Thiết kế nhà máy sản xuất bia công suất 20 triệu lítnăm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm Mục lục L I NểI U .4 PH N I L P LU N KINH T 6 I.1 Tỡnh hỡnh phỏt trin ngnh bia trờn th gii 6 I.2.Tỡnh hỡnh sn xut v tiờu th bia Vit Nam .7 8 I.3. Chn a im v nng sut xõy dng nh mỏy 8 PH N II: CH N V THUY T MINH 11 D Y CHUY N CễNG NGH 11 I. NGUYấN LIU .11 I.1 Malt i mch .11 I.2 Hoa hounblon .12 I.3 Go .13 I.4 Nc .13 I.5 Chng nm men .14 II. CHN DY CHUYN SN XUT .16 PHN III. THUYT MINH DY CHUYN CễNG NGH 17 III.1 Nghin nguyờn liu 17 III.1.1 Nghin malt 17 III.1.2 Nghin go 18 III.2 Quỏ trỡnh h hoỏ 19 III.3 Quỏ trỡnh ng hoỏ 21 III.4 Lc dch ng 22 III.5 Nu dch ng vi hoa houblon 23 III.6. Lng trong dch ng 25 III.7. Lm lnh nhanh .26 III.8. Sc khớ v cp nm men 27 III.9. Nhõn ging nm men 28 III.10. Lờn men .29 III.11. Lc bia .32 III.12. Tng tr, n nh bia v bóo hũa CO2 32 III.13. Hon thin sn phm .33 PH N III: T NH C N B NG S N PH M .37 A. K hoch sn xut ca nh mỏy 37 B. Tớnh cõn bng sn phm cho 1000l bia chai 38 PH N IV: T NH V CH N THI T B 44 IV.1. Thit b trong phõn xng nghin .44 IV.1.1. Cõn nguyờn liu 44 IV.1.2.Chn mỏy nghin malt 44 IV.1.3. Chn mỏy nghin go 44 IV.1.4. Tính gầu tải 45 IV.2. Thiết bị trong phân xởng nấu 46 IV.2.1. Nồi hồ hoá 46 IV.2.2 Tính và chọn nồi đờng hoá .47 Nguyễn Quang Tùng CNSHB K46 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm IV.2.3. Thiết bị lọc đáy bằng .49 IV.2.4. Tính và chọn nồi nấu hoa 50 IV.2.5. Tính thùng lắng xoáy 52 IV.2.6. Mỏy lm lnh nhanh .53 IV.2.7. Tính và chọn nồi đun nớc nóng 53 IV.2.8. Tớnh v chn h thng CIP 54 IV.2.9. Chọn bơm .55 IV. 3. Tớnh v chn thit b trong phõn xng lờn men .56 IV. 3.1. Tớnh v chn thựng lờn men 56 IV.3.2 Tớnh v chn thit b gõy men .60 a.Tính thùng gây men giống cấp II 60 b.Tính thùng gây men giống cấp I .60 IV.3.4.Thựng ra men v bo qun men dựng li .61 IV.3.5. Chn mỏy lc bia .62 IV.3.6. Thùng chứa bia và bão hoà CO2 sau khi lọc 62 IV.4. Tớnh v chn thit b trong phõn xng chit chai .63 1. Mỏy ra chai .63 2. Mỏy chit chai ng ỏp BF _ 36.1 63 3. H thng thanh trựng chai .64 4. Mỏy dỏn nhón 64 5.Cỏc thit b vn chuyn .65 PH N V: T NH TO N N NG L NG .67 I. Tớnh hi .67 1. Lng hi cp cho ni h húa 67 2. Lng hi cp cho ni ng húa .69 3. Lng hi cp cho ni nu hoa 71 4. Lng hi cp cho thit b un núng nc .72 5. Lng hi cp cho phõn xng hon thin .73 II. Tớnh lnh 74 1. Lng nhit lnh cp cho thit b lnh nhanh 74 2. Lng nhit lnh cp cho thit b lờn men 75 3. Lng nhit lnh cp cho thit b gõy men ging .77 4. Lng nhit lnh cung cp h nhit bia sau lc xung 1oC .79 III. Tớnh nc .80 1. Lng nc dựng cho phõn xng nu .80 2. Lng nc dựng cho phõn xng lờn men .81 3. Lng nc dựng gõy men ging v ra men 81 4. Lng nc dựng cho phõn xng hon thin sn phm 81 5. Lng