độ ẩm (%) 13 Độ hòa tan (%) 76 85 Bảng 3.2: Tổn thất qua công đoạn Công đoạn Tổn thất Nghiền 0,5% so với ngun liệu Nấu, đường hóa, lọc 1,5% chất hịa tan Nấu hoa 10% lượng dịch bay nước Lắng xoáy làm lạnh nhanh 3% so với lượng dịch Lên men phụ 4% so với lượng dịch Lọc bia 1% so với lượng dịch Quá trình bão hịa CO2 0,5% so với lượng dịch Q trình chiết 0,5% so với lượng dịch ( bia chai ) 4% so với lượng dịch ( bia ) Đồ án Vũ Thùy Linh, 2015 3.1.1 Lượng bia dịch đường qua giai đoạn 3.1.1.1 Bia − Quá trình chiết tổn thất 4% Lượng bia bão hịa CO2 là: = 104,17 (lít) − Q trình bão hòa CO2 tổn thất 0,5% Lượng bia sau lọc là: = 104,69 (lít) − Q trình lọc bia tổn thất 1% Lượng bia trước lọc là: = 105,75 (lít) − Quá trình lên men tổn thất 4% Lượng dịch đưa vào lên men là: = 110,15 (lít) − Q trình lắng làm lạnh nhanh tổn hao chung 3% Lượng dịch trước đưa vào làm lạnh là: = 113,56 (lít) − Khi làm lạnh từ 100ºC xuống 20ºC thể tích dịch đường co 4% Thể tích dịch đường 100ºC trước lắng làm lạnh là: = 118,29 (lít) − Dịch đường 10% 20ºC có khối lượng riêng d 20/20 = 1,039 kg/l, khối lượng dịch đường sau trình đun hoa 20ºC là: 113,56 × 1,039 = 117,99 (kg) − Trong q trình đun hoa, coi lượng chất khơ trích ly từ hoa lượng chất khô tổn thất Lượng chất chiết có dịch đường 10% là: 117,99 × 0,1 = 11,8 (kg) − Q trình nấu, đường hóa, lọc tổn thất chất chiết 1,5%  Lượng chất chiết cần thiết là: = 11,98 (kg) 3.1.1.2 Bia chai - Quá trình chiết tổn thất 0,5% Lượng bia bão hịa CO2 là: = 100,5 (lít) − Q trình bão hịa CO2 tổn thất 0,5% Lượng bia sau lọc là: = 101,01 (lít) − Q trình lọc bia tổn thất 1% Lượng bia trước lọc là: = 102,03 (lít) − Quá trình lên men tổn thất 4% Lượng dịch đưa vào lên men là: = 106,28 (lít) − Q trình lắng làm lạnh nhanh tổn hao chung 3% Lượng dịch trước đưa vào làm lạnh là: = 109,57 (lít) − Khi làm lạnh từ 100ºC xuống 20ºC thể tích dịch đường co 4% Thể tích dịch đường 100ºC trước lắng làm lạnh là: = 114,13 (lít) − Dịch đường 12% 20ºC có khối lượng riêng d 20/20 = 1,048 kg/l, khối lượng dịch đường sau trình đun hoa 20ºC là: 109,57 × 1,048 = 114,83 (kg) − Trong trình đun hoa, coi lượng chất khơ trích ly từ hoa lượng chất khơ tổn thất Lượng chất chiết có dịch đường 12% là: 114,83 × 0,12 = 13,78 (kg) − Q trình nấu, đường hóa, lọc tổn thất chất chiết 1,5%  Lượng chất chiết cần thiết là: = 13,99 (kg) 3.1.2 Tính nguyên liệu 3.1.2.1 Sản phẩm bia Sản phẩm bia 10ºBx với 45% nguyên liệu thay Gọi lượng malt dùng để sản xuất 100 lít bia M (kg) Lượng gạo là: × M (kg) Lượng chất chiết thu từ M (kg) malt (với độ ẩm 7%, độ hịa tan 76% tổn hao q trình nghiền 0,5%) là: M × (1-0,07) × (1-0,005) × 0,76 = 0,703M (kg) Lượng chất chiết thu từ gạo (với độ ẩm 13%, độ hòa tan 85% tổn hao nghiền 0,5%) là: M × (1-0,13) × (1-0,005) × 0,85 = 0,602M (kg) Tổng lượng chất chiết là: 0,703M + 0,602M = 11,98 Suy lượng malt cần dùng là: M = 9,18 (kg) Lượng gạo cần dùng là: M = 7,51 (kg) Vậy lượng malt cần dùng để