ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 40 TRIỆU LÍT/ NĂM MỞ ĐẦU Từ lâu bia đã là một trong các loại đồ uống được ưa chuộng trên khắp thế giới. Bia có mặt trong tiệc vui, lễ, Tết, trong bữa ăn thường ngày, đem lại cho con người sự thoải mái tinh thần, sự bổ trợ sức khoẻ, tác dụng giải khát vì có CO2, độ cồn nhẹ, hương thơm và vị đắng đặc trưng cùng với các chất dinh dưỡng phong phú trong bia. Nếu uống bia điều độ không quá 2 cốc /ngày có thể làm tăng trí nhớ, tăng sức đề kháng các bệnh tim mạch. Bia không phải là thứ đồ uống xa xỉ mà ngược lại bia còn được tiêu dùng bởi cả người giàu, người có điều kiện kinh tế trung bình và khá. Sản xuất bia là một trong những ngành được con người phát minh sớm nhất và ngày càng được cải tiến về công nghệ, thiết bị nhằm đáp ứng được nhu cầu thưởng thức của tất cả mọi người. Ngày nay, đời sống vật chất và tinh thần của con người đang tăng lên, nhu cầu tiêu dùng, nhu cầu ẩm thực cũng tăng lên. Nhiều nhà máy trên Thế giới nói chung, ở Việt Nam nói riêng đã được mở rộng sản xuất và xây dựng thêm để kịp thời đáp ứng nhu cầu này. Tiến bộ khoa học công nghệ cũng được áp dụng rộng rãi vào các ngành sản xuất thực phẩm, trong đó có ngành sản xuất bia. Nước ta tuy đã có định hướng cụ thể và bắt tay vào việc mở rộng quy mô sản xuất nhưng vì nhu cầu không ngừng tăng lên mạnh nên việc thiết kế thêm nhà máy ở các địa phương là cần thiết và hợp lý, góp phần vào công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Đồ án thiết kế của em cũng không nằm ngoài mục đích trên. Nội dung của đồ án gồm các phần sau: Phần lập luận kinh tế, phần chọn và thuyết minh dây chuyền sản xuất, phần tính cân bằng sản phẩm, tính và chọn thiết bị, phần tính điện, hơi, lạnh, nước, phần xây dựng, phần tính toán kinh tế, phần vệ sinh an toàn lao động, phần kết luận và tài liệu tham khảo. Đối tượng thiết kế là TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 40 TRIỆU LÍT/ NĂM nhà máy bia năng suất 40 triệu lít/năm, xây dựng tại Hải Dương, phục vụ người dân trong tỉnh và các vùng lân cận. Thời gian vừa qua, dưới sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong viện Công nghệ sinh học - thực phẩm trường đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Lan Hương, các thầy cô trong ngành kinh tế và xây dựng cũng như nỗ lực làm việc, em đã hoàn thành nhiệm vụ. Tuy nhiên do còn hạn chế về nhiều mặt như kinh nghiệm thực tiễn và kiến thức bản thân nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sót, em kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để em có thể củng cố kiến thức bản thân, cũng như tránh được những sai sót trong quá trình công tác sau này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày 15 tháng 05 năm 2008 Sinh viên thực hiện TRẦN THẾ DŨNG TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 40 TRIỆU LÍT/ NĂM PHẦN I:LẬP LUẬN KINH TẾ 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 người 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 hai công ty chiếm 94% tổng sản lượng bia sản xuất ra. Các nước Đức, Đan Mạch, Tiệp tiêu thụ nhiều hơn 100 lít /người /năm. 