Đồ án:

Đồ án tốt nghiệp Trang 1 Thiết kế nhà máy sản xuất bia

Luận văn

Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên

men bằng phương pháp cổ điển

với năng suất 28 triệu lít/năm

GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A

Đồ án tốt nghiệp Trang 2 Thiết kế nhà máy sản xuất bia

Mục Lục

Luận văn......................................................................................................................................1

Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 28 triệu

lít/năm.........................................................................................................................................1

Mục Lục......................................................................................................................................2

MỞ ĐẦU.....................................................................................................................................4

CHƯƠNG I : LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT....................................................................5

2.1. Sự cần thiết của việc đầu tư :...........................................................................................5

2.2. Phương án sản xuất :........................................................................................................5

2.3. Cơ sở kinh tế kỹ thuật:.....................................................................................................5

CHƯƠNG II : TỔNG QUAN.....................................................................................................8

2.1. Giới thiệu về sản phẩm :..................................................................................................8

2.2. Nguyên liệu :....................................................................................................................9

2.3. Nấm men :......................................................................................................................13

2.4. Phụ gia, chất hỗ trợ kỹ thuật :........................................................................................13

2.5. Một số quá trình sinh hóa trong sản xuất bia :...............................................................13

CHƯƠNG III : DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ......................................................................17

3.1. Dây chuyền công nghệ sản xuất bia :.............................................................................17

...............................................................................................................................................17

...................................................................................................................................................17

3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ :............................................................................18

cháo ngô...........................................................................................................................21

CHƯƠNG IV : CÂN BẰNG VẬT CHẤT...............................................................................29

4.1. Chọn các số liệu ban đầu :.............................................................................................29

4.2. Kế hoạch sản xuất của nhà máy :...................................................................................29

4.3. Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu :..........................................30

4.4. Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày :........................................................................35

4.5. Chi phí bao bì :...............................................................................................................37

CHƯƠNG V : THIẾT BỊ..........................................................................................................40

5.1. Phân xưởng nấu :............................................................................................................40

5.1.6.1. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu:..........................................................................45

5.1.6.2. Vít tải vận chuyển:...............................................................................................46

5.2. Phân xưởng lên men :.....................................................................................................58

1- Cửa vệ sinh...................................................................................................................58

1. Bơm bia đi lọc :.............................................................................................................64

5.3. Phân xưởng chiết rót :....................................................................................................65

CHƯƠNG VI : TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG..........................................................................71

6.1. Tính tổ chức :.................................................................................................................71

6.2. Tính xây dựng :..............................................................................................................73

1. Diện tích khu đất :.........................................................................................................79

2. Tính hệ số sử dụng :......................................................................................................79

CHƯƠNG VII : TÍNH HƠI VÀ NƯỚC..................................................................................80

7.1. Các công tức sử dụng để tính toán :...............................................................................80

7.2. Tính nhiệt cho các nồi nấu trong phân xưởng nấu :.......................................................82

cháo ngô...........................................................................................................................82

Tổng Q2 = 68.391,26 (kCal).............................................................................................83

GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A

Đồ án tốt nghiệp Trang 3 Thiết kế nhà máy sản xuất bia

3. Tính Q3 :.......................................................................................................................83

4. Tính Q4 :.......................................................................................................................84

5. Tính Q5 :.......................................................................................................................84

7.3. Tính nước :.....................................................................................................................85

CHƯƠNG VIII : KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ...................................................87

CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM...................................................................................................87

8.1. Kiểm tra nguyên liệu :....................................................................................................87

+ Trước khi đưa vào sản xuất: Tiến hành kiểm tra như trước lúc nhập vào xilô. Nếu có sự

biến đổi rõ rệt các chỉ tiêu chất lượng phải báo ngay cho phòng kỹ thuật công nghệ để có

biện pháp xử lý..................................................................................................................87

8.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất :.................................................................................88

8.3. Kiểm tra sản phẩm :.......................................................................................................90

CHƯƠNG IX : AN TOÀN LAO ĐỘNG.................................................................................92

VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP.......................................................................................................92

9.1. An toàn lao động :..........................................................................................................92

9.2. Vệ sinh công nghiệp :.....................................................................................................93

KẾT LUẬN...............................................................................................................................95

...................................................................................................................................................96

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................97

GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A

Đồ án tốt nghiệp Trang 4 Thiết kế nhà máy sản xuất bia

MỞ ĐẦU

Bia là loại nước uống giải khát có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng và có mùi thơm

đặc trưng của hoa houblon.

