NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SẢN XUẤT SẠCH HƠN ÁP DỤNG CHO CƠ SỞ NẤU RƯỢU Ở XÃ IAHIAO, HUYỆN PHÚ THIỆN, TỈNH GIA LAI

Rượu được biết đến như một thức uống từ lâu của người Việt Nam. Rượu thường xuất hiện trong các buổi sum họp gia đình, các ngày lế Tết, các buổi gặp mặt bạn bè ở Việt Nam. Nó là mặt hàng phổ biến trên thị trường với nhiều mặt hàng đa dạng và phong phú. Nó không chỉ dùng để uống mà còn dùng để làm gia vị và thuốc chữa bệnh, nên tầm ảnh hưởng của nó đến chi tiêu là không nhỏ trong các hộ gia đình và cũng là nguồn thu nhập chính cho nhiều hộ gia đình trong vùng.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 3

1.1.Cơ sở và thông số kĩ thuật 3

1.2.Mục đích của đề tài nghiên cứu: 3

1.3.Khái quát về cơ sở và đội sản xuất sạch hơn của cơ sở : 4

1.3.1.Mô tả cơ sở : 4

1.3.2.Hiện trạng môi trường tại cơ sở: 4

1.3.3.Khái quát đội sản xuất sạch hơn 5

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT 7

2.1.Mô tả về quy trình sản xuất: 7

2.1.1.Thiết bị máy móc 7

2.1.2.Quy trình công nghệ : 8

2.2.Tình hình sản xuất thực tế 12

2.3.Các nguyên liệu đầu vào chủ yếu 12

2.4.Định mức 15

CHƯƠNG III : ĐÁNH GIÁ 16

3.1 Sơ đồ dòng chi tiết 16

3.2.Cân bằng vật liệu 18

3.3.Cân bằng năng lượng 19

3.3.1 Phương trình cân bằng năng lượng 19

3.3.2.Các thông số tỏa nhiệt, thu nhiệt và hao hụt 19

3.3.3.Phân tích cân bằng năng lượng 20

3.4.Định giá dòng thải 20

3.4.1.Cơ sở định giá dòng thải 20

3.4.2.Xác định chi phí dòng thải 20

CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC GIẢI PHÁP 22

CHƯƠNG V: LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP SẢN XUẤT SẠCH HƠN 24

5.1.Sàng lọc các giải pháp SXSH: 25

5.2.Đánh giá sơ bộ các cơ hội sản xuất sạch hơn 28

5.3.Nghiên cứu khả thi cho các giải pháp 30

5.3.1.Mô tả các giải pháp 30

2

5.3.2 Đánh giá tính khả thi về mặt kỹ thuật của các giải pháp 31

5.3.3 Đánh giá tính khả thi về mặt môi trường của các giải pháp 33

5.3.4.Đánh giá tính khả thi về mặt kinh tế của các giải pháp 34

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36

PHỤ LỤC 38

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

Rượu được biết đến như một thức uống từ lâu của người Việt Nam Rượu thường xuất hiện trong các buổi sum họp gia đình, các ngày lế Tết, các buổi gặp mặt bạn bè ở Việt Nam Nó là mặt hàng phổ biến trên thị trường với nhiều mặt hàng đa dạng và phong phú Nó không chỉ dùng để uống mà còn dùng để làm gia vị và thuốc chữa bệnh, nên tầm ảnh hưởng của nó đến chi tiêu là không nhỏ trong các hộ gia đình và cũng là nguồn thu nhập chính cho nhiều hộ gia đình trong vùng

1.1.Cơ sở và thông số kĩ thuật.

 Số liệu về mặt bằng vị trí:

Diện tích nấu rượu khoảng 5 m2 , trong đó 1m2 là chứa củi Còn lại là bếp ,thùng chứa nước, can thu rượu lúc chưng cất,….)

 Số liệu tiêu thụ nguyên – nhiên liệu:

Bảng 1: số liệu nguyên – nhiên liệu

cơ sở nấu rượu theo hộ gia đình ở xã Iahiao, Huyện Phú Thiện, Tỉnh Gia Lai Sau đólựa chọn trọng tâm đánh giá sản xuất sạch hơn, phân tích các nguyên nhân, đề xuất vàlựa chọn được các giải pháp áp dụng cho tình hình sản xuất thực tế để giảm thiểu các

chất thải sau quá trình nấu, giảm tiêu thụ tài nguyên và tăng nguồn thu nhập cho giađình.