sản xuất 100 lít bia 10ºBx 9,18 (kg) lượng gạo 7,51 (kg) 3.1.2.3 Sản phẩm bia chai Sản phẩm bia chai 12ºBx với nguyên liệu 100% malt đại mạch Gọi lượng malt dùng để sản xuất 100 lít bia M (kg) Lượng chất chiết thu từ M (kg) malt (với độ ẩm 7%, độ hòa tan 76% tổn hao trình nghiền 0,5%) là: M × (1-0,07) × (1-0,005) × 0,76 = 0,703M (kg) Tổng lượng chất chiết là: 0,703M = 13,99 Suy lượng malt cần dùng là: M = 19,9 (kg) Vậy lượng malt cần dùng để sản xuất 100 lít bia chai 12ºBx 19,9 (kg) 3.2 Bảng tổng hợp cân sản phẩm 3.2.1 Sản phẩm bia (10oBx) Bảng 3.3: Bảng tổng hợp cân sản phẩm bia Công đoạn Đơn vị lít Q trình chiết Q trình bão lít hịa CO2 Lọc Bia lít % Hao Cho 100 Cho 30 triệu Lý hao hụt hụt lít bia lít/năm 0.5 104.17 31251000 Do dính thiết bị 0.5 104.69 105.75 31407000 Do dính thiết bị 31725000 Do loại bỏ số tạp chất cịn lẫn bia Do dính thiết bị Lên men lít phụ lít Lắng xốy làm lạnh nhanh 110.15 33045000 113.56 34068000 117.99 35397000 kg 10 Nấu hoa kg 117.99 35397000 11.8 3540000 -10 Tổng chất khơ kg hịa tan Ngun liệu Loại bỏ cặn huyền phù,tanat protein ,các cặn từ hoa houblon Khi làm lạnh lượng dịch bị co lại phần Mất lượng dịch bay nước Do lượng dịch chiết thu từ hoa - 1.5 11.98 3594000 kg 0.5 Gạo (Kg) Malt (kg) 12.04 3612060 Do chất hịa tan Do bay hơi, bã, dính thiết bị Do dính thiết bị 7.51 2253000 - 9.18 2754000 - Nấu, đường hóa, kg lọc Nghiền Tổn hao lượng đường Mất dịch trình lấy men ngồi Do dính thiết bị 3.2.2 Sản phẩm bia chai (12oBx) Bảng 3.4: Bảng tổng hợp cân sản phẩm bia chai Cơng đoạn Đơn vị lít Q trình chiết Q trình bão lít hịa CO2 Lọc Bia lít Lên men lít phụ Lắng xốy lít làm lạnh nhanh % Hao Cho 100 Cho 15 triệu Lý hao hụt hụt lít bia lít/năm 100.5 15075000 Do dính thiết bị 0.5 101.01 102.03 15151500 Do dính thiết bị 15304500 Do loại bỏ số tạp chất cịn lẫn bia Do dính thiết bị 106.28 15942000 109.57 16435500 Tổn hao lượng đường Mất dịch q trình lấy men ngồi Loại bỏ cặn huyền phù,tanat protein ,các cặn từ hoa houblon kg 114.83 17224500 Khi làm lạnh lượng dịch bị co lại phần 10 Nấu hoa kg 114.83 17224500 13.78 2067000 -10 Tổng chất khơ kg hịa tan Mất lượng dịch bay nước Do lượng dịch chiết thu từ hoa - Nấu, đường hóa, kg lọc 1.5 13.99 2098500 Do chất hòa tan Do bay hơi, bã, dính thiết bị Nghiền (kg) 0.5 14.06 2109045 Do dính thiết bị Nguyên liệu Malt (kg) 19.9 2985000 - ... nhiệt - Nhà máy tiếp nhận điện từ trạm 110KV Phố Nối Kim Động Công suất máy phục vị riêng cho khu cơng nghiệp: 25MV2,63MV2 - Nhiệt từ nhà máy chạy lò hơi, sử dụng than đốt - Nhà máy sử dụng máy lạnh,... biến bia Ale bia Lager: - Lager loại bia tiêu thụ nhiều giới Chúng có nguồn gốc từvùng Trung Âu Phương pháp lên men bia lager loại lên men chìm Bia thường có màu sáng với hương vị mạnh hoa bia. .. triệu lít/năm - Bia chai 100% malt đại mạch suất 15 triệu lít/năm  Bao bì - Bia chai: Chai sử dụng chai loại 450 ml có màu nâu để tránh tác động ánh sáng làm giảm chất lượng bia Chai có nắp