Thiết kế công nghệ và xây dựng nhà máy sản xuất bia có công suất 45.000.000 lít/năm

MỤC LỤC

Gạo

Gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế một phần malt nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm.

Hoa houblon

- Hoa cánh: hoa houblon tươi, nguyên cánh được sấy khô đến hàm ẩm ≈11%, sau đó được phân loại rồi xông hơi (SO2) để hạn chế sự oxy hóa và sự phát triển của vi sinh vật. - Hoa viên: hoa houblon sau khi xử lý sơ bộ, được nghiền và ép thành các viên nhỏ, xếp vào các túi polyetylen hàn kín miệng để tiện cho việc bảo quản cũng như vận chuyển.

Nước

- Cao hoa: trích ly các tinh chất trong hoa bằng các dung môi hữu cơ (toluen, benzen.. ), sau đó cô đặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao. - Hoa cánh có màu vàng hơi xanh, hoa viên có màu xanh, cao hoa có màu đen hoặc vàng.

Chọn phương pháp nấu

    Để tách bã malt và làm trong dịch đường thì các giải pháp thường được đặt ra là phân ly và lọc, tuy nhiên do lọc có ưu điểm là khả năng tách loại cặn tốt hơn, chế tạo và vận hành thiết bị đơn giản hơn nên hiện nay hầu hết các nhà máy bia đều sử dụng phương pháp lọc để làm trong dịch đường. Bên cạnh đó quá trình này cũng trích ly các chất có lợi của hoa vào dịch đường: chất đắng trong hoa houblon vào dịch đường, thành phần này tạo vị đắng dịu đặc trưng cho bia đồng thời cũng kìm hãm các vi sinh vật gây đục cho bia thành phẩm; các chất tanin làm kết tủa đạm cao phân tử tạo màng kéo theo các phần tử dễ kết lắng trong dịch đường; tinh dầu thơm tạo hương cho bia thành phẩm.

    Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men

    Lên men sản phẩm bia chai

    Sau lên men chính bia non được làm lạnh xuống 4˚C để nấm men dễ dàng kết lắng và được tháo ra ngoài. Cuối cùng hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2˚C và tiến hành quá trình lên men phụ và tàng trữ để lão hoá bia non thành bia tiêu chuẩn đồng thời bão hoà CO2 cho bia.

    Lên men sản phẩm bia hơi

    Ở giai đoạn lên men chính dịch lên men được duy trì ở nhiệt độ 8˚C trong thời gian 5 ngày.

    Thuyết minh dây chuyền sản xuất

      Trong quá trình đường hoá, tinh bột được thuỷ phân thành các đường đơn giản và dextrin bậc thấp dễ tan; protein được thuỷ phân thành các hợp chất chứa nitơ chủ yếu là có khối lượng phân tử trung bình: peptide, polypeptide, albumose; các hợp chất chứa phospho như Fitin bị thuỷ phân giải phóng axit phosphoric làm tăng độ chua và lực đệm của dịch đường. Trong quá trình đun hoa xảy ra một số biến đổi: sự đồng phân hoá các α-axit đắng thành izo α-axit đắng có độ hoà tan cao hơn và lực đắng mạnh hơn, vị đắng dịu hơn; trích ly tinh dầu thơm của hoa tạo hương thơm đặc trưng cho bia vàng; tạo phức tanin-protein cao phân tử tạo màng kéo theo nhiều phần tử khác kết lắng theo làm trong dịch đường, tạo độ ổn định keo cho dịch; vô hoạt các protein enzyme của malt và diệt vi sinh vật tạp làm tăng tính ổn định sinh học của dịch đường đảm bảo quá trình lên men sau này dịch đường chỉ chuyển hoá bởi hệ enzyme của nấm men.

      Quy trình công nghệ xử lý nước cấp, nước thải

      Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm

      Tính cân bằng sản phẩm

      • Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia chai
        • Hoá chất vệ sinh

          Bột trợ lọc: Bột trợ lọc sử dụng ở đây chủ yếu là diatomide (2 loại bột thô và mịn được sử dụng là Hyflosuppercell và Standarlsuppercell) ngoài ra còn có vinyl polypyriolidone. Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4g/l. Bột trợ lọc: Bột trợ lọc sử dụng ở đây chủ yếu là diatomide (2 loại bột thô và mịn được sử dụng là Hyflosuppercell và Standarlsuppercell) ngoài ra còn có vinyl polypyriolidone.

          Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4g/l.

          Bảng tổng kết các hoá chất tẩy rửa, sát trùng cần dùng:
          Bảng tổng kết các hoá chất tẩy rửa, sát trùng cần dùng:

          Tính và chọn thiết bị

          Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu

            Lưới lọc thiết kế cỏc khe hỡnh nờm kớch thước 0,5mm ì 70mm, diện tớch thoỏt dịch trên tổng diện tích sàn: 14%. Ngoài vỏ áo hơi thiết bị còn được thiết kế thiết bị gia nhiệt trung tâm kiểu ống chùm để tăng cường quá trình đun sôi mãnh liệt dịch đường. * Chọn thiết bị sục khí có bộ phận lọc vô trùng sử dụng than hoạt tính, thiết bị sục khí vào dịch đường, các phụ kiện kèm theo: ống lưu lượng, van một chiều, van giảm áp.

            Ở thùng nước nóng, nước được đun nóng tới nhiệt độ 85˚C bằng hơi nước bão hoà cấp qua đường ống xoắn ruột gà.

            Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men

              Một ngày nấu lượng dịch đường được chứa vào 2 tank lên men, chu kì lên men kéo dài 17 ngày đối với sản phẩm bia chai.Do đó số tank cùng sử dụng là 34 tank, cộng với 1 tank dự trữ thì số tank lên men cần là 35 tank. Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr =. Thùng nhân giống có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 2,4m.

              Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta có: Vtr =.

              Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện

                Các thiết bị có kích thước và khối lượng không quá lớn được thiết kế các chân đỡ bằng thép, các thiết bị có kích thước và khối lượng lớn như tank lên men, thùng chứa nước… được đặt trên bệ bê tông. Các vị trí thao tác trên cao được thiết kế sàn thao tác thấp hơn khoảng 75cm, có cầu thang lên xuống để thuận tiện trong quá trình sản xuất. Ngoài ra các nồi nấu còn được thiết kế ống hơi có đường kính 30cm bằng khoảng 1/10 đường kính các nồi nấu, thiết kế này nhằm mục đích tạo dòng hơi bốc lên đủ mạnh tránh sự nhiễm tạp đặc biệt là trong giai đoạn lắng xoáy.

                Dây chuyền chiết chai được thiết kế hệ thống xích tải vận chuyển chai có trang bị hệ thống phun nước bôi trơn, đặt trên các chân đỡ có máng hứng nước.

                Tính toán nhu cầu năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy

                • Tính nhiệt lạnh
                  • Tính nước
                    • Tính điện

                      Khi kết thúc lên men chính bia non có nồng độ chất khô 3˚Bx được hạ nhiệt độ từ 8˚C xuống 4˚C thực hiện quá trình xả nấm men kết lắng, sau đó tiếp tục hạ nhiệt độ khối dịch xuống 2˚C và thực hiện quá trình lên men phụ, Δt = 6˚C. Men sữa trước khi tái sử dụng được hoà trộn với lượng dịch đường có thể tích gấp 4 lần thể tích men sữa và để nhiệt độ tăng từ từ tới gần nhiệt độ lên men 8˚C. Nước glycol được làm lạnh xuống nhiệt độ khoảng – 4˚C đến – 2˚C được chứa trong thùng glycol cấp từ đây nước glycol được đưa đi để làm lạnh các bộ phận, nước glycol sau cấp lạnh nhiệt độ tăng lên khoảng 5 – 7˚C được chứa trong bình glycol hồi lại được đưa qua hệ thống làm lạnh để trở thành nước glycol lạnh, Δt = 9˚C.

                      Ngoài ra còn phải tiêu tốn một lượng nhiệt đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra môi trường chiếm khoảng 5% tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho nồi hồ hoá.

                      Bảng công suất tiêu thụ điện của các thiết bị
                      Bảng công suất tiêu thụ điện của các thiết bị

                      Tính toán và thiết kế về xây dựng của nhà máy

                      • Tính toán các hạng mục công trình
                        • Thiết kế phân xưởng sản xuất chính

                          Đặc biệt các phân xưởng sản xuất dễ cháy nổ, độc hại như lò hơi, trạm xử lý nước thải bố trí ở góc trong cùng cuối hướng gió chủ đạo để đảm bảo an toàn trong sản xuất. Đường giao thông chính được thiết kế chạy thành vòng trong nhà máy và thông với 2 cổng ra các trục giao thông phía ngoài nhà máy đảm bảo yêu cầu cứu hoả khi xảy ra sự cố trong quá trình vận hành nhà máy. Đặc điểm và cách bố trí các thiết bị trong phân xưởng sản xuất chính Phân xưởng sản xuất chính là phân xưởng tập trung nhiều bộ phận sản xuất quan trọng của nhà máy bia.

                          Giữa các bộ phận sản xuất của phân xưởng vừa có tính độc lập lại vừa có liên hệ qua lại với nhau nên bố trí các thiết bị trong phân xưởng theo từng tổ dựa theo quy trình sản xuất.

                          Bảng tổng hợp các công trình xây dựng
                          Bảng tổng hợp các công trình xây dựng

                          TÍNH KINH TẾ

                          Nội dung tính toán

                            14 Các thiết bị cho đầu tư kiểm nghiệm vi sinh, nhân giống và phân tích các chỉ tiêu hoá sinh. Ngoài ra trong một năm sản xuất còn phải chi khoảng 5 000 triệu đồng cho nắp chai, nhãn mác. Lương trả cho cán bộ, nhân viên quản lý doanh nghiệp và các công cụ phục vụ quản lý: 140triệu đồng/năm.

                            Dòng tiền và một số chỉ tiêu hiệu quả của nhà máy Doanh thu thuần = doanh thu – các khoản giảm trừ.

                            Bảng 19. Chi phí nguyên liệu để sản xuất 1 000 lít bia chai
                            Bảng 19. Chi phí nguyên liệu để sản xuất 1 000 lít bia chai

                            VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG

                            Vệ sinh

                              - Chất thải và nước thải từ nhà máy cần phải được xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra môi trường. - Đường đi, hệ thống thoát nước, hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cần phải được thường xuyên quét dọn, kiểm tra.

                              An toàn lao động

                                - Phải thực hiện tuyệt đối nội quy an toàn về điện để tránh xảy ra sự cố hay tai nạn. Cách điện tốt các phần mang điện, đặc biệt là tại các khu vực có độ ẩm cao và nhiều nước như phân xưởng lên men, phân xưởng hoàn thiện sản phẩm. - Bố trí các đường dây cách xa tầm tay hoặc lối đi lại của người sản xuất.

                                Mỗi phân xưởng đều phải có thiết bị chữa cháy, đặt ở vị trí hợp lý để có thể dễ tìm khi có sự cố.