nc dựng cho ni hi 82 6. Lng nc dựng cho cỏc hot ng khỏc 82 IV. Tớnh in 82 1. Tớnh ph ti chiu sỏng 82 2. Tớnh ph ti ng lc .87 3. Xỏc nh ph ti tớnh toỏn 87 4. Xỏc nh cụng sut v dung lng bự 88 5. Chn mỏy bin ỏp .89 6. Tớnh in nng tiờu th hng nm 89 PH N VI: T NH X Y D NG 91 1. Chn a im xõy dng nh mỏy 91 2. Thit k tng mt bng nh mỏy 93 Nguyễn Quang Tùng CNSHB K46 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm 2.1. Xỏc nh kớch thc cỏc hng mc cụng trỡnh .93 2.2. Gii phỏp thit k tng mt bng nh mỏy .99 2.3. Tớnh cỏc ch tiờu kinh t k thut 100 3. Thit k nh sn xut chớnh 101 PH N VII: T NH TO N KINH T .104 I.Mc ớch v nhim v 104 1.Mc ớch 104 2.Nhim v .104 II.Tớnh chi phớ c nh 105 1.Tớnh chi phớ cho xõy dng nh mỏy 105 a.Vn u t chun b 105 b.Vn u t xõy dng .105 2.Tớnh chi phớ cho lp t thit b 107 3.Cỏc chi phớ phỏt sinh trong quỏ trỡnh xõy dng v lp t .109 4.Tớnh chi phớ khu hao thit b, nh xng 109 5.Tớnh vn u t c nh cho nh mỏy .110 III.Tớnh Chi phớ sn xut .110 1.Chi phớ cho nhiờn liu 110 2.Chi phớ cho nguyờn liu .111 3.Chi phớ tin lng cho ton nh mỏy 112 4.Chi phớ bo him xó hi 113 5.Tớnh giỏ thnh sn phm .113 6.Tng doanh thu ca nh mỏy 114 7.Vn 114 8.Tớnh NPV .115 9.ỏnh giỏ cỏc ch tiờu hiu qu 119 PH N VIII: V SINH V AN TO N LAO NG 120 I. V sinh .120 1. V sinh cỏ nhõn .120 2. V sinh thit b nh xng .120 II. An ton lao ng 121 1. Chng khớ c trong nh mỏy 121 2. Chng n v rung ng 121 3. An ton khi vn hnh thit b .121 4. An ton v in .122 5. Phũng chỏy cha chỏy 122 K T LU N 123 T I LI U THAM KH O 125 Nguyễn Quang Tùng CNSHB K46 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm LI NểI U Bia l mt loi ung gii khỏt hin rt c a chung nc ta cng nh trờn th gii. Bia cú mu sc, hng v c trng, d dng phõn bit vi cỏc loi ung khỏc. c sn xut t cỏc nguyờn liu chớnh l malt i mch, hoa houblon . bia em li giỏ tr dinh dng, mt lớt bia cung cp 400 450 kcal, bia cú kh nng kớch thớch tiờu hoỏ, giỳp c th kho mnh khi dựng vi liu lng thớch hp v c bit cũn cú tỏc dng lm gim nhanh cn khỏt ca ngi ung nh c tớnh bóo ho CO 2 . Theo nghiờn cu ca cỏc nh khoa hc, bia ra i t khong 7000 nm trc Cụng nguyờn, bt ngun t cỏc b lc c trỳ ven b sụng Lng H, sau ú c truyn sang cỏc chõu lc khỏc thụng qua quỏ trỡnh trao i, buụn bỏn gia cỏc b lc. Trong quỏ trỡnh tỡm kim nguyờn liu ph tng cht lng cho bia, ngi ta nhn thy hoa houblon mang li cho bia hng v rt c bit v nhiu c tớnh quý giỏ. Hin nay, hoa houblon vn l nguyờn liu khụng th thay th trong sn xut bia. n th k XIX, Louis Pasteur xut bn cun sỏch v bia ó to ra ngnh cụng nghip sn xut bia di ỏnh sỏng khoa hc. Cựng vi s phỏt trin ca cỏc ngnh khoa hc khỏc quy trỡnh cụng ngh sn xut bia ang ngy cng tr nờn hon thin. Chớnh vỡ vy, bia ó tr thnh loi ung c a chung nht hin nay, c sn xut v tiờu th ngy