Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM
SVTH: Nguyễn Minh Phương - CNSH-K45 1
MỞ ĐẦU
Bia là loại nước giải khát lên men rất bổ dưỡng. Bia có nồng độ rượu nhẹ
(hàm lượng rượu khoảng 3% -ỉ- 6%), có ga (hàm lượng C02 khoảng 3 -ỉ- 4 gam/lít),
có bọt mịn, xốp & có hương vị thơm ngon rất đặc trưng. Ngoài ra, bia còn chứa một
số chất bổ dưỡng.
Chất đạm: đặc biệt là đạm hoà tan chiếm (8 -H 10)% chất tan bao gồm
prôtêin, peptit, aminoaxit.
Gulucit: glucit tan (70% là dextrin, pentosan - sản phẩm caramen
hoá).
Vitamin: chủ yếu là vitamin nhóm B (vitamin Bls B6).
Ngoài ra trong bia còn chứa một lượng các enzim khác nhau. Đặc biệt C02
hoà tan trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát cho người uống bia, giúp
tiêu hoá nhanh thức ăn và ăn uống ngon miệng, giảm mệt mỏi, tăng phần tỉnh táo
nếu người uống sử dụng một liều lượng thích hợp. Nhờ những đặc điểm nêu trên,
bia được sản xuất và sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới với sản lượng
ngày càng tăng.
Nước ta là một nước gần xích đạo nên nóng và oi bức. Vì vậy nhu cầu về
nước giải khát chiếm một vị trí quan trọng trong mùa hè, ngành công nghiệp nước
giải khát nói chung và ngành bia hiện nay nói riêng rất được quan tâm. Ngoài các
nhà máy bia có công suất lớn là nhà máy bia Hà Nội, nhà máy bia Hà Tây và nhà
máy bia Sài Gòn với tổng công suất khoảng 400 triệu lít/năm, gần đây đã xuất hiện
rất nhiều nhà máy sản xuất bia liên doanh với nước ngoài. Các nhà máy này cùng
với những cơ sở sản xuất quy mô nhỏ ở hầu hết các tỉnh thành trong cả nước nhằm
đáp ứng nhu cầu tiêu dùng bia ngày càng tăng của mọi người. Vào khoảng những
năm 80 của thế kỉ trước bia có thể coi là đồ uống xa xỉ đối với người lao động,
nhưng hiện nay đời sống của người lao động đã dần được cải thiện, mức sống ngày
càng cao hơn nên việc sử dụng bia hàng ngày càng trở nên phổ biến. Để đáp ứng
nhu cầu này thì việc xây dựng thêm các nhà máy bia là rất thích hợp.
PHẦN 1. LẬP LUẬN KINH TẾ
Bia là một trong những loại nước uống giải khát được ưa chuông nhất hiện
nay. Trên thế giới bia được phổ biến rộng rãi và luôn được tiêu thụ với sản lượng
Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM
SVTH: Nguyễn Minh Phương - CNSH-K45 2
lớn. Có thể ví dụ cụ thể theo thống kê trước đây thì các nước Đức, Mỹ có sản lượng
bia lớn hơn 10 tỉ líựnăm. Còn ở Châu Á thì sản lượng bia của Nhật & Trung Quốc
cũng gần bằng vái sản lượng bia của Đức & Mỹ là khoảng 7-10 tỉ lít/năm.
Hiện nay ở Việt Nam đời sống của mọi người đều được nâng cao nên việc
dùng bia làm nước giải khát hàng ngày trở nên thông dụng hơn. Tuy nhiều nhà máy
mới mọc lên và đang áp dụng tiến bộ khoa học kĩ thuật, sử dụng dây truyền thiết bị
hiện đại để tăng năng suất, nâng cao chất lượng nhưng vẫn không đáp ứng đủ nhu
cầu tiêu thụ. Chính điều này đã thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp sản
xuất nước giải khát nói chung và công nghệ sản xuất bia nói riêng. Giữa sự phát
triển ngành công nghiệp bia & tăng trưởng kinh tế có sự tác động tương hỗ lẫn
nhau. Phát triển công nghiệp bia tạo công ăn việc làm cho rất nhiều người lao động,
đáp ứng nhu cầu tiêu dùng, có doanh thu lớn, góp phần vào tăng trưởng kinh tế.
Ngược lại, nền kinh tế phát triển tạo điều kiện cho đầu tư mở rộng sản xuất, mở
rộng thị trường tiêu thụ cả trong nước và nước ngoài.
Để thiết kế và xây dựng một nhà máy bia hoạt động có hiệu quả, việc đầu
tiên là phải chọn được một địa điểm xây dựng thích hợp, thuận tiện về giao thông
đường thuỷ, đường bộ để dễ vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu và sản
phẩm. Phải gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống thoát nước họp lí không ảnh
hưởng đến vệ sinh môi trường, đến sức khoẻ của người dân trong vùng. Phải gần
nơi đông dân cư để có nguồn nhân lực dồi dào, tiêu thụ sản phảm thuận lợi. Từ
những yêu cầu trên thì Thi Xã Sơn Tây là một nơi có đầy đủ các tiêu chuẩn để có thể
xây dựng một nhà máy bia.