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 Ba Nha, Nam Phi. Mười nước có mức tiêu thụ bia cao nhất là: Tiệp, Đức, Italia, ÚC, Bỉ, Niudilan, 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 nh ư: 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 8-12 tỷ lít /năm. TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 40 TRIỆU 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. 2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam. Việt Nam là một nước Đông Nam á, vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, bia là thứ đồ uống có độ cồn nhẹ, có giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan cao có tác dụng giải khát nên bia rất được ưa chuộng ở Việt Nam. Mức tiêu thụ của người Việt Nam năm 2000 là 10 lít/người, tổng sản lượng 1000 triệu lít. Dự kiến đến năm 2008 tiêu thụ 20 lít /người /năm. Mục tiêu: - Xây dựng ngành bia thành một ngành kinh tế mạnh. Sử dụng tối đa nguồn nguyên liệu trong nước để sản xuất ra sản phẩm có chất lượng cao, đa dạng hoá về chủng loại, cải tiến bao bì mẫu mã, phấn đấu hạ giá thành, nâng cao khả năng cạnh tranh, đáp ứng nhu cầu trong nước và có sản phẩm xuất khẩu, tăng nguồn thu ngân sách, hội nhập vững chắc kinh tế khu vực và thế giới. - Khuyến khích các thành phần kinh tế tham gia sản xuất, bia đạt chất lượng cao từ nguyên liệu trong nước và nhập khẩu. Định hướng phát triển -Về công nghệ, thiết bị: hiện đại hoá công nghệ, từng bước thay thế công nghệ thiết bị hiện có bằng công nghệ, thiết bị tiên tiến hiện đại của thế giới, đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng, an toàn vệ sinh thực phẩm, môi trường TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 40 TRIỆU LÍT/ NĂM theo qui định của Việt Nam và quốc tế để sản phẩm có khả năng cạnh tranh ngày càng cao trên thị trường trong và ngoài nước. - Về đầu tư: Tập chung đầu tư vào các nhà máy có công suất thiết kế lớn, phát huy tối đa năng lực của các cơ sở sản xuất có thiết bị và công nghệ tiên tiến, đồng thời tiến hành đầu tư mở rộng năng lực của một số nhà máy hiện có đa dạng hoá hình thức đầu tư phương thức huy động vốn, khuyến khích huy động nguồn vốn của các thành phần kinh tế trong nước, phát hành trái phiếu đẩy mạnh việc cổ phần hoá đối với những doanh nghiệp nhà nước không nắm giữ 100% vốn. + Các chỉ tiêu chủ yếu. Sản lượng: Năm 2008: 15000 Triệu lít Năm 2010: 19000 Triệu lít Tập trung đầu tư các nhà máy công suất lớn, sản xuất kinh doanh hiệu quả, quản lý chặt chẽ vệ sinh an toàn thực phẩm đảm bảo chất lượng, giá thành được người tiêu dùng chấp nhận cụ thể. - Năm 2008 xây dựng mới một nhà máy thuộc công ty bia Hà Nội với năng suất 100 triệu lít / năm và có khả năng mở rộng vào những năm tiếp theo. Đối với các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài tập trung khai thác đủ công suất thiết kế. - Trong đó bia Việt Nam phải giữ vai trò chủ chốt trong việc nâng uy tín chất lượng thương hiệu bia Việt Nam, đảm bảo sản xuất và tiêu thụ đạt tỷ trọng từ 60%-70% thị phần trong nước và hướng tới suất khẩu. TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 40 TRIỆU LÍT/ NĂM Sản lượng sản xuất ngành bia Chỉ tiêu Năm 2005 (triệu lít) Năm 2010 (triệu lít) 1 Công ty bia Sài Gòn Công ty bia Hà Nội Các nhà máy khác 2 Liên doanh và 100% vốn nước