Giải pháp 3.1.1: Tách bia ra khỏi men sữa theo phương pháp ly tâm
❖ Mô tả giải pháp
Hiện trạng
Áp dụng giải pháp
Trong công đoạn lên men phụ, men tự lắng xuống đáy tank chứa bia, van ở đáy tank được mở để rút hỗn hợp men + bia non trong một thùng chứa di động. Tỉ lệ bia non: men là 30:70 do vậy cần thực hiện phân tách men sữa và bia non để thu hồi lại bia non. và cần được tách khỏi bia non. Do men ở dạng rắn còn bia ở pha lỏng nên việc tách hai pha này tương đối đơn giản trong các thiết bị tách kiểu vắt ly tâm.
❖ Tính khả thi về kỹ thuật
Đây là giải pháp đơn giản và hoàn toàn khả thi về kỹ thuật.
- Thiết bị vắt ly tâm có thể đươc chế tạo trong nước hoặc nhập khẩu.
- Khi đưa vào vân hành, thiết bị không chiếm nhiều không gian. Lên men
chính Lên men phụ
Lọc trong
Men + bia non
Lên men chính Lên men phụ
Lọc trong
Men tách bia Máy vắt bia non
ly tâm
34
- Không đòi hỏi công tác đào tạo công nhân vận hành phức tạp.
- Quá trình bảo dưỡng thiết bị tương đối đơn giản, được thực hiện sau mỗi ca sản xuất
- Bia non sau khi thu hồi được đưa sang công đoạn lọc trong mà không ảnh hưởng đến chất lượng.
❖ Tính khả thi về kinh tế
Đầu tư cho thiết bị vắt ly tâm khoảng 700 triệu đồng. Chi phí vận hành thiết bị là 10 triệu đồng/ tháng ( 1 năm =120 triệu)
- Lượng bã men thu hồi là: 2 – 3 % (giả sử là 2%) là 600.000 lít/năm
- Lượng bia non thu hồi: 30% × 600.000 (lít/năm) = 180.000 (lít/năm).Với đơn giá 8000 đ/lit, hiệu quả kinh tế của giải pháp là : 1.440.000.000 ( đ/năm)
Thời gian hoàn vốn được tính theo công thức: (vì chi phí đầu tư khá lớn)
𝑃 = 𝐼/(𝑆 − 𝐶 − 𝐼 × 𝑅)
Trong đó: P là thời gian hoàn vốn I: Tiền đầu tư , I=700.000.000
C: Chi phí vận hành (năm), C=120.000.000 đ/năm R: Lãi suất vay đầu va, R=13%
S: Tiền tiết kiệm của giải pháp , S=900.000.000(đ/năm) Thay số vào công thức, ta có
𝑃 = 700.000.000/(1.440.000.000 − 120.000.000 − 700.000.000 × 0,13)
= 0,57 (năm) ≈ 7 (𝑡ℎá𝑛𝑔)
❖ Tính khả thi về môi trường
Lượng bã men là chất thải chứa nhiều vitamin và protein, là nguyên nhân chính gây cho dòng thải có tải lượng chất hữu cơ cao. Do dễ dàng bị phân hủy nên gây mùi hôi thối, mùi chua cho dòng thải, làm ô nhiễm môi trường và mất cảnh quan. Việc thực hiện giải pháp đem lại lợi ích lớn về kinh tế và giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường (giảm hàm lượng BOD, SS trong nước thải). Theo định mức hiện nay, lượng phát thải BOD và COD để sản xuất ra 1 lit bia là 16,5g BOD5 và 27,6 g COD.
➔ Lượng giảm phát thải BOD5 và COD của giải pháp là 2970 kg BOD5/ năm và 4968kg COD/năm
Theo định mức hiện nay của nhà máy, để sản xuất 100 lit bia thì phát thải CO2 từ tiêu thụ dầu FO là 3080 kg
➔ Lượng giảm phát thải CO2 do tiết kiệm 180.000 lit bia là 5.544.000 kg/năm Như vậy giải pháp lắp đặt máy vắt ly tâm nhằm thu hồi lượng bia non từ bã men có tính khả thi cao về kỹ thuật, lợi ích lớn về kinh tế và thân thiện với môi trường.