Thị Xã Sơn Tây đang dần trở thành khu đô thị tiềm năng của đất nước. Thị
Xã Sơn Tây năm bên dòng sông Hồng cách Hà Nội khoảng 40km có đường quốc lộ
đi qua rất thuận tiện cho việc đi lại và vận chuyển. Ngoài ra
Thị Xã Sơn Tây còn có khu du lịch Ao Vua - Khoang Xanh và sân gôn Đồng Mô
thu hút một lượng khá lớn khách du lịch vào các ngày nghỉ cuối tuần và lễ tết. Bên
cạnh đó khu công nghệ cao Phú Cát đang phát triển với một số lượng lớn lực lượng
lao động, đây là nguồn tiêu thụ bia rất lớn. Thị Xã Sơn Tây là nơi có nhiều cảnh đẹp
rất thanh bình nhưng lại mang dáng dấp của một đô thị đầy tiềm năng phát triển.
Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt & hoa houblon đều được nhập từ
Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM
SVTH: Nguyễn Minh Phương - CNSH-K45 3
nước ngoài như úc, Sec và Slovakia, Trung Quốc, Đức, Đan Mạch ... các nguồn
nguyên liệu này từ các cảng biển theo đường quốc lộ chuyển về nhà máy rất dễ
dàng. Nguyên liệu thay thế được thu mua trong tỉnh và các tỉnh lân cận.
Thị Xã Sơn Tây có nhiều con sông nhỏ chảy trong thị xã và con sông Hồng
lớn vào bậc nhất nước ta chảy qua, ngoài ra còn có nguồn nước ngầm rất lớn. Và
Thị Xã Sơn Tây còn có 2 nhà máy nước nên cung cấp đủ nước sạch cho sản xuất bia
và phục vụ sinh hoạt. Tuy nhiên trong sản xuất bia cần thiết phải có một lượng nước
rất lớn và đạt yêu cầu kỹ thuật, để chủ động nhà máy có thể khoan giếng và lắp đạt
hệ thống lắng, lọc, xử lý độ cứng để ổn định sản xuất.
Nhà máy sử dụng mạng lưới điện quốc gia thông qua nguồn cung cấp điện
thị xã và qua trạm hạ áp của nhà máy. Nhà máy có bộ phận chống cháy nổ, bình cứu
hoả, cửa thoát hiểm, máy phát điện công suất vừa đủ để khắc phục vụ nhà máy
không bị gián đoạn sản xuất.
Nhiệt sử dụng trong nhà máy phát đi từ lò hơi chạy bằng nhiên 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 kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị, sửa chữa và thay thế phụ tùng
ngay khi cần thiết.
PHẦN 2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA
I. MALT ĐẠI MẠCH
Malt đại mạch là sản phẩm không tồn tại trong tự nhiên, nó là một sản phẩm
nhân tạo: cho hạt đại mạch nảy mầm và sự nảy mầm dừng lại ở sấy khô.
• Hạt đại mạch bao gồm:
- Lớp vỏ hạt: có vai trò như một màng bán thăm, chỉ cho nước thấm vào bên
trong hạt đồng thời giữ các chất hoà tan trong hạt không cho thấm ra ngoài. Vỏ hạt
chiếm một giá trị khá lớn nhưng không có giá trị dinh dưỡng. Đối với công nghệ sản
xuất bia vỏ hạt gây ảnh hưởng hai mặt, mặt bất lợi là vì trong vỏ chứa các chất màu,
các chất đắng & chất chát. Nếu những chất này hoà tan vào dịch đường sẽ làm giảm
chất lượng của sản phẩm. Mặt lợi của vỏ là nó đóng vai trò xây dựng màng lọc trong
quá trình tách bã khỏi khối cháo.
- Nội nhũ: là phần lớn nhất đổng thời là phần giá tĩị nhất của hạt. Cấu trúc của
Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM
SVTH: Nguyễn Minh Phương - CNSH-K45 4
nội nhũ gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột, một ít protein,
xelluloza, chất béo, đường.
- Phôi: là phần sống của hạt, trọng lượng cả phôi chỉ chiếm khoảng 2,5-5% so
vói trọng lượng của hạt. Vai trò của phôi có tầm quan trọng đăc biệt không những
đối với sự sống lưu truyền của cây mà ngay cả trong công nghệ sản xuất bia. Quá
trình chế biến hạt để trở thành malt dựa vào sự nảy mầm của hạt hay sự phát triển
của phôi. Trong giai đoạn này quá trình sinh học chủ yếu xảy ra là sự hoạt hoá và
tích luỹ hoạt lực của enzyme trong hạt. Phôi là trạm hoạt hoá và là nhà máy sản xuất
enzyme, nếu thiếu nó thì cơ sở lí thuyết của quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ.