cng nhiu trờn phm vi ton th gii. Vit Nam, bia xut hin cha lõu lm (ch khong 100 nm), ngnh cụng nghip sn xut bia vn cũn rt nhiu tim nng phỏt trin. Trong nhng nm gn õy, nhu cu s dng bia nc ta ngy cng tng. Rt nhiu nh mỏy cng nh c s sn xut bia c thnh lp trờn khp c nc nhng vn cha ỏp ng ht c nhu cu th trng c v cht lng cng nh s lng. Hn na bia l mt ngnh cụng nghip cú nhiu úng gúp to ln cho Nguyễn Quang Tùng CNSHB K46 4 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ nhµ m¸y s¶n xuÊt bia n¨ng suÊt 20 triÖu lÝt/n¨m ngành kinh tế quốc dân vì nó là ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thu hồi vốn nhanh, và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức chặt chẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết. Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy bia năng suất 20 triệu lít/năm. Đây là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị và tổ chức hợp lý sẽ có khả năng thích ứng linh hoạt với qui mô sản xuất trung bình, cũng như có khả năng mở rộng qui mô sản xuất. NguyÔn Quang Tïng CNSHB – K46 5 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ nhµ m¸y s¶n xuÊt bia n¨ng suÊt 20 triÖu lÝt/n¨m PHẦN I LẬP LUẬN KINH TẾ I.1 Tình hình phát triển ngành bia trên thế giới a. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới Nhu cầu tiêu thụ bia trên thế giới ngày càng nhiều cùng với nhu cầu và điều kiện đời sống vật chất của mọi gười ở khắp nơi trên thế ngày càng tăng. Theo thống kê, các nước Đức, Mỹ có sản lượng bia lớn hơn 10 tỷ lít/ năm. Mỹ là một nước phát triển, qui mô sản xuất lớn, 5 công ty đã chiếm 60% tổng sản lượng bia sản xuất ra. Ở Canada chỉ hai công ty lớn đã chiếm 94% tổng sản lượng bia sản xuất ra. Các nước Đức, Đan Mạch, Tiệp tiêu thụ nhiều hơn 100 lít /người /năm. Nếu ở Châu Âu hầu hết các nước đều sản xuất và tiêu thụ bia với lượng lớn thì ở Châu Phi chỉ một số nước là sản xuất và tiêu thụ nhiều bia. Người ta đã thống kê được 10 nước có sản lượng bia cao nhất ở tất cả các châu lục là: Mỹ, Trung Quốc, Đức, Brazin, Nhật, Anh, Mexico, Tây Ban Nha, Nam Phi. 10 nước có mức tiêu thụ bia cao nhất là: Tiệp, Đức, Italia, ÚC, Bỉ, Newziland, Áo, Đan Mạch, Hungari, Anh. b. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Châu Á. Châu Á có các nước phát triển như: Nhật, Trung Quốc và các nước đang phát triển như: Lào, Campuchia, Việt Nam điều có sản lượng sản xuất và tiêu thụ bia ngày càng tăng lên nhưng mức độ tăng trưởng là khác nhau ở các nước khác nhau. Thái Lan 26,5%, Philippin 22%, Malaixia 21%, Trung Quốc20 %. Sản lượng bia ở Trung Quốc, Nhật gần bằng với sản lượng bia ở Đức, Mỹ, khoảng 8-12 tỷ lít /năm. Nhật có 4 công ty lớn chiếm 40% sản lượng sản xuất ra Trung Quốc có 800 nhà máy có sản lượng lớn hơn 