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước.

Để tăng hiệu quả kinh tế cũng như đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng, các

nhà máy sản xuất bia còn dùng một số loại nguyên liệu thay thế như: đại mạch chưa

nảy mầm, gạo, ngô đã tách phôi ...Có nhiều phương pháp và với nhiều loại nguyên liệu

thay thế khác nhau tạo ra các sản phẩm bia có chất lượng khác nhau.

Nước ta có khí hậu nhiệt đới nên nhu cầu sử dụng nước giải khát, đặc biệt về bia

là khá nhiều. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thì nhu cầu về thực phẩm ngày

càng tăng và không ngừng phát triển, đặc biệt là nước giải khát và quan trọng hơn là

bia. Mức sống của con người ngày càng cao nên đòi hỏi của thị trường là phải sản xuất

ra những loại bia có chất lượng cao.

Với những yêu cầu trên, tôi đã lựa chọn đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất bia

lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 28 triệu lít/năm”. Đây là phương

pháp lên men dài ngày trong thiết bị lên men chính và lên men phụ được đặt trong

phòng lạnh có nhiệt độ xác định nên cho sản phẩm có chất lượng cao. Sản phẩm được

sản xuất ra để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, góp phần vào sự phát triển của nền

kinh tế quốc dân.

GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A

Đồ án tốt nghiệp Trang 5 Thiết kế nhà máy sản xuất bia

CHƯƠNG I : LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

2.1. Sự cần thiết của việc đầu tư :

Nghệ An là một tỉnh thuộc bắc Trung bộ, có nền kinh tế đang phát triển. Là một

tỉnh đông dân với địa thế đất rộng người đông là thị trường hấp dẫn đối với nhiều loại

sản phẩm. Tỉnh Nghệ An là một tỉnh có nền kinh tế phát triển nhưng hệ thống khu

công nghiệp còn hạn chế, dân số của tỉnh đông nên có một lực lượng lao động dồi dào.

Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh của tỉnh, nhu cầu về thực phẩm ngày càng

tăng và không ngừng phát triển đặc biệt là nước giải khát, quan trọng hơn là bia. Do

vậy việc xây dựng một nhà máy bia trên địa bàn của tỉnh là việc cần thiết.

2.2. Phương án sản xuất :

Nhà máy bia được thiết kế làm việc theo phương pháp lên men cổ điển, thực hiện

lên men dịch đường nồng độ 13,5Bx, có ưu điểm là sản phẩm có chất lượng cao. Để

giảm giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh, đồng thời cũng nhằm đảm bảo

được chất lượng, nhà máy sử dụng nguyên liệu là 55% malt đại mạch, 45% nguyên

liệu thay thế là gạo.

2.3. Cơ sở kinh tế kỹ thuật:

Qua tìm hiểu về các điều kiện tự nhiên về giao thông vận tải, vị trí địa lí và khả

năng tiêu thụ sản phẩm, nguồn công nhân cho thấy rằng chọn địa điểm xây dựng nhà

máy tại khu vực Rú Mượu, Nam Đàn, Nghệ An.

2.3.1. Đặc điểm tự nhiên :

1. Về vị trí địa lí :

Địa điểm xây dựng nhà máy nằm trên mặt bằng của khu vực Rú Mượu, Nam Đàn,

Nghệ An cách thành phố Vinh khoảng 8 km, cách cảng Cửa Lò khoảng 15 km và có

đường từ cảng về nhà máy. Với địa hình như vậy rất thuận lợi cho việc vận chuyển sản

phẩm đi tiêu thụ cũng như vận chuyển nguyên liệu bằng đường bộ cũng như đường

thủy từ cảng về nhà máy.

2. Về khí hậu :

Về khí hậu, Nghệ An là tỉnh có khí hậu tương đối phức tạp. Nhiệt độ nóng bức

vào mùa hè làm tăng nhu cầu giải khát là nguồn tiêu thụ lớn cho nhà máy. Hướng gió

chính là hướng Đông Nam.

2.3.2. Hệ thống giao thông vận tải:

GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A

Đồ án tốt nghiệp Trang 6 Thiết kế nhà máy sản xuất bia

Nhà máy được xây dựng cách thành phố Vinh khoảng 8 km, cách cảng Cửa Lò

khoảng 15 km và có đường từ cảng về nhà máy. Do đó, việc vận chuyển trang thiết bị,

nguyên liệu và sản phẩm rất thuận lợi.