ngoài 3 Địa phương và các thành phố. - Địa phương - Các thành phần kinh tế khác 350 100 100 350 200 100 780 200 150 400 270 150 Nhu cầu vốn đầu tư Chỉ tiêu Năm 2005 2010 Công ty bia Sài Gòn Công ty bia Hà Nội Các nhà máy khác 2730 1680 700 3780 2100 1400 3. Chọn địa điểm và năng suất xây dựng nhà máy. Các nguyên tắc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy: + Gần vùng nguyên liệu và nhiên liệu. + Thuận lợi về giao thông thuỷ, bộ để vận chuyển nguyên liệu, vật liệu và sản phẩm. + Gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống thoát nước hợp lý để không ảnh hưởng đến môi trường, đến sức khỏe của người dân trong vùng. + Gần nơi đông dân cư để có nguồn nhân lực dồi dào, tiêu thụ sản phẩm thuận lợi. TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 40 TRIỆU LÍT/ NĂM + Địa hình bằng phẳng, điạ chất ổn định, không có chấn động. + Đủ diện tích bố trí thiết bị và khu vực trong nhà máy, sản xuất, giao thông nội bộ thuận tiện, có đất dự trữ cho mở rộng sản xuất. Từ các nguyên tắc trên, em lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm ở thành phố Hải Dương . Địa điểm này đáp ứng được các nhu cầu trên phương diện sau: a. Giao thông Nằm sát quốc lộ 1 và quốc lộ 5, nên thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, cũng như việc vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ, vì vậy vậy viêc tiêu thụ bia không chỉ gói gọn tại chỗ mà có thể tiêu thụ ở các vùng lân cận. b. Nguồn cung cấp nguyên liệu Nguyên liệu chính là malt vàng nhập từ úc về thông qua công ty nhập khẩu malt. Ngoài ra có thể nhập thêm malt tại nhà máy sản xuất malt trong khu công nghiệp Tiên Sơn – Bắc Ninh. Hoa houblon được nhập bằng đường thuỷ, từ các cảng biển theo đường quốc lộ đến thẳng nhà máy ở dạng chế phẩm thương mại: cao hoa và hoa viên. Nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo. Gạo được thu mua từ các địa phương như Nam Định, Thái Bình. c. Đầu ra Với dân cư đông đúc trong tỉnh và các tỉnh lân cận đều có số dân từ một triệu người trở lên thì sản phẩm được dành để phục vụ cho đông đảo người dân trong vùng. TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 40 TRIỆU LÍT/ NĂM Mặt khác dân cư đông còn là điều kiện thuận lợi để lựa chọn, đào tạo nguồn nhân lực có đầy đủ kỹ năng thao tác thực hành, rành về trình độ chuyên môn, đáp ứng được yêu cầu sản xuất. d. Nguồn cung cấp điện, nhiệt, lạnh: Sử dụng mạng lưới điện quốc gia thông qua nguồn cung cấp điện của tỉnh và qua trạm hạ áp của nhà máy. Nhà máy có bộ phận trống cháy, nổ, bình cứu hoả, cửa thoát hiểm, máy phát điện công suất vừa đủ (theo phần tính điện) để phục vụ cho nhà máy không bị gián đoạn sản xuất. Nhiệt sử dụng trong nhà máy phát đi từ lò hơi chạy bằng nguyên liệu than. Có hai lò hơi làm việc đồng thời. Người vận hành lò hơi phải có trình độ chuyên môn cao, phải thường xuyên kỉêm tra, bảo dưỡng thiết bị, sửa chữa và thay thế phụ tùng ngay khi cần thiết. Nhà máy sử dụng máy lạnh, tác nhân làm lạnh cho thiết bị là glycol, tác nhân chạy máy làm lạnh là khí Freon 22. e. Nguồn cấp thoát nước. Nhà máy sử dụng nước lấy từ giếng khoan trong nhà máy đã qua xử lý đạt yêu cầu kỹ thuật hoặc mua nước của khu công nghiệp. Nước thải