Đề tài: Xử lý cấp nước

Chia sẻ: Vũ Anh Sơn | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:151

Thêm vào BST

Báo xấu

244
lượt xem 103
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, được phổ biến rộng rãi trên thế giới và sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng. Ở các nước phát triển như Đức, Đan Mạch, Ba Lan, Mỹ... ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển, sản lượng bia của Đức, Mỹ đã đạt 10 tỷ lít/năm. Công nghệ sản xuất bia cũng như sản phẩm bia của các nước này đã thâm nhập vào thâm nhập vào thị trường của rất nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Xử lý cấp nước

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Độc lập-Tự do-Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án tốt nghiệp Đề Tài Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm
2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Độc lập-Tự do-Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên: Dương Ngọc Tuệ Lớp: Công Nghệ Thực Phẩm Sau Thu Hoạch 3 Khóa: 50 Viện : Công Nghệ Sinh Học và Thực Phẩm 1. Đầu đề thiết kế: Thiết kế nhà máy sản xuất bia chai và bia hơi năng suất 25 triệu lít/ năm 2. Các số liệu ban đầu. 20% bia hơi 80% bia chai Nguyên liệu thay thế : gạo 3. Nội dung phần thuyết minh tính toán Lời nói đầu Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật Phần II : Thuyết minh quy trình công nghệ Phần III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm Phần IV: Tính và chọn thiết bị Phần V: Tính toán và thiết kế về xây dựng của nhà máy Phần VI: Tính toán nhu cầu năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy Phần VII: Tính toán kinh tế Phần VIII: Vệ sinh an toàn lao động Kết luận 4. Các bản vẽ (ghi rõ các loại bản vẽ, kích thước các bản vẽ) Bản vẽ số 1 : Sơ đồ dây chuyền công nghệ : A1 Bản vẽ số 2 : Thiết kế phân xưởng nấu Bản vẽ số 3 : Thiết kế khu lên men Bản vẽ số 4 : Thiết kế phân xưởng hoàn thiện Bản vẽ số 5 : Tổng mặt bằng nhà máy Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 2
3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 5. Cán bộ hướng dẫn Cán bộ hướng dẫn Phần (ký, ghi rõ họ tên) Công nghệ PGS.TS NGUYỄN XUÂN PHƯƠNG Xây dựng THS. LƯƠNG THÚY NGA Kinh tế THS. NGUYỄN VIỆT HÀ 6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : 25/02/2010 7. Ngày hoàn thành: 05/06/2010 Ngày tháng năm Chủ nhiệm bộ môn/khoa Cán bộ hướng dẫn Công nghệ (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) Kết quả đánh giá Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án cho bộ môn (ký, ghi rõ họ tên) Ngày tháng năm Chủ tịch hội đồng (ký, ghi rõ họ tên) Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 3
4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................... 9 Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật ................................................................................. 11 I. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam ................................. 11 II. Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường................... 12 1. Lựa chọn loại bia sản xuất ............................................................................................ 12 2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy.......................................................................... 12 3. Vùng nguyên liệu.......................................................................................................... 13 4. Vùng tiêu thụ sản phẩm ................................................................................................ 13 5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh ................................................................................. 13 6. Nguồn cung cấp nhiên liệu ........................................................................................... 14 7. Nguồn nhân lực............................................................................................................. 14 8. Giao thông vận tải......................................................................................................... 14 Phần II :Thuyết minh quy trình công nghệ .................................................................. 15 II.1 Sơ đồ quy trình công nghệ ......................................................................................... 15 II.2.1 Nghiền ..................................................................................................................... 17 II.2.2 Hồ hóa ..................................................................................................................... 19 II.2.3 Đường hóa............................................................................................................... 21 II.2.4 Lọc dịch đường. ...................................................................................................... 24 II.2.5 Nấu hoa ................................................................................................................... 