35
Giải pháp 7.1.1: Thu hồi nước ngưng để tái sử dụng cho nồi hơi
❖ Mô tả giải pháp
Nước ngưng từ các nồi nấu là nước tinh khiết, có chứa nhiệt năng. Các thực hành phổ biến cho thấy nước ngưng được dùng để làm nước cấp cho nồi hơi. Nếu đầu tư các đường ống và các tank chứa nước ngưng để tái sử dụng sẽ có thời gian thu hồi vốn rất ngắn.
Lượng nước ngưng từ các nồi nấu rất sạch và tinh khiết được chứa vào các tank và có hệ thống bơm cấp vào lò hơi.
❖ Tính khả thi về kỹ thuật
Giải pháp này hoàn toàn khả thi về kỹ thuật
- Thiết bị đơn giản
- Không chiếm nhiều diện tích
- Dễ vận hành
- Không đòi hỏi yêu cầu về kỹ thuật của công nhân ❖ Tính khả thi về kinh tế
- 1 bồn chứa nước ngưng 3 m3 có bảo ôn : 31.000.000 đ - 2 đường ống dẫn có bảo ôn: 15.000.000 đ
- 1 máy bơm: 20.000.000 đ - Chi phí đầu tư ban đầu: 66.000.000 VND - Tính toán lợi ích
Giả thiết, dữ liệu cơ sở
Đơn vị tính Số liệu Đơn vị
Nước ngưng thu được từ công đoạn nấu (10000 lit bia thành phẩm)
2275 Kg
Nhiệt độ nước ngưng thu tại thùng chứa 75 oC
Nhiệt độ nước cấp cho lò hơi 25 o
C
Giá nước cấp cho sản xuất 8200 VND/m3
Nhiệt trị của dầu FO 10300 Kcal/kg
Giá dầu FO 15360 VND/kg
Nước ngưng thực tế thu hồi khoảng 80%
36
Tính toán chi phí- lợi ích thu hồi nước ngưng
- Lượng nước ngưng thực tế thu hồi được khi sản xuất 10000 lit bia:
2275 × 0,8 = 1820 (kg)
- Lượng nước ngưng thu hồi được trong 1 năm ( sản xuất 30.000.000 lit bia)
2275 × (30000000
10000 ) = 6.825.000 (𝑘𝑔)
- Thể tích nước ngưng thu được trong 1 năm
𝑉 =𝑚 𝑠 =
6.825.000
1000 = 6.825 (𝑚
3)
- Nhiệt lượng của nước ngưng thu hồi:
𝑄 = 𝑚𝑛𝑛𝑔× 𝐶 × (𝑇𝑛𝑔 − 𝑇𝑛)
= 6.825.000 × 4200 × (90 − 25) = 1,86323 × 1012 (𝐽) = 445.129.963 (𝑘𝑐𝑎𝑙)
- Lượng nhiên liệu tổn thất trong 1 năm:
𝑚𝑛𝑙 = 𝑄 𝑞𝑛𝑙 =
445.129.963
10300 = 43.216,5(𝑘𝑔)
- Số tiền tiết kiệm được từ chi phí nguyên liệu:
𝑆 = 46.173,6 × 15600 = 674.177.500 (𝑉𝑁𝐷)
- Số tiền tiết kiệm được từ chi phí mua nước tương đương với lượng nước ngưng thu hồi:
𝑆 = 6.825 × 8200 = 55.965.000(𝑉𝑁𝐷)
- Số tiền tiết kiệm từ chi phí xử lý nước thải:
𝑆 = 6.825 × 7100 = 48.457.500 (𝑉𝑁𝐷)
➔ Tổng số tiền có thể tiết kiệm được từ việc thu hồi nước ngưng sử dụng cho nồi hơi: 778.600.000 VND/ năm
Thời gian hoàn vốn đơn giản là 1 tháng ❖ Tính khả thi về môi trường