Malt đại mạch là nguyên liệu chính cho sản xuất bia, Malt được sản xuất từ
đại mạch. Quá trình quan trọng nhất để đại mạch chuyển thành malt là quá trình nảy
mầm. Mục đích của quá trình này là biến hạt đại mạch thành sản phẩm giàu các
enzim xúc tác sinh học, có hương vị thích hợp, màu sắc mong muốn cho loại bia sẽ
sản xuất. Hoạt hoá & nâng cao năng lực của enzim chủ yếu có trong đại mạch, ứng
dụng thuỷ phần hợp chất cao phân tử, chuyển hoá một phần chính đại mạch (dịch
chiết, dịch lên men) khi hoạt lực enzim tăng dễ dàng cho quá trình sản xuất bia, tạo
nhiệt độ, độ ẩm và môi trường thích hợp để phôi phát triển, hệ enzim thuỷ phân
trong hạt đại mạch giải phóng khỏi trạng thái liên kết để trở thành trạng thái tự do,
tăng cường hoạt động tích luỹ các hệ enzim như amylaza, proteaza và một số enzim
khác. Nhờ lượng tích tụ trong hạt kết quả là sự thuỷ phân tinh bột, protit,
hemixenllulo, các phốt pho hữu cơ diễn ra triệt để hơn. Sau quá trình nảy mầm đem
sấy khô tách rễ và làm sạch.
l. Thành phần hoá học của đại mạch.
Thành phần hoá học của đại mạch rất phức tạp. Các chỉ số về thành phần hoá
học là nhân tố quyết định chất lượng của đại mạch để xem xét loại đại mạch đó có
đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt hay không. Đối vói cộng nghệ sản xuất bia, các hợp
phần sau quan trọng hơn cả:
a. Nước (thuỷ phần).
Thuỷ phần của đại mạch có ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển và bảo
quản hạt. Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt. Hai
quá trình này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô. Thuỷ phần cao quá
Đổ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA 10 TRỆU LÍT/NÀM
SVTH: Nguyễn Minh Phương - CNSH-K45 5
mức cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Đặc biệt nguy hiểm
là các loại vi khuẩn hoại sinh gây thối rữa cho hạt.
b. Gluxỉt.
- Monosaccharit gồm glucoza, fructoza.
- Disaccharit chủ yếu là saccharoza & maltoza.
- Trisaccharit là đường raphinoza.
- Polysaccharit là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của hạt
đại mạch bao gồm: tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentoza & amilan.
• Tinh bột.
Hơn một nửa khối lượng chất khô của đại mạch là tinh bột, với chủng giống
có chất lượng cao có thể đạt 70%. Với công nghệ sản xuất malt và bia, tinh bột có 2
chức năng: thứ nhất là nguồn thức ăn dự trữ cho phôi & thứ hai là nguồn cung cấp
chất hoà tan cho dịch đường trước lúc lên men. Tinh bột được phân bố chủ yếu ở
nội nhũ và một phần rất ít ở phôi. Chúng tồn tại dưới dạng khối lập thể, có kích
thước khá bé gọi là “hạt tinh bột”. Tính chất hồ hoá của tinh bột có ý nghĩa lớn: tinh
bột đã được hồ hoá sẽ đường hoá nhanh hơn và triệt để hơn.
Tinh bột gồm amylopectin và amyloza. Amyloza bao gồm các gốc đường
glucoza liên kết với nhau qua cầu oxy a-1,4 glucozit và tạo mạch thẳng.
Amylopectin bao gồm các gốc đường glucoza liên kết vói nhau qua cầu oxy a-1,6
và a-1,4 glucozid và tạo mạch nhánh.
Mạch amyloza được xoắn theo vòng và có cấu trúc không gian giống như
chiếc lò xo. Khi tiếp xúc với dung dịch I2 thì chúng bị hấp thụ vào khoảng không
của chiếc lò xo và tạo thành phức chất phản quang màu xanh. Khi cấu trúc lò xo bị
phá vỡ thì tính chất này cũng không còn. Đối với tác dụng của enzyme amylaza,
mạch amyloza bị phân cắt thành các đường đơn giản maltoza và glucoza.
Amylopectin là chất vô định hình, nó không tan trong nước nóng mà chỉ tạo thành
hổ, với dung dịch I2 amylopectin chuyển thành màu tím.
Trong môi trường giàu nước tinh bột bị thuỷ phân bởi hệ enzyme amylaza
để tạo thành dextrin, đường kép maltoza, một ít glucoza và một số oligosaccharit.
Các oligosaccharit này cùng với một ít dextrin thấp phân tử hoà tan bền vững vào
nước để tạo thành chất hoà tan của dịch đường trước lúc lên men.