26 II.2.6. Lắng xoáy............................................................................................................... 27 II.2.7. Lạnh nhanh và bổ sung khí O2 cho dịch lên men .................................................. 28 II.2.8. Lên men.................................................................................................................. 28 II.2.9 Lọc trong bia .......................................................................................................... 38 II.2.10 Bão hòa CO2.......................................................................................................... 40 II.2.11 Hoàn thiện sản phẩm........................................................................................... 40 Phần III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm .................................... 45 A. Lập kế hoạch sản xuất.................................................................................................. 45 B. Tính cân bằng sản phẩm............................................................................................... 46 I. Tính cân bằng sản phẩm cho 100l bia chai.................................................................... 46 1. Tính lượng gạo và lượng malt ...................................................................................... 46 Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 4
5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 2. Lượng bã gạo và bã malt .............................................................................................. 48 3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã.......................................................................... 48 4. Lượng hoa houblon sử dụng ......................................................................................... 50 5. Các nguyên liệu khác.................................................................................................... 50 II. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia hơi.................................................................. 55 1. Tính lượng gạo và lượng malt ...................................................................................... 55 2. Lượng bã gạo và bã malt .............................................................................................. 56 3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã.......................................................................... 57 4. Lượng hoa houblon sử dụng ......................................................................................... 58 5. Các nguyên liệu khác.................................................................................................... 59 III. Hoá chất vệ sinh:......................................................................................................... 62 1. Hóa chất vệ sinh các nồi nấu: ....................................................................................... 62 2. Hóa chất vệ sinh các thiết bị lên men, tàng trữ bia:...................................................... 63 Phần IV: Tính và chọn thiết bị ...................................................................................... 65 I. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu .................................................................... 65 1. Cân, gầu tải ................................................................................................................... 65 2. Máy nghiền ................................................................................................................... 65 3. Nồi hồ hoá..................................................................................................................... 66 4. Nồi đường hoá .............................................................................................................. 67 5. Thùng lọc đáy bằng....................................................................................................... 68 6. Nồi nấu hoa................................................................................................................... 70 7. Thùng chứa trung gian .................................................................................................. 71 8. Thùng lắng xoáy ........................................................................................................... 72 9. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí ...................................................................................... 73 10. Thùng nước nóng ........................................................................................................ 77 11. Hệ thống cip nấu ......................................................................................................... 78 II. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men............................................................ 79 1. Tank lên men ................................................................................................................ 