2.3.3. Nguồn nguyên liệu :

Do khí hậu đất đai ở nước ta không trồng được đại mạch và cây hoa houblon nên

hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài về. Malt đại mạch và hoa houblon

được nhập về cảng Cửa Lò sau đó được ô tô vận chuyển về nhà máy.

Hiện nay, sản lượng gạo ở nước ta rất lớn. Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế

là gạo để sản xuất bia vừa tận dụng nguyên liệu sẵn có ở địa phương cũng như việc hạ

giá thành sản phẩm. Nguồn cung cấp gạo là từừ̀ các công ty lương thực hoặc có thể mua

của nhân dân địa phương.

2.3.4. Nguồn cung cấp điện :

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp

riêng. Ngoài ra, để đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục, nhà máy còn trang bị

máy phát điện dự phòng.

2.3.5. Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu :

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy.

Nhiên liệu dùng cho lò hơi là than đá được mua ngoài thị trường, nhà máy có kho chứa

để đảm bảo sản xuất .

2.3.6. Nguồn cung cấp nước :

Nhà máy sử dụng nguồn nước máy do công ty cấp thoát nước tỉnh Nghệ An cung

cấp. Nguồn nước này phải qua hệ thống xử lý nước của nhà máy để đảm bảo các chỉ

tiêu về hoá học, sinh học trước khi đem vào sản xuất bia.

2.3.7. Hệ thống thoát nước :

Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các tạp chất hữu cơ, là môi trường

thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, nếu thải trực tiếp ra ngoài sẽ gây ô nhiễm. Do đó,

nhà máy có khu xử lý nước thải riêng. Nước thải sau khi được xử lý chảy ra đường

cống thoát nước chung của khu công nghiệp, sau đó được phép thải ra môi trường.

2.3.8. Nguồn tiêu thụ sản phẩm :

Bia thành phẩm của nhà máy tiêu thụ chủ yếu trong tỉnh, đồng thời tiêu thụ trong

cả nước và xuất khẩu ra nước ngoài.

GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A

Đồ án tốt nghiệp Trang 7 Thiết kế nhà máy sản xuất bia

2.3.9. Nguồn nhân lực :

Việc xây dựng nhà máy bia góp phần giải quyết việc làm cho người dân trong

tỉnh. Do vậy nhân công của nhà máy chủ yếu tuyển người địa phương. Cán bộ quản lý

và kỹ thuật của nhà máy có thể nhận về từ các trường Đại Học, Cao Đẳng trong cả

nước.

2.3.10. Hợp tác hoá :

Việc đặt nhà máy trong khu vực nhằm tạo sự hợp tác rất tốt giữa các nhà máy

trong khu vực cũng như giữa nhà máy với các nguồn mua bán nguyên liệu thay thế và

phụ phẩm từ nhà máy.

 Kết luận:

Qua phân tích, việc đầu tư xây dựng một nhà máy sản xuất bia với năng suất 28

triệu lít/năm tại khu vực Rú Mượu, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An là hợp lý, phù hợp

với tình hình hiện nay của địa phương.

GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A

Đồ án tốt nghiệp Trang 8 Thiết kế nhà máy sản xuất bia

CHƯƠNG II : TỔNG QUAN

2.1. Giới thiệu về sản phẩm :

Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp một

lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim phong phú, kích thích tiêu hoá

cho cơ thể con người. Sản phẩm của nhà máy ở dạng đóng chai vừa dễ sử dụng vừa

đảm bảo cho việc bảo quản được chất lượng của bia. Chất lượng bia của nhà máy được

đánh giá qua các chỉ tiêu sau:

2.1.1. Thành phần hóa học của bia :

Thành phần hóa học của bia phụ thuộc vào thành phần của nguyên liệu, nồng độ

dịch lên men ban đầu và mức độ lên men.