sau khi sử dụng cho công đoạn vệ sinh thiết bị, rửa chai, rửa phân xuởng, dụng cụ thao tác…được đưa qua bộ phận sử lý nước thải trước khi thải ra ngoài sông, cống rãnh. Nước ngưng được đem sử lý và dùng cho nồi hơi. TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 40 TRIỆU LÍT/ NĂM PHẦN II: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT I. Nguyên liệu sản xuất Nguyên liệu chính trong sản xuất bia là: malt đại mạch (có thể sử dụng nguyên liệu thay thế như gạo ngô,… ở đây ta chọn gạo với tỷ lệ 30%), hoa houblon, nước, nấm men. Trong điều kiện nước ta hiện nay chủ yếu áp dụng công thức sau: Bia = malt + gạo + hoa houblon + nước + nấm men. 1. Malt đại mạch. Đây là nguyên liệu chính đề xuất bia, khoảng 1/3 đại mạch được trồng chủ yếu ở Nga, Mỹ, Pháp…Trong nhiều nghiên cứu đã khẳng định rằng bia được sản xuất từ malt đại mạch có chất lượng hơn hẳn so với các nguồn nguyên liệu khác. Khi đưa vào sản xuất malt phải đạt các yêu cầu sau: a. Chỉ tiêu cảm quan - Màu sắc: Màu vàng sáng, vỏ có ánh. - Mùi vị: Đặc trưng là vị ngọt nhẹ hay ngọt dịu, không được có mùi lạ. - Độ sạch: Không được lẫn tạp chất quá 1%, hạt có kích thước đều, tỷ lệ vỡ tối đa cho phép <5%. b. Chỉ tiêu cơ học, hoá học. - Khối lượng tuyệt đối: 29 – 38g/1000 hạt - Dung trọng: 530 – 560g/l - Độ ẩm: W = 5 – 8% TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 40 TRIỆU LÍT/ NĂM - Độ hoà tan: 65 – 82% chất khô - Thời gian đường hoá 10 – 20ph/70 o C - Đường maltoza chiếm 65 – 72% tổng chất hoà tan, tỷ lệ đường/phi đường (gluxit đơn giản/ gluxit cao phân tử) là 1/0.5 c. Thành phần chính STT Thành phần hoá học của malt Tính theo phần trăm chất khô 1 Tinh bột 58 – 65 2 Đường khử 4 3 Saccharoza 5 4 Pentoza 1 5 Nitơ formol 0.7 – 1 6 Chất khoán 2.5 7 Pentoza không hoà tan và hexoza 9 8 Xenlluloza 6 9 Các chất chứa nitơ 10 10 Các chất chứa nitơ không đông tụ 2.5 11 Chất béo 2.5 2. Gạo a.Yêu cầu chung về gạo: - Đồng nhất về kích thước. - Màu sắc trắng đồng nhất, không có hạt bị mốc, mối, mọt mùi hôi. - Không có hạt sạn cát (nếu có cho phép 2%). - Độ ẩm 10 – 13%. - Độ hoà tan 75 – 85% TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 10 [...]... hơi dần sao cho tới khi kết thúc quá trình rửa bã thì dịch đường trong nồi nấu hoa cũng sôi Cho ½ lượng hoa viên vào, đun sôi dịch trong 15 phút để cho tanin trong vỏ trấu đã hoà tan kết lắng hết do tanin trong hoa mạnh hơn trong vỏ trấu Sau đó cho toàn bộ lượng cao hoa để tạo kết tủa tanin – protein, tăng độ bền keo và tạo vị đắng và tăng độ bền keo và tạo vị đắng và tăng khả năng giữ bọt cho bia Trước... trình cấp nấm men và sục khí diễn ra như sau: - Dịch đường sau khi qua thiết bị lạnh nhanh đã có nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men chính (12÷15oC) được bơm qua thiết bị sục khí Không khí từ xưởng khí nén được đưa qua một hệ thống lọc khí để loại bỏ tạp chất và được xé nhỏ thành nhiều dòng khí vào hòa trộn với dịch đường Lượng khí TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 28 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA... (14,688 x 30): 70 = 6,294 kg 3 Tính lượng men giống: Tính lượng men giống nuôi cấy tiếp vào trước khi lên men chính (10% so với lượng dịch