Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT 2 I. Tình hình sản xuất, tiêu thụ bia trên thế giới 2 II. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam 2 III. Các điều kiện xây dựng nhà máy bia 4 1. Địa điểm xây dựng 4 2. Nguồn nguyên liệu 4 3. Nấm men 4 4. Nguồn nước 4 5. Nguồn năng lượng 4 6. Thiết bị 5 CHƯƠNG 2 : CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 6 Phần thứ nhất : Chọn quy trình công nghệ 6 A. Chọn nguyên liệu 6 I . Malt đại mạch 6 II. Hoa Houblon 6 III. Nước 7 IV. Nguyên liệu thay thế (Gạo) 8 V. Nấm men 8 VI. Các chế phẩm enzim 9 1. Chế phẩm enzim SC 9 2. Chế phẩm enzim Cereflo 10 VII. Các chất phụ gia 10 B. Chọn quy trình công nghệ 10 I. Phân xưởng nấu 10 1. Nghiền nguyên liệu 10 2. Nấu nguyên liệu 11 3.Lọc dịch đường 12 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Giáp Lớp CNTP1 – K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm 4. Houblon hóa 13 5. Lắng trong và làm lạnh nhanh 13 II. Phân xưởng lên men 14 1. Chọn phương pháp lên men 14 1.1. Lên men cổ điển 14 2. Chọn quy trình lọc bia 14 2.1. Lọc bằng máy lọc khung bản 14 3. Quy trình tang trữ bia và bão hòa CO 2 16 III. Phân xưởng hoàn thiện 16 1. Hoàn thiện sản phẩm bia hơi 16 2. Hoàn thiện sản phẩm bia chai 17 Phần thứ hai : MÔ TẢ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TRONG 1 MẺ SẢN XUẤT BIA 21 I. Phân xưởng nấu 21 1. Nghiền nguyên liệu 21 2. Chuẩn bị dịch đường lên men 22 II. Phân xưởng lên men 27 1. Chuẩn bị giống men 27 1.2 Rửa sữa men 28 2. Tiến hành lên men 29 3. Lọc trong bia 30 4. Bão hòa CO 2 31 III. PHÂN XƯỞNG HOÀN THIỆN 32 1. Chiết bock 32 2. Chiết chai 32 3. Thanh trùng bia 33 4. Kiểm tra chai , dán nhãn và hoàn tất sản phẩm 34 CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG SẢN PHẨM 35 A. TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM CHO BIA HƠI 10Bx 35 I. Tính lượng nguyên liệu nấu cho 1000 lít bia hơi 10Bx 35 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Giáp Lớp CNTP1 – K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm II. Tính lượng sản phẩm trung gian và các nguyên liệu khác (nước, nấm men, hoa houblon, …) cho bia hơi 10Bx 37 1. Tính lượng dịch cháo ở nồi hồ hóa 37 2. Tính lượng dịch malt ở nồi đường hóa 37 3. Tính lượng bã hèm 38 4. Khối lượng dịch lọc đầu và nồng độ dịch đường khi chưa rửa bã là 39 5. Tính lượng nước rửa bã và khối lượng dịch trước khi nấu hoa 40 6. Tính lượng hoa houblon 40 7. Tính lượng men giống 41 8. Tính lượng sữa men 41 9. Tính lượng bột trợ lọc Diatomit 41 10. Lượng chế phẩm enzym SC 41 11. Tính CO 2 41 B. TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM CHO BIA CHAI 12Bx 42 I. Tính lượng nguyên liệu nấu cho 1000 lít bia chai 12Bx 42 II. Tính lượng sản phẩm trung gian và các nguyên liệu khác (nước, nấm men, hoa houblon, …) cho bia chai 12Bx 44 1. Tính lượng dịch cháo ở nồi hồ hóa 44 2. Tính lượng dịch malt ở nồi đường hóa 45 3. Tính lượng bã hèm 45 4. Khối lượng dịch lọc đầu và nồng độ dịch đường khi chưa rửa bã 46 5. Tính lượng nước rửa bã và khối lượng dịch trước khi nấu hoa 47 6. Tính lượng hoa houblon 48 7. Tính lượng men giống 48 8. Tính lượng sữa men 48 9. Tính lượng bột trợ lọc Diatomit 48 10. Lượng chế phẩm enzym SC 48 11. Tính CO 2 49 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ, VỆ SINH NHÀ XƯỞNG VÀ THIẾT BỊ 