1. Các chất bay hơi: [8, trang 74].

Ngoài rượu Etylic và CO2 trong bia còn chứa một lượng không nhiều các chất bay

hơi khác như rượu bậc cao, andehyt, các axit hữu cơ, este và một số chất khác. Hàm

lượng rượu etylic quyết định đến chất lượng của bia. Hàm lượng rượu etylic từ 1,8–

7,0% so với thể tích và hàm lượng CO2 khoảng 0,3 – 0,5% khí CO2 tính theo trọng

lượng. Khí CO2 là thành phần quan trọng của bia, nó đảm bảo chất lượng cũng như vị

tươi mát cho bia. Rượu bậc cao là các chất có mùi, vị và tham gia tạo este ảnh hưởng

đến mùi vị của bia. Hàm lượng của nó khoảng 40 – 80 mg/lit. Axetaldehyt và andehyt

chủ yếu có trong bia và nó chứa khoảng 5mg/lit. Trong bia còn có chứa diaxetyl và

một số hợp chất chứa lưu huỳnh như SO2 khoảng 2-16 mg/lit, H2S khoảng 0,04 mg/lit,

các mecaptan bay hơi khoảng 0,07 mg/lit.

2. Các chất không bay hơi : [8, trang 74].

Phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men ban đầu và mức độ lên men, bia thành phẩm

chứa 2,5-5 % các chất không bay hơi. Trong đó saccarit chiếm 80-85%, các chất Nito

6-9%, Glyxerin 5-7%, các chất khoáng 3-4%, các chất đắng tanin và các chất màu 2-

3%, các axit hữu cơ không bay hơi 0,7-1% và một lượng nhỏ vitamin.

2.1.2. Các chỉ số cảm quan : [8, trang 75].

Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bền của

bọt bia. Bia phải có mùi tinh khiết của hoa houblon và malt, không được có mùi lạ và

mùi chua. Độ axit trung bình của bia khoảng bằng 4, pH dao động 4,1- 4,8. Vị của bia

do các thành phần khác nhau của bia tạo nên, bia phải có vị đặc trưng. CO2 cũng góp

GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A

Đồ án tốt nghiệp Trang 9 Thiết kế nhà máy sản xuất bia

phần tạo vị cho bia, yêu cầu CO2 trong bia phải ở dạng liên kết và tách ra khỏi bia

chậm. Bia phải có bọt mịn, đặc và bền. Bia phải bão hòa đầy đủ CO2 thì khi rót bia vào

cốc các bọt khí CO2 tách khỏi bia chậm và tạo thành lớp bọt bền trên bề mặt bia. Bia

phải có màu vàng nâu hoặc vàng sáng và óng ánh, bia phải thật trong.

2.2. Nguyên liệu :

2.2.1. Malt đại mạch :

1. Vai trò :

Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng để

sản xuất bia. Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và các tính chất công nghệ hơn

hẳn so với ba được sản xuất từ malt của các hạt hòa thảo khác.

2. Thành phần hóa học : [8, trang 32].

Thành phần hóa học trung bình của malt bia tính theo phần trăm chất khô là : tinh

bột 58 %, đường khử 4 %, saccaroza 5 %, pentozan hòa tan 1 %, pentozan không hòa

tan và hexozan 9 %, xenluloza 6 %, chất chứa Nito 10 %, chất béo 2 %, chất khoáng

2,5 %. Ngoài ra còn một số chất như inozit, các chất màu, các tanin và chất đắng.

Trong malt còn chứa các enzym thủy phân cần thiết cho sản xuất bia như: α-amylaza,

β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza, amylofotfataza…

3. Yêu cầu đối với malt dùng trong sản xuất bia : [8, trang 32].

Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị ngọt ,

có màu vàng sáng đều. Không được có mùi vị lạ, không được mốc và không hôi khói.

Yêu cầu kích thước của các hạt malt phải đều. Kích thước hạt malt đạt yêu cầu nếu

như hạt malt trên sàn 2,8 mm và 2,5 mm chiếm 94 %, hạt dưới sàn 2,2 mm không quá

0,5%. Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520-600g/l. Độ ẩm của malt không quá

6%. Độ chiết của malt: 75-82%. Thời gian đường hoá: 20-35 phút, hoạt lực amylaza

đạt 100-300 đơn vị, hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein

phải nằm trong khoảng 9-12% Nếu cao hơn bia sẽ đục, rất khó bảo quản, còn nếu thấp

hơn thì bia kém bọt, vị kém đậm đà.

4. Bảo quản và nguồn nguyên liệu :

Nước ta không trồng được đại mạch do đó phải nhập malt từ nước ngoài bằng

đường thuỷ và đường bộ. Nhà máy sử dụng malt nhập từ các nước ngoài chủ yếu là

của Anh. Malt sau khi về nhà máy được kiểm tra chất lượng sau đó được bảo quản

GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A