150 triệu lít /năm (chiếm 25% tổng sản lượng sản xuất ra). Mức tiêu thụ ở Nhật 50 lít /người /năm. Mức tiêu thụ ở Singapo 18-20 lít /người /năm. NguyÔn Quang Tïng CNSHB – K46 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm I.2.Tỡnh hỡnh sn xut v tiờu th bia Vit Nam. Vit Nam l mt nc ụng Nam , vựng khớ hu nhit i m, bia l th ung cú cn nh, cú giỏ tr dinh dng v cht lng cm quan cao cú tỏc dng gii khỏt nờn bia rt c a chung Vit Nam. Mc tiờu ngnh: - Xõy dng ngnh bia thnh mt ngnh kinh t mnh. S dng ti a ngun nguyờn liu trong nc sn xut ra sn phm cú cht lng cao, a dng hoỏ v chng loi, ci tin bao bỡ mu mó, phn u h giỏ thnh, nõng cao kh nng cnh tranh, ỏp ng nhu cu trong nc v cú sn phm xut khu, tng ngun thu ngõn sỏch, hi nhp vng chc kinh t khu vc v th gii. - Khuyn khớch cỏc thnh phn kinh t tham gia sn xut, bia t cht lng cao t nguyờn liu trong nc v nhp khu. nh hng phỏt trin -V cụng ngh, thit b: hin i hoỏ cụng ngh, tng bc thay th cụng ngh thit b hin cú bng cụng ngh, thit b tiờn tin hin i ca th gii, m bo cỏc tiờu chun cht lng, an ton v sinh thc phm, mụi trng theo qui nh ca Vit Nam v quc t sn phm cú kh nng cnh tranh ngy cng cao trờn th trng trong v ngoi nc. - V u t: Tp chung u t vo cỏc nh mỏy cú cụng sut thit k ln, phỏt huy ti a nng lc ca cỏc c s sn xut cú thit b v cụng ngh tiờn tin, ng thi tin hnh u t m rng nng lc ca mt s nh mỏy hin cú a dng hoỏ hỡnh thc u t phng thc huy ng vn, khuyn khớch huy ng ngun vn ca cỏc thnh phn kinh t trong nc, phỏt hnh trỏi phiu y mnh vic c phn hoỏ i vi nhng doanh nghip nh nc khụng nm gi 100% vn. + Cỏc ch tiờu ch yu. Sn lng: Nm 2010: 12000 Triu lớt Nm 2015: 15000 Triu lớt Tp trung u t cỏc nh mỏy cụng sut ln, sn xut kinh doanh hiu qu, qun lý cht ch v sinh an ton thc phm m bo cht lng, giỏ thnh c ngi tiờu dựng chp nhn c th. Nguyễn Quang Tùng CNSHB K46 7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm i vi cỏc doanh nghip cú vn u t nc ngoi tp trung khai thỏc cụng sut thit k. - Trong ú bia Vit Nam phi gi vai trũ ch cht trong vic nõng uy tớn cht lng thng hiu bia Vit Nam, m bo sn xut v tiờu th t t trng t 60%-70% th phn trong nc v hng ti sut khu. Sn lng sn xut ngnh bia Ch tiờu Nm 2010 (triu lớt) Nm 2015 (triu lớt) 1 Cụng ty bia Si Gũn Cụng ty bia H Ni Cỏc nh mỏy khỏc 2 Liờn doanh v 100% vn nc ngoi 3 a phng v cỏc thnh ph. - a phng - Cỏc thnh phn kinh t khỏc 350 100 100 350 200 100 780 200 150 400 270 150 Nhu cu vn u t Ch tiờu Nm 2010 2015 Cụng ty bia Si Gũn Cụng ty bia H Ni Cỏc nh mỏy khỏc 2730 1680 700 3780 2100 1400 I.3. Chn a im v nng sut xõy dng nh mỏy. Cỏc nguyờn tc la chn a im xõy dng nh mỏy: + Gn vựng nguyờn liu v nhiờn liu. + Thun li v giao thụng thu, b vn chuyn nguyờn liu, vt liu v sn phm. + Gn ngun cung cp nc, cú h thng thoỏt nc hp lý khụng