53 I. Phân xưởng nấu 53 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Giáp Lớp CNTP1 – K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm 1. Định lượng nguyên liệu nấu và chọn cân 53 2. Chọn máy nghiền 53 3. Hệ thống vận chuyển nguyên liệu 54 4. Thiết bị hồ hóa, đường hóa 55 5. Thiết bị lọc dịch đường 56 6. Nồi nấu hoa 57 7. Thùng lắng xoáy 58 8.Tính và chọn thiết bị đun nước nóng và lạnh 59 9. Tính và chọn hệ thống CIP 60 II. PHÂN XƯỞNG LÊN MEN 61 1. Thiết bị lên men chính và lên men phụ 61 2. Tính thiết bị gây men giống 63 3. Thiết bị rửa men sữa 64 4. Máy lọc bia 65 5. Thiết bị chứa bia và bão hòa CO 2 65 6. Tính , chọn thiết bị cho hệ thống CIP 66 III. Phân xưởng hoàn thiện 66 1. Bia hơi 66 1.1 Máy rửa bốc 66 1.2 Máy chiết bốc 67 2. Bia chai 67 IV. Tính bơm 68 1. Bơm lọc 68 2. Bơm bột trợ lọc 69 3. Bơm CIP cấp và CIP hồi 69 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN ĐIỆN – HƠI – NƯỚC 70 I. Tính điện cho nhà máy 70 1. Tính phụ tải chiếu sáng 70 2. Tính phụ tải sản xuất 83 3. Xác định phụ tải tính toán 84 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Giáp Lớp CNTP1 – K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm 4. Xác định công suất và dung lượng bù 84 5. Chọn máy biến áp 86 6. Tính điện tiêu thụ hàng năm 87 II. TÍNH HƠI 88 1. Tính nhiệt cho nồi cháo 88 2. Tính nhiệt cho nồi đường hóa 90 3. Tính nhiệt cho nối nấu hoa 91 4. Tính nhiệt cho nồi đun nước nóng 91 5. Tính lượng nhiệt thanh trùng bia chai 91 6. Tính hơi 92 III. TÍNH LẠNH 94 1. Tính lạnh cho thiết bị làm lạnh nhanh 94 2. Tính lạnh cho quá trình lên men chính, lên men phụ 94 3. Tính lạnh cho việc rửa sữa men 96 4. Tính lạnh để hạ nhiệt độ bia từ 7 0  1 0 C để nạp CO 2 96 5. Tính lạnh cho thùng nhân men giống 96 IV. Tính nước 97 1. Nước dùng cho phân xưởng nấu 97 2. Nước dùng trong phân xưởng lên men 98 3. Nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện 98 4. Lượng nước dùng cho nồi hơi 99 5. Lượng nước dùng cho máy lạnh 99 6. Lượng nước dùng cho các việc khác 100 CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN XÂY DỰNG 101 I. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy 101 1.Yêu cầu chung 101 2. Các yêu cầu về xây dựng 101 II. Bố trí tổng mặt bằng nhà máy 102 1. Nguyên tắc bố trí tổng mặt bằng nhà máy 102 2. Tính toán kích thước các hạng mục công trình 103 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Giáp Lớp CNTP1 – K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm 3. Tính chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật 109 3.1. Tính hệ số xây dựng nhà máy : K xd 109 3.2.Tính hệ số sử dụng: K sd 110 Chương 7 : TÍNH TOÁN KINH TẾ 111 PHỤ LỤC 1 : XỬ LÝ NƯỚC THẢI 118 PHỤ LỤC 2 : VẤN ĐỀ VỆ SINH THIẾT BỊ , NHÀ XƯỞNG VÀ 122 AN TOÀN LAO ĐỘNG 122 KẾT LUẬN 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Giáp Lớp CNTP1 – K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm LỜI MỞ ĐẦU Bia là một loại nước giải khát có độ cồn thấp, được sản xuất từ các nguyên liệu chính là : malt đại mạch, hoa houblon, nấm men và nước. Hiện nay, bia đã rất phổ biến ở Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Lượng bia tiêu thụ bình quân ở Việt Nam là 15 lít/người/năm. Trong khi đó, con số này ở Thái Lan là 60 lít/người/năm, ở châu Âu xấp xỉ 150 lít/người/năm. Nhìn chung, sản lượng bia ở