79 2. Thiết bị nhân giống cấp II............................................................................................. 80 3. Thiết bị nhân giống cấp I .............................................................................................. 81 4. Thiết bị rửa men sữa kết lắng ....................................................................................... 81 5. Thiết bị hoạt hoá men ................................................................................................... 82 6. Hệ thống cip lạnh:......................................................................................................... 83 III. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện....................................................... 83 1. Thiết bị lọc trong bia..................................................................................................... 83 2. Thùng tàng trữ và bão hoà CO2 .................................................................................... 84 Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 5
6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 3. Hệ thống chiết bock ...................................................................................................... 84 4. Hệ thống chiết chai ....................................................................................................... 85 Phần V: Tính toán và thiết kế về xây dựng của nhà máy ........................................... 90 A. Phân tích và lựa chọn địa điểm xây dựng .................................................................... 90 B. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy .................................................................................. 91 C.Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. .................................................................................. 93 1/Kho nguyên liệu:............................................................................................................ 93 2/Nhà sản xuất chính......................................................................................................... 93 3/Khu lên men................................................................................................................... 95 4/Nhà hoàn thiện sản phẩm............................................................................................... 96 5/Kho chứa bia thành phẩm .............................................................................................. 97 6/Kho chứa bock và két .................................................................................................... 98 7/Nhà để xe: ...................................................................................................................... 98 8/Gara ôtô: ........................................................................................................................ 98 9/Nhà hành chính-hội trường-phòng họp: ........................................................................ 98 10/Bếp-nhà ăn:.................................................................................................................. 99 11/Nhà vệ sinh: ................................................................................................................. 99 12/Trạm biến áp:............................................................................................................. 100 13/Phân xưởng cấp khí nén và thu hồi CO2:................................................................... 100 14/Xưởng cơ điện: .......................................................................................................... 100 15/Phòng KCS ................................................................................................................ 100 16/Khu chứa bã:.............................................................................................................. 100 17/Khu xử lý nước sạch:................................................................................................. 100 18/Khu xử lý nước thải: .................................................................................................. 100 19/Phân xưởng hơi:......................................................................................................... 101 20/Bãi than:..................................................................................................................... 101 21/Phòng bảo vệ: ............................................................................................................ 101 22/Nhà giới thiệu sản phẩm: ........................................................................................... 101 23/Phòng y tế: ................................................................................................................. 