1.3.Khái quát về cơ sở và đội sản xuất sạch hơn của cơ sở :

1.3.1.Mô tả cơ sở :

 Địa điểm: Cơ sở nấu rượu của gia đình bạn Bích Liền là cơ sở nhỏ theo hộ gia đình, nằm ở xã Iahiao, huyện Phú thiện, tỉnh Gia Lai Cơ sở này bắt đầu nấu rượu từ năm 2001, nhằm tăng nguồn thu nhập cho gia đình

 Sản phẩm chính là rượu gạo, được bán ra cho các hộ gia đình trong xã và các cửa hàng buôn bán tạp hóa, các quán nhậu có nhu cầu về rượu

 Dụng cụ, thiết bị nấu rượu được gia đình tự thiết kế, không phức tạp

Nguyên liệu chính là gạo nở mềm, củi được sử dụng là nguyên liệu chính trong quá trình nấu rượu ( lấy trên rừng hoặc mua) Trung bình, cơ sở nấu rượu 1 lần / ngày, mỗi lần nấu như vậy được 13L rượu Một tháng cơ sở nấukhoảng 26 ngày

 Cơ sở sản xuất được 12 năm nên đã có nhiều kinh nghiệm Các thành viên trong gia đình đều trực tiếp tham gia sản xuất

 Sản phẩm rượu ngày càng chất lượng và được nhiều người trong vùng biết đến Cơ sở sẽ có kế hoạch thay đổi sản xuất nếu như đội CP tìm ra giải phápnấu rượu tăng tính hiệu quả về kinh tế mà vẫn đảm bảo chất lượng cũng nhưđảm bảo về mặt môi trường

1.3.2.Hiện trạng môi trường tại cơ sở:

 Không khí: Trong quá trình sản xuất rượu, củi được sử dụng để nấu cơm vàchưng cất rượu (còn có ruột xe) sẽ dẫn đến phát thải khí cacbonic (CO2),

CO, NOx; hơi bốc lên ở giai đoạn chưng cất và trong quá trình lên men cũngsinh ra một lượng khí CO2 nhưng với lượng nhỏ nên chưa ảnh hưởngnghiêm trọng đến chất lượng không khí ở khu vực cơ sở

- Nước: Nguồn nước được lấy từ giếng khoan, chưa bị ô nhiễm

- Nước thải: Khi rửa dụng cụ dùng để ủ trong quá trình lên men rượu, một ítmen và cơm bị giữ lại sẽ theo vào nước thải, làm tăng hàm lượng chất hữu

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

cơ, độ đục, tạo mùi hôi.Nước thải từ khâu rửa chai, dụng cụ chưng cất cótính kiềm mạnh với pH có thể lên tới 12 Nước dùng làm lạnh để chưng cấtrượu ít bị ô nhiễm

- Chất thải rắn: Phần hèm đóng góp hàm lượng chất hữu cơ vào nước thải.Khi thải vào cống sẽ gây ô nhiễm nặng và tạo mùi khó chịu khi bắt đầuphân hủy Lượng tro, than sinh ra, các túi nilon cũng góp phần làm tănglượng chất thải rắn cho cơ sở

1.3.3.Khái quát đội sản xuất sạch hơn

 Việc thành lập đội CP có quy mô phù hợp, phân công hợp lý, xác địnhnhiệm vụ cụ thể cho mỗi thành viên là điều quan trọng dẫn đến thành côngtrong tiến trình thực hiện CP

Bảng 2: Các thành viên trong đội sản xuất sạch hơn

1 Vi Thị Bích Liền Nhóm Trưởng Phân công nhiệm vụ,

tổng hợp tài liệu

ảnh và làm phần wordđược giao

3 Nguyễn Thanh Trúc Thy Thành viên Tìm tài liệu, làm phần

word được giao

4 Phạm Thanh Dương Thành viên Tìm tài liệu, làm phần

word được giao

word được giao

word được giao

6

7 Lưu Ngọc Thiện Thành viên

 Mục tiêu định hướng của đội CP

Sau khi tìm hiểu quy trình nấu rượu, đội CP sẽ xác định giai đoạn nào trongquy trình tiêu tốn nhiều tài nguyên nhất, gây lãng phí nhất Sau đó, phântích các nguyên nhân gây tiêu tốn, đưa ra biện pháp khắc phục có thể tiếtkiệm nguyên – nhiên liệu, tận dụng các sản phẩm phụ có thể sử dụng, nhằmtối đa hóa lợi nhuận cho cơ sở, đồng thời góp phần giảm thiểu ô nhiễm môitrường

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT2.1.Mô tả về quy trình sản xuất:

2.1.1.Thiết bị máy móc

Bảng 3 : Thiết bị, dụng cụ được sử dụng trong quá trình nấu rượu

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

 Mô tả quy trình xản xuất rượu : cho 1 lần nấu

9

Chuẩn bị nguyên liệu (Gạo, men mua ở đại lý hoặc chợ )Làm sạchNấu cơmLàm nguộiTrộn menỦ cơm3 ngày sau thêm nướcỦ thêm 3 ngàyChưng cất rượuRượu thành phẩm

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

- Chuẩn bị nguyên liệu: 10kg gạo nở mềm, 150g men, 200L nước.