Việt Nam vẫn ở mức thấp so với mặt bằng chung của khu vực và thế giới. Theo nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy nước ta là một thị trường bia đầy tiềm năng, đây là một cơ hội lớn cho các nhà sản xuất bia ở Việt Nam nắm bắt và khai thác có hiệu quả. Với nhiệm vụ thiết kế nhà máy bia với năng suất 30 triệu lít bia/năm, em sẽ trình bày những hiểu biết, tính toán, thiết kế xây dựng một nhà máy bia của mình trong cuốn đồ án này. Rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô, bạn bè để kiến thức của em thêm hoàn thiện. Em xin chân thành cảm ơn. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm CHƯƠNG 1 : LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT. I. Tình hình sản xuất, tiêu thụ bia trên thế giới. Đối với các nước công nghiệp phát triển, do đời sống kinh tế cao và do thị hiếu của người tiêu dùng nên bia từ lâu đã được xem như một thức uống giải khát thông dụng. Hiện nay trên thế giới có nhiều quốc gia sản xuất bia với sản lượng lớn, tới hàng tỷ lít mỗi năm như Mỹ, Trung Quốc, Đức,… Châu Á là một khu vực có số dân đông nhất thế giới, do vậy, đây là một khu vực đầy tiềm năng, một thị trường rộng lớn về bia. Theo số liệu thống kê, từ năm 94-98, mức tăng trưởng về sản lượng bia ở Indonexia là 11,2% / năm, Thái Lan là 10,4%/ năm, Malaixia là 10,3%/năm,… II. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam. Ngành bia là một ngành công nghiệp thực phẩm, sản xuất ra loại đồ uống có chất lượng phục vụ nhu cầu xã hội. Trong vòng 10 năm qua, ngành bia có tốc độ tăng trưởng nhanh, đáp ứng nhu cầu trong nước, thay thế phần nhập khẩu trước đây. Theo tài liệu của Bộ Công thương : Sản lượng : Năm 1987, sản lượng bia cả nước có 84,5 triệu lít Năm 1992, sản lượng bia cả nước lên 169 triệu lít Năm 1997, sản lượng bia cả nước lên 667 triệu lít Năm 1999-2000, sản lượng bia cả nước lên 1000 triệu lít. Mức tăng trưởng hàng năm: Năm 1991-1992 tăng bình quân 26,62% Năm 1993-1994 tăng bình quân 14,30% Năm 1995-1996 tăng bình quân 17,0% Năm 1997-1998 tăng bình quân 10,0% Năm 1999-2000 tăng bình quân 10,0% Ngành bia trong 10 năm qua đã tập trung đầu tư mạnh nhằm nâng tư công suất, tăng sản lượng và chất lượng sản phẩm. Ngành đã chú trọng đầu tư các dây chuyền, thiết bị hiện đại, tiên tiến, đồng bộ và có công nghệ tiên tiến trên thế giới. Tổng vốn đầu tư vào ngành bia là 5.499.287 triệu đồng với năng lực sản xuất lớn hơn 1000 triệu lít. Toàn quốc có 469 đơn vị, trong đó quốc doanh trung ương 2 đơn vị, liên Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm doanh và 100% vốn nước ngoài 6 đơn vị, quốc doanh địa phương và tư nhân có 461 đơn vị. Các nhà máy bia được phân bổ tại 49 tỉnh thành trên 64 tỉnh thành của cả nước, tập trung chủ yếu ở khu vực Đông Nam Bộ, đồng bằng Sông Hồng, Trung Bộ và Nam Trung Bộ. Các khu vực Tây Nguyên, đồng bằng Sông Cửu Long, trung du miền núi phía Bắc năng lực săn xuất bia ở mức thấp. Năng lực sản xuất bia tập trung chủ yếu tại những tỉnh thành phố trực thuộc trung ương như: Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 23,2% tổng năng lực sản xuất bia toàn quốc; Hà Nội: 13,44% ; Hải Phòng: 7,47% ; Hà Tây: 6,1% ; Tiền Giang: 3,79% ; Huế: 3,05% ; Đà Nẵng: 2,83%. Trong số các nhà máy bia hiện đang hoạt động có 19 nhà máy sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít/năm, 