101 D. Giải pháp thiết kế tổng mặt bằng nhà máy ................................................................ 102 1.Vùng trước nhà máy: ................................................................................................... 103 2.Vùng sản xuất: ............................................................................................................. 103 3.Vùng sau nhà máy: ...................................................................................................... 103 4. Thiết kế phân xưởng sản xuất chính ........................................................................... 103 5. Tính các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật................................................................................ 105 Phần VI: Tính toán nhu cầu năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy .................... 108 Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 6
7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm I. Tính nhiệt lạnh............................................................................................................. 108 1. Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho thiết bị lạnh nhanh ...................................................... 108 2. Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men............................................................... 108 3. Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống .................................................... 111 b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để nhân men ...................................................................... 112 4. Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện...................................................... 114 5. Hệ thống lạnh.............................................................................................................. 115 II. Tính hơi ...................................................................................................................... 118 1. Lượng hơi cấp cho nồi hồ hoá .................................................................................... 118 2. Lượng hơi cấp cho nồi đường hoá .............................................................................. 119 3. Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa .................................................................................. 120 4. Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng nước................................................................. 121 5. Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện ................................................................ 122 6. Lượng nhiên liệu cho nồi hơi...................................................................................... 122 III. Tính nước.................................................................................................................. 124 1. Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu ...................................................................... 124 2. Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men ............................................................... 124 3. Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện ........................................................... 124 4. Lượng nước dùng cho các hoạt động khác của nhà máy............................................ 125 IV. Tính điện................................................................................................................... 126 1. Phụ tải chiếu sáng ....................................................................................................... 126 2. Phụ tải sản xuất ........................................................................................................... 128 3. Xác định các thông số của hệ thống điện.................................................................... 129 4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm .............................................................................. 130 a. Điện năng thắp sáng hàng năm ................................................................................... 130 b. Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm ................................................................. 130 c. Điện năng tiêu thụ cả năm........................................................................................... 130 Phần VII: Tính toán kinh tế......................................................................................... 131 A. Phân tích thị trường.................................................................................................... 131 B. Tính các chỉ tiêu dự án đầu tư .................................................................................... 132 I. Nhu cầu vốn đầu tư...................................................................................................... 132 c. Chi phí marketing: ...................................................................................................... 134 II. Tính giá thành sản phẩm ............................................................................................ 139 III. Tính dòng tiền và một số chỉ tiêu hiệu quả của dự án .............................................. 144 Phần VIII: Vệ sinh an toàn lao động........................................................................... 148 I. Vệ sinh......................................................................................................................... 148 Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 7