- Làm sạch : Gạo được ngâm nhằm rửa sạch chất bẩn bám bên ngoài hạt,

đồng thời làm cho hạt gạo mềm, trương nở giúp dễ dàng cho quá trình nấu

- Nấu chín : Sau đó gạo được để ráo và được cho vào nồi, thêm nước và nấu

chín Lượng nước cho vào được tính toán sao cho cơm sau khi nấu không quá nhão cũng không quá khô Tỉ lệ gạo nước khoảng 1:1 theo thể tích Mục đích của việc làm chín hạt gạo nhằm hồ hóa tinh bột gạo, giúp cho vi sinh vật dễ sử dụng tinh bột này để lên men rượu

- Làm nguội :Cơm sau khi nấu chín được trải đều trên một bề mặt phẳng để

làm nguội đến nhiệt độ thích hợp (khoảng 35 - 40oC) cho việc trộn bánhmen rượu Nếu cho men vào lúc nhiệt độ cơm cao sẽ làm bánh men rất khóhoạt động hoặc có thể gây chết men

- Trộn men: Men được trộn lên bằng cách rắc đều lên bề mặt lớp cơm với tỷ

lệ thích hợp tùy theo hướng dẫn trên từng loại men, dùng tay đảo trộn chomen phủ đều vào cơm

10

- Ủ cơm (lên men): Sau khi trộn men, cho tất cả hỗn hợp vào thiết bị ủ lên

men của cơ sở, đậy nắp kín để bắt đầu quá trình lên men rượu Lên menrượu là một quá trình lên men yếm khí (không có mặt của oxy) diễn ra rấtphức tạp, bao gồm các quá trình sinh hóa học và các quá trình vi sinh vật.Quá trình lên men diễn ra ở nhiệt độ thường, trong thời gian này có 3 quátrình diễn ra song song với những mức độ khác nhau Trước tiên là quátrình tăng sinh khối nấm men Quá trình đường hóa có sự phân cắt tinh bộtthành đường nhờ men amylase và glucoamylase của nấm mốc có sẵn trongmen rượu Đường vừa tạo ra trở thành thức ăn để nấm men thực hiện quátrình lên men rượu Quá trình lên men rượu diễn ra do nấm men sử dụngđường để tạo thành rượu etylic và CO2 CO2 sinh ra trong quá trình lên men

sẽ tạo thành bọt khí bám vào bề mặt nấm men và làm các tế bào nấm mennổi lên trên, khi lên đến bề mặt, bọt khí vỡ ra và tế bào nấm men lại chìmxuống tạo ra sự đảo trộn giúp quá trình lên men được tốt hơn Sau 3 ngàyđầu lên men, có thể bổ sung nước vào khối lên men với tỷ lệ nước:cơmkhoảng 3:1, sau đó đậy nắp và tiếp tục lên men thêm khoảng 3 ngày nữa

- Chưng cất: Sau 6 ngày ,khi quá trình lên men kết thúc, ta tiến hành chưng

cất để thu được rượu thành phẩm

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

Hình 2 Quy trình chưng cất rượu

 Mô tả quy trình chưng cất rượu:

Quá trình chưng cất rượu nhằm tách hỗn hợp rượu và nước có nhiệt độ sôi

khác nhau Ở áp suất thường, rượu sôi và bốc hơi ở 78oC, còn nước là

100oC Khi chưng cất, rượu được tách ra khỏi nước nhờ nhiệt độ bốc hơi

thấp hơn nước Quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách đun sôi hỗn

hợp lên men, hơi bay lên được dẫn qua ống dẫn và được làm lạnh bằng cách

cho ống dẫn đi qua bồn nước để ngưng tụ rượu bên trong lòng ống Dung

dịch rượu thu được màu trắng hơi đục, có mùi thơm đặc trưng và nồng độ

rượu sẽ giảm dần theo thời gian chưng cất Tùy theo yêu cầu của khách

hàng mà ta có thể tiến hành pha trộn các loại rượu thu được ở các khoảng

thời gian chưng cất khác nhau để tạo ra rượu có nồng độ khác nhau

2.2.Tình hình sản xuất thực tế

- Cơ sở sản xuất theo hộ gia đình nên có quy mô nhỏ, quá trình sản xuất diễn

ra liên tục Trong 1 tháng, cơ sở sản xuất rượu trung bình là 26 ngày

- Thể tích và chất lượng sản phẩm rượu thu được gần như là như nhau trongmỗi lần nấu Trong những ngày quá nóng hay nắng nóng kéo dài rượu cóthể giảm chất lượng và bị chua, tuy nhiên thời gian này trong năm rất ngắnnên cũng không ảnh hưởng tới quá trình sản xuất