đường đưa vào lên men) là: 109,018 x 0,1 = 10,902 lít Lượng men sữa tiếp vào trước khi lên men chính (1% so với lượng dịch đưa vào lên men) là: 109,018 x 0,01 = 1,09 lít 4 Tính lượng bã malt và gạo: Tính lượng bã khô của nguyên liệu cho 100l Lượng chất khô của malt:... được nguyên vỏ, bụi và bột nhiều nên dung tích thùng lọc nhỏ - Nghiền ướt: có thể khắc phục được bảo toàn có thể tăng chiều cao lớp lọc nhưng nhược điểm là nghiền không tốt các loại malt có độ nhuyễn kém, chi phí thiết bị và vệ sinh thiết bị lớn, dễ ăn mòn thiết bị - Nghiền ẩm: có thể khắc phục toàn bộ những nhược điểm của hai phương pháp trên kỹ thuật hơi phức tạp Trong đồ án này em chọn phương pháp... Phần 1: Cho ½ lượng hoa viên vào khoảng 15 – 20 phút sau khi đun sôi, sử dụng loại hoa đắng nhất ít thơm nhất, giàu tanin nhất Phần 2: Cho toàn bộ lượng cao hoa vào, lượng hoa này tạo vị đắng đặc trưng cho bia Phần 3: Cho ½ lượng hoa viên còn lại vào khoảng 15 – 20 phút trước khi kết thúc nấu hoa, dùng loại hoa thơm nhất, mùi đặc trưng nhất cho bia TRẦN THẾ DŨNG - CNSH K45 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ... loại bỏ hoàn toàn cặn, kết tủa , tăng độ bền của bia, tăng giá trị cảm quan, ổn định các thành phần cơ học Quá trình lọc gồm 2 giai đoạn: giai đoạn tạo màng lọc và giai đoạn lọc - Giai đoạn tạo màng lọc: hòa bột diatomit vào cùng một lượng bia (tỷ lệ bột: bia = 1 : 8) trong thùng khuấy rồi bơm vào thiết bị lọc để tạo màng lọc Bơm tuần hoàn lượng bia này cho tới khi bia ra có độ trong cần thiết thì... hoạt động, phân cắt các hợp chất cao phân tử trong dung dịch cháo thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan Yêu cầu của quá trình đường hoá là dịch đường thu được chứ hàm lượng chất chiết tối đa có thể và tỷ giữa các thành phần là 80% đường lên men, 20% đường không lên men Tiến hành đường hoá: Sau khi vệ sinh thiết bị, bơm nước có nhiệt độ từ 35 – 40oC vào nồi nấu malt Bật cánh khuấy, cho malt vào (tỷ... để quá trình dịch hoá hồ hóa diễn ra nhanh và triệt để hơn Yêu cầu: Nghiền càng nhỏ càng tốt 2 Quá trình nấu và đường hoá a Nấu gạo Mục đích: Tinh bột gạo được dịch hoá và hồ hoá, độ nhớt giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hoá sau này Tiến hành nấu gạo: Sau khi vệ sinh thiết bị bằng nước nóng, bơm một ít luyượng nước vào nồi nấu gạo Nước bơm vào được tận dụng từ nước ra ở máy lạnh nhanh... ít bị ôxy hoá, dễ cơ giới hoá và tự động hoá, chi phí bảo dưỡng ít -Do đó trong dây chuyền sản xuất này em chọn nồi lọc để lọc dịch nhằm đảm bảo chất lượng, giảm mức độ lao động của công nhân trong công đoạn rửa bã và vệ sinh thiết bị 4 Nấu hoa Trong giai đoạn đun hoa phải đảm bảo được thời gian đun sôi cũng như cường độ sôi của dịch để có thể kết lắng tốt các cặn thô và mịn đảm bảo quá trình đồng phân. .. xử lý nước đầu vào, nước thải: dung dịch axit, xút, than hoạt tính - Nhóm các chất sát trùng, tẩy rửa thiết bị, đường ống: dung dịch axit, xút… - Nhóm các chất dùng cho thu hồi CO2: thanh hoạt tính, sillicagel… II Chọn dây chuyền sản xuất + Mục đích của quá trình nấu là: - Hoà tan các chất có trong malt, gạo - Sử dụng các enzym amylaza để chuyển tinh bột thành đường, proteaza để thuỷ phân protein thành