8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm 1. Vệ sinh cá nhân........................................................................................................... 148 2. Vệ sinh thiết bị nhà xưởng.......................................................................................... 148 II. An toàn lao động ........................................................................................................ 150 1. Chống khí độc trong nhà máy..................................................................................... 150 2. Chống ồn và rung động............................................................................................... 150 3. An toàn khi vận hành thiết bị ...................................................................................... 150 4. An toàn về điện ........................................................................................................... 150 5. Phòng cháy chữa cháy ................................................................................................ 151 Kết luận .......................................................................................................................... 152 Tài liệu tham khảo chính ................................................................................................ 153 Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 8
9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm LỜI NÓI ĐẦU Bia là một loại đồ uống giải khát hiện rất được ưa chuộng ở nước ta cũng như trên thế giới. Bia có màu sắc, hương vị đặc trưng, dễ dàng phân biệt với các loại đồ uống khác. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa hublon... bia đem lại giá trị dinh dưỡng, một lít bia cung cấp 400 – 450kcal, bia có khả năng kích thích tiêu hoá, giúp cơ thể khoẻ mạnh khi dùng với liều lượng thích hợp và đặc biệt còn có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống nhờ đặc tính bão hoà CO2. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, bia ra đời từ khoảng 7000 năm trước Công nguyên, bắt nguồn từ các bộ lạc cư trú ven bờ sông Lưỡng Hà, sau đó được truyền sang các châu lục khác thông qua quá trình trao đổi, buôn bán giữa các bộ lạc. Trong quá trình tìm kiếm nguyên liệu phụ để tăng chất lượng cho bia, người ta nhận thấy hoa houblon mang lại cho bia hương vị rất đặc biệt và nhiều đặc tính quý giá. Hiện nay, hoa hublon vẫn là nguyên liệu không thể thay thế trong sản xuất bia. Đến thế kỷ XIX Louis Pasteur xuất bản cuốn sách về bia đã tạo ra ngành công nghiệp sản xuất bia dưới ánh sáng khoa học, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác quy trình công nghệ sản xuất bia đang ngày càng trở nên hoàn thiện. Chính vì vậy, bia đã trở thành loại đồ uống được ưa chuộng nhất hiện nay, được sản xuất và tiêu thụ ngày nhiều trên phạm vi toàn thế giới. Ở Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm (chỉ khoảng 100 năm), ngành công nghiệp sản xuất bia vẫn còn rất nhiều tiềm năng phát triển. Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng bia ở nước ta ngày càng tăng. Rất nhiều nhà máy cũng như cơ sở sản xuất bia được thành lập trên khắp cả nước nhưng vẫn chưa đáp ứng hết được nhu cầu thị trường cả về chất lượng cũng như số lượng. Hơn nữa bia là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân vì nó là ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thu hồi vốn nhanh, và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức chặt chẽ Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 9
10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết. Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm. Đây là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị và tổ chức hợp lý sẽ có khả năng thích ứng linh hoạt với qui mô sản xuất trung bình, cũng như có khả năng mở rộng qui mô sản xuất. Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 10