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu lít/năm, 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm. Về trình độ công nghệ, thiết bị, những nhà máy có năng suất trên 100 triệu lít/năm tại Việt Nam đều có thiết bị hiện đại, tiên tiến, được nhập khẩu từ các nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như: Đức, Mỹ, Ý,… Các nhà máy có năng suất trên 20 triệu lít/năm cho đến nay cũng đã được đầu tư chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến vào sản xuất. Các cơ sở còn lại với công suất thấp vẫn đang trong tình trạng thiết bị, công nghệ lạc hậu, yếu kém, không đạt yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm. Trước tình hình sản xuất, tiêu thụ bia hiện nay của Việt Nam và trong thời kỳ hội nhập này thì định hướng phát triển của ngành bia là: - Không đầu tư nhà máy bia có năng suất dưới 10 triệu lít/năm. - Ngừng đầu tư nhà máy bia 100% vốn nước ngoài cũng như liên doanh; tập trung huy động công suất hiện có của các công ty bia nước ngoài đã đầu tư. - Tập trung mở rộng sản xuất, nâng cao chất lượng bia trung ương (Bia Hà Nội, Sài Gòn) vì có hiệu quả cao, đáp ứng được nhu cầu trong nước và xuất khẩu. - Tập trung đầu tư chiều sâu nâng cao chất lượng các doanh nghiệp bia quốc doanh. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm III. Các điều kiện xây dựng nhà máy bia. 1. Địa điểm xây dựng Tốt nhất là xây dựng tại khu công nghiệp vừa phù hợp với chính sách của nhà nước về việc xây mới và di chuyển các nhà máy ra ngoại vi thành phố, vừa là nơi có rất nhiều thuận lợi về giao thong, cơ sở hạ tầng, nguồn nhân lực, nguyên liệu, tiêu thụ,… 2. Nguồn nguyên liệu 2.1. Malt Malt đại mạch có thể mua của nhà máy sản xuất malt ở khu công nghiệp Tiên Sơn-Bắc Ninh. 2.2. Gạo Để hạ giá thành sản phẩm thì một trong những giải pháp quan trọng là dùng nguyên liệu thay thế là gạo, vì gạo có chứa nhiều tinh bột và ở nước ta lại rất sẵn có. Gạo có thể mua tại các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ, các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long. 3. Nấm men Men giống sử dụng là chủng nấm men Saccharomyces thuộc nhóm carlbergensis có khả năng lên men ở nhiệt độ cao và kết lắng tốt, có thể nhập ngoại hoặc mua của Viện Công nghiệp Thực phẩm, sau đó nuôi cấy và nhân giống tại nhà máy. 4. Nguồn nước Nước trong sản xuất bia là một trong những thành phần vô cùng quan trọn, ảnh hưởng lớn tới chất lượng bia, vì vậy đòi hỏi phải được xử lý đạt yêu cầu kỹ thuật trước khi đưa vào sử dụng. Nước có thể lấy từ nguồn do nhà máy nước cung cấp, đồng thời trong nhà máy bia phải xây dựng hệ thống xử lý nước từ nguồn nước giếng khoan. 5. Nguồn năng lượng 5.1. Nguồn điện Nhà máy sử dụng nguồn điện lưới quốc gia. Trong nhà máy có đặt một trạm biến thế, một máy phát điện để đề phòng các sự cố về điện. 5.2. Nguồn nhiệt [...].. .Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm Được cấp từ lò hơi đặt trong nhà máy Than dùng cho lò hơi mua tại công ty than 5.3 Nguồn lạnh Nhà máy xây dựng hệ thống làm lạnh, chất trung gian tải lạnh là glycol để cung cấp cho các thiết bị cần làm lạnh 6 Thiết bị Thiết bị của nhà máy nên nhập ngoại hệ thống thiết bị... Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm và phải dễ vệ sinh, kiểu dáng chai phải đồng nhất - Thủy tinh phải có màu sao cho bia ở bên trong được bảo vệ tránh khỏi tác động của ánh sáng - Chai không được để lọt các vẩn nhỏ vào trong bia, không có vết sùi, sứt, vỡ Kiểm tra chai :... Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm 1.2 Nguyên tắc chiết bia vào bốc Quá trình chiết bia vào bốc dựa trên nguyên tắc chiết đẳng áp diễn ra theo 2 giai đoạn: - Thùng chứa được tạo áp suất đối kháng với không khí nén hoặc CO2 - Dòng bia tự chảy nhờ chênh lệch chiều cao khi đã có sự cân bằng áp suất 2 Hoàn... lọc Bia và bột trợ lọc được Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm bơm vào máy, bột trợ lọc sẽ phủ ở phía bên ngoài của các đĩa, bia trong được lọc qua các lớp bột trợ lọc và đi vào bên trong các đĩa và được gom vào đường dẫn giữa trục để đi ra ngoài Trong nhà máy, ... vải lọc có thể gỡ ra dễ dàng, vệ sinh máy đơn giản - Nhược điểm : + Mất nhiều thời gian vệ sinh trước và sau khi lọc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm + Phải thay thế vải lọc định kỳ 2.2 Lọc bằng máy lọc nến Máy lọc nến là một thiết bị hình trụ, đáy côn, đặt thẳng... trong thành phần của hoa có chất sát khuẩn nên giúp làm tăng độ bền của bia Trong sản xuất bia có thể dùng hoa Houblon dưới dạng : hoa viên và cao hoa Hoa houblon cần bảo quản ở nơi khô ráo, nhiệt độ thấp và không có ánh sáng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm mặt... keo của bia sau này và làm ổn định thành phần sinh học của bia thành phẩm + Polyphenol là chất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính cao Nhờ có sức căng này mà bọt khí CO2 trong bia bền hơn, CO2 được giữ lâu hơn Đây là những chất tham gia vào quá trình tạo bọt và là tác nhân chính giữ bọt cho bia Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu. .. chai và 9,6oBx đối với bia hơi giảm xuống tới 3oBx người ta tiến hành lên men phụ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm Trong thời gian lên men chính lượng CO2 tạo ra nhiều, nên nó được thu lại tại bộ phân gom của nhà máy và đựơc sử dụng hay bán tuỳ theo từng giai... Lắngtrong Hồ hóa Nước rửa bã Rửa bã Enzim SC Bã Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm -Lên men chính Sữa men Nhân giống CO2 Xử lý Lên men phụ Chai Lọc bia Rửa, khử trùng Soi chai Bão hòa CO2 Chiết chai, dập nút Soi chai Nạp bình Bia thành phẩm Chiết bock Thanh trùng Soi chai Cặn men Dán nhãn, xếp két Vệ sinh Boc k Xuất xưởng... mẻ nấu, mỗi mẻ 998 kg cho bia hơi hoặc 1219 kg cho bia chai Sau đó chuyển vào máy nghiền búa : có 6 búa, gồm 1 roto quay trên đó có lắp nhiều đĩa , trên các đĩa được lắp các lưỡi dao thép Khi Roto quay , lực va đập sẽ làm vỡ các hạt gạo, các hạt nghiền nhỏ sẽ lọt qua sàng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm . doanh nghiệp bia quốc doanh. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm III. Các điều kiện xây dựng nhà máy bia. 1. Địa điểm xây dựng Tốt nhất là xây dựng tại khu công nghiệp. 4 : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ, VỆ SINH NHÀ XƯỞNG VÀ THIẾT BỊ 53 I. Phân xưởng nấu 53 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Giáp Lớp CNTP1 – K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm . đơn vị, liên Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 30 triệu lít/năm doanh và 100% vốn nước ngoài 6 đơn vị, quốc doanh địa phương và tư nhân có 461 đơn vị. Các nhà máy bia được phân