Việc thu hồi nước ngưng sẽ giảm việc tiêu thụ nước cho việc cấp nước vào nồi hơi. Ngoài ra nó còn tận thu nhiệt từ đó làm giảm lượng dầu FO cần dùng, làm giảm ô nhiễm không khí từ việc đốt lò
Tổng lượng nước nhà máy tiết kiệm được trong 1 năm là 6825000lit
Tổng lượng nhiên liệu dầu FO tiết kiệm được là 43216,5 kg/năm. Do tiết kiệm được nhiên liệu nên mỗi năm nhà máy sẽ giảm được lượng phát thải CO2, SO2 vào môi trường trong 1 năm :
Ta có công thức:
37 Trong đó:
- tCO2 là lượng CO2 (tấn)
- 3,667 = 44/12 là hệ số chuyển đổi từ C sang CO2
- Fs là lượng nhiên liệu tiết kiệm được (tính băng kg hay lít) - HVf là nhiệt trị của nhiên liệu MJ/kg hay MJ/lít
- CEF là hệ số phát thải cacbon tC/TJ - Xc là hệ số oxi hóa cacbon
Với Fs = 43216,5 kg/năm HVf = 42,65 MJ/kg CEF = 21,1 tC/TJ Xc = 0,99
Từ đó ta có: tCO2 = 141,1878051 tấn CO2/năm.
Như vậy việc tận dụng nước ngưng có ảnh hưởng tốt đến quá trình sản xuất do tiết kiệm được lượng nước sử dụng từ đó giảm chi phí xử lý nước cấp. Bên cạnh đó có thể tận dụng lượng nhiệt có sẵn trong nước ngưng từ đó tiết kiệm được nhiên liệu dùng để đun nóng nước, giảm lượng nước thải vì vậy giảm chi phí xử lý nước thải. Đồng thời giải pháp còn giúp làm giảm tải lượng khí CO2 là 141,1878051 tấn/năm, từ đó góp phần giảm lượng khí thải nhà kính.
Giải pháp 8.1.1: Thu hồi nước làm lạnh sử dụng cho thanh trùng
❖ Mô tả giải pháp
Sử dụng nước nóng hiệu quả là một trong những vấn đề mấu chốt của tiết kiệm năng lượng. Nước làm mát dịch đường trong quá trình lạnh nhanh (từ 100ºC về 10ºC) có thể đạt 85oC (với các thiết bị trao đổi nhiệt tốt) cần được tái sử dụng để tận dụng nước và nhiệt. Thực tế, nước làm mát từ quá trình làm lạnh thu được thường có nhiệt độ 60oC, phù hợp cho công đoạn thanh trùng. Vì bia sau khi được rót chai và dập nắp được đưa qua hệ thống thanh trùng nhờ băng tải. Các chai đi qua hầm thanh trùng sẽ được trải qua các chế độ nhiệt độ khác nhau. Chế độ thanh trùng là 600C trong 20 phút
Giải pháp này cần đầu tư 1 bồn chứa 10m3 có bảo ôn để chứa nước. ❖ Tính khả thi về kỹ thuật
- Muốn thu hồi nước làm lạnh thì phải lắp đặt thêm bồn chứa nước. Việc này có thể thực hiện được, không có khó khăn, cản trở hay rào cản.