- Mỗi lần chưng cất thu được khoảng 8L rượu gốc ( rượu có độ cao 50-55 độkhi nguội) và khoảng 3L rượu nhạt( rượu có độ nhạt 20-23 độ, gần giồngnước lã, nhưng vẫn có mùi rượu, dùng để pha chế với rượu gốc cho vừauống) Tính trung bình một lần nấu rượu ta có khoảng 13L rượu với độ vừauống, khoảng 40 độ Giá rượu ở mức 40 độ là 15.000 đồng / L

- Tuy nhiên, không phải mỗi ngày đều bán hết số rượu nấu ra Nên để bảo quản rượu, cơ sở có thể cất ở dạng rượu gốc để tránh hao hụt về mặt chất lượng Trung bình mỗi ngày thu nhập của cơ sở khoảng 100.000 - 150.000 đồng từ việc bán rượu

2.3.Các nguyên liệu đầu vào chủ yếu

Bảng 4: Các nguyên – nhiên liệu sử dụng cho 1 lần nấu rượu

Nguyên –

nhiên liệu

Sử dụng chocông đoạn Nguồn gốc Giá thành

Lượng sửdụng / lầnnấu

Gạo nở mềm Nấu cơm Đại lý hoặc

Men NàngThơm mua ởchợ

55.000đ/kg 0.15kg

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

bình khoảng1.500đ/kWh

Chưng cất

Củi

Nấu cơm vàchưng cấtrượu

Xin ở tiệm

Hình 3. Men dùng để ủ cơm

14

Hình 4. Nồi dùng để nấu cơm

Hình 5. Hốn hợp chuẩn bị dùng để chưng cất

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

Hình 6. Xô dùng để ủ cơm

2.4.Định mức

Bảng 5: Các định mức tiêu thụ nguyên liệu và phát sinh chất thải của sản xuất

rượu (cho 100L rượu)

Định mức nguyên liệu/ chất thải Số liệu

Nước thải ( L/ 100L rượu ) 1705

CHƯƠNG III : ĐÁNH GIÁ3.1 Sơ đồ dòng chi tiết

16

 Quy trình sản xuất của cơ sở gồm nhiều giai đoạn:

- Giai đoạn chuẩn bị: Chuẩn bị các nguyên vật liệu, dụng cụ, thiết bị cho quy

 Trọng tâm đánh giá sản xuất sạch hơn mà đội chọn là giai đoạn chưng cất rượu

Vì đây là giai đoạn sử dụng nhiều nhiên liệu nhất, phát thải nhiều nhất, thất

thoát nhiệt nhiều nhất, gây lãng phí cho quá trình sản xuất Cụ thể:

- Đốt cháy lượng củi lớn (7/10kg)

- Than, củi dư còn lại sau quá trình chưng cất

- Sinh ra tro, mụi than bám vào nồi

- Phát ra khí thải, khói bụi

- Thất thoát nhiệt trong quá trình chưng cất

- Tiêu tốn nhiệt cho quá trình làm lạnh nước trong thau

- Sử dụng nước làm lạnh nhiều (180L)

Hỗn hợp lên menCơm

Men

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

Rượu thành phẩm

Hình 7. Sơ đồ dòng chi tiết cho giai đoạn chưng cất rượu

 Trong quá trình chưng cất hỗn hợp cơm rượu gồm có:

Than, củi chưacháy hết

Nước thải

- Như vậy, sau khi chưng cất sẽ phát sinh ra 3 dòng thải:

 Rắn: hèm, than, bụi, tro

 Lỏng: nước sau khi dùng làm lạnh, nước còn lại trong hèm

 Khí: khí do đốt cháy củi

3.2.Cân bằng vật liệu

Hình 8 Cân bằng vật liệu ở giai đoạn chưng cất 3.3.Cân bằng năng lượng

3.3.1 Phương trình cân bằng năng lượng

Cơm sau khi nấu chín, ủ men (Cơm+men+nước):32kg

Rượu thành phẩm: 13L

Đun nóng hỗn hợpCủi khô: 7kg

Than: 2kgTro: 1.5kgHèm: 15kgKhói: ?Hơi rượu sinh ra

Ngưng tụ hơi rượu

Nước lạnh:

180L

Nước thải: 180L

GVHD: TS Nguyễn Vinh QuyNhiệt lượng tỏa ra của hệ A = Nhiệt lượng thu vào của hệ B + Nhiệt lượng tổnthất.