11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật I. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam Trong các loại đồ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, được phổ biến rộng rãi trên thế giới và sản lượng tiêu thụ lớn và ngày càng tăng. Ở các nước phát triển như Đức, Đan Mạch, Ba Lan, Mỹ... ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển, sản lượng bia của Đức, Mỹ đã đạt 10 tỷ lít/năm. Công nghệ sản xuất bia cũng như sản phẩm bia của các nước này đã thâm nhập vào thâm nhập vào thị trường của rất nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam. Mức tiêu thụ bia bình quân ở các nước này khá cao khoảng 100 lít/người/năm. Các nước Á Đông tuy hiện tại có mức tiêu thụ bia chưa cao bình quân khoảng 20 lít/người/năm ngoại trừ một số nước như Nhật Bản đạt 50 lít/người/năm. Nhưng đây là một thị trường đông dân cư, sản lượng bia ở Trung Quốc và Nhật Bản cũng gần bằng sản lượng bia của Đức, Mỹ. Ở Việt Nam bia mới chỉ xuất hiện từ đầu thế kỉ 20, nhưng là một nước nằm trong vùng nhiệt đới cận xích đạo đã tạo điều kiện thuận lợi để ngành công nghiệp bia tồn tại và ngày càng phát triển. Từ ban đầu chỉ có các nhà máy bia nhỏ là nhà máy bia Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn, hiện nay các nhà máy bia đã xuất hiện ở hầu khắp các tỉnh trong cả nước, sản lượng của các nhà máy cũng ngày càng tăng. Hiện nay năng suất của nhà máy bia Hà Nội đã đạt trên 100 triệu lít/năm và đang tiếp tục tăng năng suất tới 200 triệu lít/năm vào năm 2010, năng suất của nhà máy bia Sài Gòn đã đạt trên 350 triệu lít/năm và dự kiến sẽ là 780 triệu lít/năm vào năm 2010. Bên cạnh đó rất nhiều thương hiệu bia ngoại đã xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken... Mức tiêu thụ bia bình quân ở Việt Nam hiện còn thấp khoảng 15 lít/người/năm và sẽ hứa hẹn nhiều tiềm năng để ngành sản xuất bia phát triển. Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 11
12 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm II. Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường 1. Lựa chọn loại bia sản xuất Để sản phẩm sản xuất ra có thể tiêu thụ được đặc biệt là sản phẩm bia chai có thể chiếm lĩnh được thị trường rộng thì sản phẩm bia phải có chất lượng cao đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Do đó em lựa chọn sản xuất loại bia có chất lượng cao, thuộc loại bia vàng là loại bia đang rất được ưa chuộng hiện nay. Sản phẩm bia sản xuất ra phải đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn sau: * Các chỉ tiêu cảm quan: - Độ bọt: Khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc luôn có các bọt khí li ti nổi dần lên bề mặt. Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian giữ bọt 5 – 15 phút. - Mùi và vị: Bia phải có độ đắng đặc trưng và hương thơm dịu nhẹ của hoa houblon, không quá nhạt, không có mùi vị lạ. - Màu sắc và độ trong: Bia phải có màu vàng rơm sáng óng ánh, trong suốt, không được có cặn hay vẩn đục. * Các chỉ tiêu hoá học: - Độ cồn: 4,6 ± 0,2 - Hàm lượng đường sót: 1 – 2% - Hàm lượng CO2: 4,5 – 5 g/l - Hàm lượng diacetyl: ≤ 0,2 mg/l - Chất khoáng: 0,14 – 0,38% - Đạm tổng: 3,5 – 5 g/l - Este: 15 – 50 mg/l - Aldehyt: 10 – 15 mg/l 2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy Địa điểm được lựa chọn cần đáp ứng được yêu cầu sau: - Phù hợp với qui hoạch chung của tỉnh, thành phố. - Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm. - Thuận tiện về mặt giao thông. - Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu. - Nguồn nhân lực không quá khan hiếm. Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 12
13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm Dựa vào những yêu cầu trên em chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong khu công nghiệp Quang Minh, thuộc huyện Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc. Đây là một khu công nghiệp mới có diện tích rộng và đang tiếp tục được phát triển, có nhiều tiềm năng để phát triển kinh tế xã hội. Các khu dân cư và đô thị xung quanh đang được xây dựng và mở rộng. Bên cạnh đó hệ thống giao thông gần khu công nghiệp đã và đang được xây dựng, cải tạo và hoàn thiện như đường cao tốc Bắc Thăng Long - Nội Bài, đường quốc lộ 2, quốc lộ 3, quốc lộ 18, tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai là những tuyến giao thông quan trọng nhờ thuận lợi trong vận chuyển nguyên liệu và phân phối sản phẩm. Mạng lưới điện quốc gia ở đây cung cấp cho cả khu công nghiệp rất ổn định và thuận lợi. 3. Vùng nguyên liệu Nguyên liệu chính đầu tiên để sản xuất bia là malt đại có thể nhập ngoại từ Đức, Úc... Hoa houblon nhập từ Tiệp Khắc dưới dạng cao hoa và hoa viên. Nguyên liệu thay thế là gạo có thể mua ngay trong tỉnh hay mua từ các tỉnh lân cận Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương, Nam Định, Thái Bình với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo vận chuyển về nhà máy chủ yếu bằng ô tô. Trong nhà máy còn thiết kế một hệ thống lấy nước từ giếng khoan xử lý lọc và làm mềm nước dùng cho nấu bia và các hoạt động khác của nhà máy. 4. Vùng tiêu thụ sản phẩm Bia nhà máy sản xuất ra cung cấp cho các cửa hàng trong tỉnh và các tỉnh lân cận như Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Tây, Nam Định, Phú Thọ, Thái Nguyên... Sản phẩm sau chiết chai, chiết bock được chuyên chở bằng ô tô, nếu số lượng ít có thể sử dụng các phương tiện khác. 5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh Nguồn điện: Sử dụng điện lưới của mạng lưới điện quốc gia chạy qua khu vực. Mạng lưới điện này cung cấp 24/24 giờ trong ngày, nhưng để đề phòng sự cố mạng lưới, nhà máy bố trí một trạm biến thế và sử dụng thêm máy phát điện dự phòng. Nguồn nước: nước được lấy từ hệ thống giếng khoan. Trong nhà máy nước được dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu, nước rửa chai, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy... Nước nấu bia cần đáp ứng đầy đủ các Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 13