- Vận hành đơn giản
➔ Đây là giải pháp hoàn toàn khả thi ❖ Tính khả thi về kinh tế
• Giải pháp này cần đầu tư:
- 1 bồn chứa thể tích 10m3 : 90.500.000 VND - 1 đường ống có bảo ôn: 5.000.000 VND
38 → Tổng đầu tư: 95.500.000 VND
• Tiết kiệm
- Để làm lạnh 10000 lit bia tương đương với 10 m3 nước làm mát - Lượng nước tái sử dụng trong 1 năm : 30.000 m3
- Giá nước bao gồm xử lý: 8.200 VND
→Lượng tiền tiết kiệm được từ chi phí mua nước là: 246.000.000 VND ➔ Thời gian hoàn vốn (đơn giản) là 5 tháng
❖ Tính khả thi về môi trường
Tuần hoàn, tái sử dụng nước làm mát có thể giảm lượng nước cấp vào lên đến 30.000 m3 nên lượng nước thải ra môi trường sẽ thấp hơn.
Như vậy việc thu hồi nước làm lạnh có ảnh hưởng tốt đến quá trình sản xuất do tiết kiệm được lượng nước sử dụng từ đó giảm chi phí xử lý nước cấp. Bên cạnh đó có thể tận dụng lượng nhiệt có sẵn trong nước làm lạnh để phục vụ cho hệ thống thanh trùng.
39
KẾT LUẬN
Trong đồ án này, em đã nghiên cứu xác định các cơ hội SXSH cho nhà máy bia công suất 30.000.000 lit/năm và nhận thấy trong quá trình sản xuất của nhà máy đã tạo ra một lượng lớn chất thải, nếu nhà máy áp dụng các giải pháp phòng ngừa giảm thiểu ngay tại nguồn thì chi phí cho việc xử lý các chất thải giảm đáng kể. Bên cạnh đó, còn tiết kiệm được một lượng nhiên liệu bị tổn thất trong quá trình sản xuất (nước, dầu FO), thu hồi được sản phẩm có giá trị kinh tế, tránh thất thoát vào dòng thải (bia non),..
Từ các kết quả nghiên cứu được, đồ án đã đưa ra các cơ hội giảm thiểu chất thải và tiết kiệm tài nguyên đối với công ty bia công suất 30.000.000 lit/năm. Tiềm năng SXSH tại nhà máy là rất lớn, kết quả nghiên cứu đã đề xuất được tổng số giải pháp SXSH cho nhà máy là 20 giải pháp, trong đó có 15 giải pháp có thể thực hiện được ngay và 5 giải pháp cần phân tích thêm. Nhìn chung các giải pháp SXSH được đề xuất để áp dụng cho nhà máy đều mang lại lợi ích về kinh tế, kỹ thuật và môi trường cho nhà máy.
Vì vậy, việc áp dụng SXSH vào nhà máy là điều cần thiết. Điều này sẽ giúp nhà máy hạ giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh, tạo một thương hiệu sạch góp phần nâng cao uy tín của nhà máy trong thị trường sản xuất bia trong và ngoài nước.
40
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] https://laodong.vn/lao-dong-cuoi-tuan/thi-truong-bia-viet-nam-manh-dat-mau- mo-hut-doanh-nghiep-ngoai-566066.ldo, “Thị trường bia Việt Nam” , Truy cập ngày 23/4/2021
[2] Báo cáo ngành bia 07/2017
[3] Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn “Ngành: Sản xuất bia“, Trường ĐH Bách khoa Hà Nội.
[4] Khoa Môi trường (2011), Giáo trình Sản xuất sạch hơn, Trường ĐH Khoa học Huế.
[5]ThS. Vũ Hải Yến (2010), Bài giảng Sản xuất sạch hơn, Trường ĐH Kỹ thuật công nghệ TP.HCM.
[6] GS.TS Nguyễn Thị Hiền (Chủ biên), Khoa học – Công nghệ Malt và Bia, Đại học Bách Khoa Hà Nôi, NXB Khoa học và Kỹ thuật
[7] Phạm Đình Phương ,“Đánh giá sản xuất sạch hơn và xây dựng hệ thống quản lý môi trường đơn giản cho Công ty bia Hồng Hà - Phú Thọ”, Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa Hà Nội