nh hng n mụi trng, n sc khe ca ngi dõn trong vựng. Nguyễn Quang Tùng CNSHB K46 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm + Gn ni ụng dõn c cú ngun nhõn lc di do, tiờu th sn phm thun li. + a hỡnh bng phng, i cht n nh, khụng cú chn ng. + din tớch b trớ thit b v khu vc trong nh mỏy, sn xut, giao thụng ni b thun tin, cú t d tr cho m rng sn xut. T cỏc nguyờn tc trờn, em la chn a im xõy dngnh mỏy nm trong khu cụng nghip Ho Xỏ thuc thnh ph Nam nh. a im ny ỏp ng c cỏc nhu cu trờn phng din sau: I.3.1. Giao thụng Khu vc xõy dng nm trờn ng quc l liờn thụng vi cỏc tnh Thỏi Bỡnh, Thỏi Nguyờn, Hng Yờn, H Ni, Ninh Bỡnh, H Nam u l cỏc tnh thuc vựng ng bng sụng Hng cú h thng ng b, ng st tng i phỏt trin. Khong cỏc a lý t Nam nh n cỏc tnh: Nam nh Thỏi Bỡnh:17,7km Nam nh Ninh Bỡnh:29 km Nam nh Ph Lý:29km Nam nh Hi Dng: 60km B bin di 72 km, ni tip vi hai ca bin v hai dũng sụng ln l sụng ỏy v sụng Hng. Dc b bin cú 5 ca sụng, hai cng ln l cng sụng Nam nh v cng Hi Thnh. H thng sụng to iu kờn thun li cho giao thụng I.3.2 Ngun cung cp nguyờn liu Nguyờn liu chớnh l malt vng nhp t ỳc v thụng qua cụng ty nhp khu malt. Hoa houblon c nhp bng ng thu, t cỏc cng bin theo ng quc l n thng nh mỏy dng ch phm thng mi: cao hoa v hoa viờn. Nguyờn liu thay th c thu mua trong tnh v cỏc tnh lõn cn vỡ õy l vựng ng bng nụng nghip rt phỏt trin, thu mua nhanh chúng nờn khụng phi d tr nhiu, gio luụn ỏp ng nhu cu sn xut c v s lng v cht lng. Nguyễn Quang Tùng CNSHB K46 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm I.3.3. u ra Vi s dõn c ụng ỳc trong tnh v cỏc tnh lõn cn: Nam nh: 1 888 406 ngi. Mi tnh lõn cn Thỏi Bỡnh, Ninh Bỡnh, H Nam, Hi Dng u cú s dõn t 1 000 000 ngi tr lờn thỡ sn phm c dnh phc v cho ụng o ngi dõn trong vựng. Mt khỏc dõn c ụng cũn l iu kin thun li la chn, o to ngun nhõn lc cú y k nng thao tỏc thc hnh, rnh v trỡnh chuyờn mụn, ỏp ng c yờu cu sn xut. I.3.4 Ngun cung cp in, nhit, lnh S dng mng li quc gia thụng qua ngun cung cp in thnh ph v qua trm h ỏp ca nh mỏy. Nh mỏy cú b phn chng chỏy, n, bỡnh cu ho, ca thoỏt him, mỏy phỏt in cụng sut va (theo phn tớnh in) phc v cho nh mỏy khụng b giỏn on sn xut. Nhit s dng trong nh mỏy phỏt i t lũ hi chy bng nguyờn liu than. Cú hai lũ hi lm vic ng thi. Ngi vn hnh lũ hi phi cú trỡnh chuyờn mụn cao, phi thng xuyờn kim tra, bo dng thit b, sa cha v thay th ph tựng ngay khi cn thit. Nh mỏy s dng mỏy lnh, tỏc nhõn lm lnh cho thit b l glycol, tỏc nhõn chy mỏy lm lnh l khớ Freon 22. I.3.5. Ngun cp thoỏt nc. S dng trc tip ngun nc thnh ph. Nc thi sau khi s dng cho cụng on v sinh thit b, ra chai, ra phõn xung, dng c thao tỏcc a qua b phn s lý nc thi trc khi thi ra ngoi sụng, cng rónh. Nc ngng c em s lý v dựng cho ni hi. Nguyễn Quang Tùng CNSHB K46 10