14 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm chỉ tiêu cho công nghệ sản xuất bia. Do đó nước phải đi qua một hệ thống xử lý đúng kỹ thuật trước khi cấp cho sản xuất. Bên cạnh đó cần phải xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải của nhà máy tránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh. Nhà máy cũng cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén phù hợp với công suất của nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản xuất của nhà máy. Hệ thống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH3 hay Freon, chất tải lạnh sử dụng nước glycol hay nước muối. 6. Nguồn cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy là cho nồi hơi phục vụ cho các mục đích khác nhau như nấu nguyên liệu, thanh trùng... Nhà máy sử dụng nhiên liệu là than. 7. Nguồn nhân lực Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các tuyến giao thông đi tới các vùng đô thị trung tâm như thành phố Hà Nội nên có nguồn nhân lực dồi dào. Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức chuyên môn phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành. Các công nhân có thể tuyển chọn lao động phổ thông, học nghề ở các vùng dân cư xung quanh để đảm bảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt. 8. Giao thông vận tải Nhà máy nằm gần trục giao thông nên thuận tiện cho vận chuyển nguyên nhiên vật liệu đến nhà máy, và vận chuyển sản phẩm phân phối cho các đại lý, cửa hàng tiêu thụ bằng đường bộ. Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 14
15 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm PHẦN II : THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ II.1 Sơ đồ quy trình công nghệ Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 15
16 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm Gạo(20%) Malt Nghiền Nghiền Đường hóa Dịch hóa Nước Lọc dịch đường Nước Bã Hoa houblon Nấu dịch đường với hoa Men giống Bã hoa Lắng xoáy Nhân giống Làm lạnh nhanh Thu CO2 Men sữa Lên men chính Rút men, Lên men phụ Xử lí rửa men Lọc trong bia Chai CO2 tinh khiết Bão hòa CO2 Rửa chai Bock Chai sạch Chiết chai Rửa bock Dập nắp Chiết bock Bock sạch Làm khô,dán nhãn Thanh trùng Bia chai thành phẩm Bia hơi thành phẩm Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 16
17 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm II.2. Thuyết minh quy trình công nghệ II.2.1 Nghiền II.2.1.1 Nghiền malt * Mục đích: Mục đích của nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn. *Nguyên tắc nghiền: Bảo đảm yêu cầu thu nhận được nhiều chất hòa tan nhất nhưng thể tích bột nghiền vã bã malt cũng đạt giá trị cao nhất trong điều kiện có thể đạt được. Vỏ malt phải càng lớn càng tốt bởi lẽ trong vỏ malt có chứa nhiều lanin nên nếu nghiền quá nhỏ , lanin sẽ dễ hòa tan gây ảnh hưởng tới chất lượng bia. Ngoài ra, vỏ nhỏ khó lọc sẽ dễ gây tắc đường ống. Thông thường có 3 phương pháp nghiền malt: Nghiền khô, nghiền ẩm, và nghiền ướt. + Nghiền khô: Malt đạt yêu cầu sau khi cân được đưa máy nghiền và nghiền trong trạng thái khô. - Ưu điểm: Có thể nghiền mịn được khối hạn. Kéo dài thời gian sử dụng (Nghiền trước khi nấu lâu được). Thiết bị đơn giản, dễ vận hành. - Nhược điểm: Không bảo toàn vỏ trấu được, khi nghiền có nhiều bụi bay ra ngoài nhiều. Ảnh hưởng đến quá trình lọc và chất lượng của bia. + Nghiền ướt: Malt được nghiền với nước theo tỉ lệ phối trộn nhất định - Ưu điểm: Nghiền ướt làm cho độ rỗng của khối bã tắng nên làm rút ngắn được thời gian lọc bã khoảng 10-20% . - Nhược điểm: Đòi hỏi kỹ thuật tốt, nguyên tắc nghiền phức tạp, khó xác định các pha trong thành phần cơ học để có tỷ lệ phối trộn nhất định. Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 17
18 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm Chi phí đầu tư thiết bị lớn,nghiền không tốt những loại malt chưa nhuyễn. + Nghiền ẩm: Malt đạt yêu cầu được phun ẩm bằng nước ấm trước khi đi vào máy nghiền. Phun ẩm bằng nước ấm để trong 5- 10 phút để vỏ trấu được làm ẩm khoảng 20%. Mục đích của việc phun ẩm: làm cho vỏ ẩm để bảo toàn trạng thái sau nghiền, làm trương nở các hạt sợi keo của nội nhũ.Phương pháp nghiền ẩm khắc phục được nhược điểm của hai phương pháp trên: vỏ trấu được bảo toàn, nghiền được malt có độ nhuyễn thấp,ít bội,chi phí máy móc không lớn. Có thể áp dụng cho mọi phân xưởng từ nhỏ tới lớn, từ thủ công tới tự động. So sánh 3 phương pháp trên, ta chọn chế độ nghiền malt theo phương pháp nghiền ẩm. Ta chọn máy nghiền bốn trục một sàng. Thiết bị thường được sử dụng trong trường hợp malt có