QtỏaA = QthuB + Qtổn thất

Trong đó : Q = m.C ∆ t (m là khối lượng của vật thu hay tỏa nhiệt, C là nhiệt dungriêng của vật thu hay tỏa nhiệt, ∆ t là độ tăng hay giảm nhiệt độ)

 Nếu ∆ t có t2 > t1: thì đó là vật thu nhiệt

 Nếu ∆ t có t2 < t1: thì đó là vật tỏa nhiệt

3.3.2.Các thông số tỏa nhiệt, thu nhiệt và hao hụt

 Khối lượng nồi nấu rượu (nồi nhôm) là m gam

 Nhiệt dung riêng của nồi nhôm = 880 J/KG.K

 Nhiệt độ ban đầu của nước 250C

 Nhiệt dung riêng của nước 4200J/KG.K

 Nhiệt lượng của củi khô Qcủi = 10.10^6j/kg

 Khối lượng của củi khô là 7 kg/lần chưng cất

3.3.3.Phân tích cân bằng năng lượng.

Bảng 6: Phân tích cân bằng năng lượng cho công đoạn chưng cất rượu trong một lần

nấu

20

Năng lượng vào

hệ thống

Năng lượng có ích Năng lượng tổn thất

Nhiệt lượng tỏa ra

của 7kg củi khô

(100%)

Qcủi = 10.10^6j/kg

- Nhiệt lượng để nấu32kg hỗn hợp lênmen (10 kg cơm nởmềm, 0,15 kg men,

là A3%

- Nhiệt lượng tổn thất qua 6 lần thaynước làm lạnh (180 L nước) là A4%Nhiệt lượng toả ra

của lửa từ quẹt

gas là 100%

Nhiệt lượng để đốt ruột

xe (xăm xe) nhóm lửa

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

3.4.Định giá dòng thải

3.4.1.Cơ sở định giá dòng thải

- Định giá dòng thải dựa trên đặc tính dòng thải

- Dựa vào chi phí biến đổi ( chi phí nguyên, nhiên liệu…) Ở đây ta không tính đến chi phí cố định (nhà xưởng, các dụng cụ….)

- Dựa vào chi phí liên quan đến định giá: Chi phí hao hụt, chi phí xử lý

Định lượng dòng

1 lầnnấu

26 ngàynấu

Chi phí mất mátnguyên liệu (đ/tháng) Chi phíxử lí

chất thải(đ/tháng)

Tổngcộng(đ/tháng)Định

mức

Tổng chiphí mấtmát(đ/tháng)Đun nóng hỗn hợp

180L 4680L

 Ghi chú: - : Không xác định được

 Nước làm lạnh (*): Do nước được lấy từ giếng lên cung cấp cho quá trình chưng cất rượu nên không mất tiền, nhưng giá điện trung bình để bơm nước

là 1.500đ/ 1kWh Trung bình, một lần chưng cất sử dụng 0,06 kWh, suy ra một tháng (26 ngày nấu rượu) sử dụng 1,56kWh, tương đương với

2.340đ/tháng

 Kết luận: Tổng chi phí dòng thải cho giai đoạn chưng cất trong một tháng (26 ngày nấu) là: 1.107.340 đ

GVHD: TS Nguyễn Vinh Quy

CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN VÀ

CÁC GIẢI PHÁP

Bảng 8: Phân tích các nguyên nhân và các giải pháp sản xuất sạch hơn

1 180 L nước

nóng

1.1 Nước trong thau nước

làm lạnh hấp thu nhiệt, nóng lên, không đủ độ lạnh để làm ngưng tụ hơi rượu nên phải thay 6 thau nước làm lạnh ( mỗi thau 30 L nước)→ lãng phí nước, lãng phí nhiệt năng

1.1.1 Thay thế thau

nước làm lạnh bằng thùng phi chứa một lượng nước cố định.1.1.2 Thay thế thau

nước làm lạnh bằng hỗn hợp sinhhàn chứa một lượng nước cố định

1.1.3 Thay thế nước

trong thau làm lạnh bằng nước biển

1.1.4 Chế tạo thiết bị

làm lạnh không sửdụng nước

1.1.5 Xây dựng bể nước

làm nguội lớn

2 45 L nước 2.1 Nước dùng để vệ sinh

22