độ nhuyễn tốt hoặc sản xuất các loại bia phổ thông.Thiết bị không cồng kềnh,dễ lắp đặt, vệ sinh và chi phí đầu tư không lớn. * Cách tiến hành : Công nhân vận chuyển từng tải malt vào phễu chứa. Sau đó malt được gầu tải chuyển lên xilô, và tại đây, có cân điện tử cân và báo về bảng hệ thống điều khiển. Tiếp theo, malt được gầu tải vận chuyển lên phễu chứa malt và malt được phun ẩm bằng nước ở nhiệt độ 60oC trong 60s Sau đó, malt được chuyển vào máy nghiền malt loại máy nghiền hai bộ trục một sàng và tại đây malt được nghiền tới kích thước yêu cầu rồi chuyển lên thùng nấu malt *Yêu cầu malt sau khi nghiền: • Vỏ trấu : 15 - 18% • Tấm thô : 18 - 22% • Tấm mịn : 30 - 35% • Bộ t : 25 - 35% ( Bột + Tấm mịn ≥ 2 ÷ 3 lần tấm thô ) II.2.1.2 Nghiền gạo *Mục đích : Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 18
19 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm Làm tăng bề mặt tiếp xúc với enzym, giúp quá trình trương nở và hoà tan tốt hơn. Tăng việc phá vỡ cấu trúc màng tế bào của gạo. * Nguyên tắc nghiền: Gạo là nguyên liệu có cấu trúc rất cứng và khó bị phân huỷ để tạo chất chiết cho dịch đường, do vậy phải nghiền gạo thật nhỏ để phá vỡ cấu trúc của tinh bột tạo điều kiện cho sự hút nước, trương nở hạt tinh bột tạo điều kiện cho enzyme tiếp xúc với hạt tinh bột, thuỷ phân tinh bột thành chất chiết của dịch đường. Do đó ở đây chọn phương pháp nghiền khô bằng máy nghiền búa * Cách tiến hành : Từng tải gạo được vận chuyển tới phễu chứa. Tại đây, nguyên liệu được gầu tải chuyển tới xilô chứa gạo chưa nghiền, trong đó có cân định lượng để xác định lượng nguyên liệu trong một mẻ. Gạo được chảy xuống máy nghiền. Và gạo được nghiền theo đúng kích thước nhất định. Gạo sau khi nghiền chứa trong xilô và sau đó được gầu tải vận chuyển xuống phễu chứa gạo và nghiền nhờ vít tải vận chuyển gạo sang nồi hồ hoá. Hệ thống có thêm phần tách bụi bằng xyclon. * Yêu cầu gạo sau khi nghiền : Gạo chứa 70 ÷ 75% hàm lượng tinh bột so với lượng chất khô nên cần nghiền mịn, nghiền càng mịn thì quá trình dịch hoá và đường hoá càng đạt hiệu quả cao. Gạo sau khi nghiền cần đạt tiêu chuẩn kỹ thuật : • Tấm lớn : ≤ 10% • Tấm nhỏ : ≥ 35% • Bột mịn : ≥ 55% II.2.2 Hồ hóa *Mục đích: Làm trương nở, hòa tan tinh bột của gạo. Nhằm phá vỡ cấu trúc màng tế bào tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân cắt của enzyme. Trong giai đoạn này chủ yếu sử dụng nhiệt độ để làm trương nở và hòa tan tinh bột của gạo. Khi tinh bột bắt đầu trương nở và hòa tan thì độ nhớt tăng nhanh và đạt cực đại, nhiệt độ tại thời điểm này gọi là nhiệt độ hồ Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 19
20 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm hóa. *Cách tiến hành Tỉ lệ bột gạo / nước là 1/5. Trước khi nhập liệu bột gạo, cho nước vào trước nhằm chống cháy malt (lúc này cánh khuấy trong nồi bắt đầu hoạt động). Sau đó cho một lượng malt lót vào (bằng 10% trọng lượng gạo) và được chia làm hai lần. Lần thứ nhất cho khoảng 50% tổng số malt lót giúp cho sự hồ hóa tinh bột dễ dàng hơn. Vì trong malt có hệ enzyme amylaza, đặc biệt là ở giai đoạn đầu có enzyme α- amylase, enzyme này cắt phân tử tinh bột thành những phần mạch ngắn hơn, làm cho nồi gạo không bị vón cục, tránh khê, khét. Thời gian xuống malt lót khoảng 1 phút. Sau khi xuống malt lót xong tiến hành nhập liệu gạo. Gạo và nước được xuống cùng một lúc với áp lực mạnh nhằm hòa tan bột gạo trong nước, tránh hiện tượng gạo bị vón cục. Nhiệt độ của nồi gạo sau khi xong công đoạn pha bột gạo, nhiệt độ khoảng 43 oC. Do trong công thức nấu tỷ lệ bột gạo là 20% nên pH dịch bột tăng lên, do đó bổ sung H2SO4 (2%) để điều chỉnh pH dịch bột về khoảng 5,2÷5,6, là pH tối ưu cho enzime amylase hoạt động, rút ngắn thời gian lọc, nâng cao hiệu suất đường hoá, đồng thời làm cho quá trình kết tủa protein sau này triệt để hơn. Nâng dần nhiệt độ lên khoảng 72oC trong thời gian khoảng 11 phút. Trong khoảng thời gian này hạt tinh bột sẽ bắt đầu hút nước và trương nở lên, làm tăng độ nhớt của dịch bột. Giữ ở nhiệt độ 72oC trong thời gian khoảng 10 phút để tác dụng lên các phân tử amylose và amylopectin. Kết quả là sau một thời gian ngắn, các phân tử polymer của tinh bột sẽ bị cắt thành những phân tử có số gốc glucose ít hơn, tập hợp thành những dạng dextrin khác nhau. Lúc này tinh bột đã được dịch hoá một phần. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 83oC trong 13 phút và giữ ở nhiệt độ này trong 30 phút để tiếp tục hồ hoá tinh bột. Kết thúc giai đoạn này, phần lớn tinh bột đã được hồ hoá. Tuy nhiên ở nhiệt độ này phần lớn enzim α-amylaza đã bị vô hoạt. Thêm nước để hạ nhiệt độ xuống 72oC trong khoảng 4 phút. Khi thời gian hạ nhiệt độ xuống được 2 phút (khoảng 72oC) thì đồng thời xuống malt lót lần thứ 2 (nốt chỗ malt lót còn lại) để cung cấp thêm enzyme α-amylaza giúp cho quá trình hồ hoá triệt để hơn, vì nhiệt độ tối ưu của enzyme này là (72÷75 oC), làm giảm độ nhớt của nồi cháo, giúp cho quá trinh đun sôi dễ dàng hơn. Dương Ngọc Tuệ CNTP3, K50 20