Luận văn Thiết kế nhà máy bia lon hiện đại

vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2008 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Trần Thị Quỳnh Diễm Trang 0/118 TÀI LIỆU LUẬN VĂN THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA LON HIỆN ĐẠI vunamnet@yahoo.com. vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2008 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Trần Thị Quỳnh Diễm Trang 1/118 LỜI NÓI ĐẦU Bia là một loại nước uống có độ cồn thấp , có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dịu của hoa houblon . Ngoài khả năng làm thoả mãn nhu cầu giải khát , bia còn cung cấp một lượng lớn năng lượng cho cơ thể . Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là :Malt đại mạch , hoa houblon , nước . Ngoài ra để tăng hiệu quả kinh tế , các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác thay thế một phần malt đại mạch như : Đại mạch chưa nẩy mầm , gạo , ngô đã tách phôi , malt thóc , .v.v..để sản xuất bia . Bia được sản xuất với nhiều phương pháp và nguyên liệu thay thế khác nhau , nên bia có rất nhiều loại và mỗi loại có chất lượng khác nhau . Vì là loại nước uống có giá trị dinh dưỡng cao, có khả năng kích thích tiêu hoá và thuận tiện trong sử dụng nên bia được sản xuất và tiêu thụ rộng rãi ở hầu hết các nước với sản lượng ngày càng cao . Trên thế giới , ở các nước có nền công nghiệp phát triển đã nghiên cứu nhiều quá trình sản xuất bia tiên tiến , đạt hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật cao như : phương pháp sử dụng chế phẩm enzim , phương pháp lên men liên tục .v.v.. Ở nước ta trong khoảng 10 năm trở lại đây , ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và công nghiệp sản xuất bia nói riêng đã có nhiều bước tiến đáng kể . Hiện nay , số lượng nhà máy bia lon xuất khẩu trong cả nước không nhiều, nên sản lượng bia xuất khẩu không lớn ,trong khi đó những loại bia nước ngoài đang tràn ngập thị trường . Do đó , để cạnh tranh được với các loại bia ngoại nhập ở thị trường trong nước và thúc đẩy xuất khẩu bia ra nước ngoài, cần phải xây dựng thêm các nhà máy bia có trình độ kỹ thuật hiện đại với công nghệ tiên tiến . Với mục đích trên , tôi được phân công thiết kế nhà máy bia lon hieôn ái có năng suất 35 triệu lít bia thành phẩm/năm . Sản phẩm được sản xuất ra sẽ đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng trong nước và đẩy mạnh xuất khẩu ra nước ngoài .Do đó, góp phần làm phát triển nền kinh tế đất nước . vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2008 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Trần Thị Quỳnh Diễm Trang 2/118 MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU …….. ............................................................................................................. Chương I: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ................................................................... Chương II: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU .......................................................................... I. Malt đại mạch....................................................................................................................... II. Hoa houblon........................................................................................................................ III. Nước .................................................................................................................................. IV. Nguyên liệu thay thế .......................................................................................................... Chương III: DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ............................................................................ I. Sơ đồ công nghệ sản xuất bia ............................................................................................... II. Chọn phương án sản xuất .................................................................................................... III. Thuyết minh dây chuyền công nghệ ................................................................................... Chương IV: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM ...................................................................... I. Chọn các số liệu ban đầu ...................................................................................................... II. Cân bằng sản phẩm ............................................................................................................. Chương V: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ............................................................................. I. Công đoạn xử lý nguyên liệu ................................................................................................ II. Công đoạn chuẩn bị dịch đường .......................................................................................... III. Công đoạn lên men ............................................................................................................ IV. Công đoạn hoàn thiện ........................................................................................................ Chương VI: TÍNH TỔ CHỨC .............................................................................................. I. Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy..................................................................................... II. Tổ chức lao động của nhà máy ............................................................................................ Chương VII: TÍNH XÂY DỰNG .......................................................................................... I. Kích thước các công trình ..................................................................................................... II. Tính khu đất xây dựng nhà máy .......................................................................................... Chương VIII: TÍNH ĐIỆN – HƠI – NƯỚC ........................................................................ I. Tính điện .............................................................................................................................. II. Tính hơi .............................................................................................................................. vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2008 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Trần Thị Quỳnh Diễm Trang 3/118 III. Tính nước .......................................................................................................................... Chương IX: TÍNH KINH TẾ ................................................................................................ I. Tính tiền lương cho cán bộ, công nhân viên ......................................................................... II. Vốn đầu tư xây dựng ........................................................................................................... III. Vốn đầu tư thiết bị ............................................................................................................. IV. Tiền đầu tư nguyên liệu và nhiên liệu ................................................................................ V. Hiệu quả kinh tế .................................................................................................................. Chương X: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY .......................................... I. An toàn lao động .................................................................................................................. II. Vệ sinh công nghiệp ............................................................................................................ Chương XI: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ...... I. Kiểm tra nguyên liệu ............................................................................................................ II. Kiểm tra các công đoạn sản xuất ......................................................................................... III. Kiểm tra sản phẩm ............................................................................................................. KẾT LUẬN ............................................................................................................................ TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2008 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Trần Thị Quỳnh Diễm Trang 4/118 CHƯƠNG I : LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu , hệ thống giao thông vận tải và các điều kiện khác , tôi quyết định chọn địa điểm xây dựng nhà máy bia tại Khu Công Nghiệp - Hoà Khánh Quận Liên Chiểu Thành Phố Đà Nẵng . Đà Nẵng là thành phố lớn thứ nhất tại khu vực Miền Trung - Tây Nguyên và lớn thứ ba cả nước , hiện nay thành phố chưa có nhà máy sản xuất bia lon hiện đại nào , vì vậy việc xây dựng nhà máy bia trên địa bàn thành phố có ý nghĩa to lớn . Sản phẩm của nhà máy phần nào đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng thành phố cũng như trong cả nước , đóng góp thêm một sản phẩm mới trong các mặt hàng xuất khẩu của thành phố , đồng thời tạo công ăn việc làm cho người lao động, tăng nguồn thu cho ngân sách nhà nước và nó sẽ thúc đẩy nền công nghiệp cũng như kinh tế của thành phố phát triển . I. ĐẶC ĐIỂM THIÊN NHIÊN : Địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong Khu Công Nghiệp - Hoà Khánh , khu đất có diện tích rộng , bằng phẳng , không lún và cũng không quá cứng cho phép xây dựng được nhà công nghiệp nhiều tầng . Về khí hậu , Đà Nẵng là thành phố có điều kiện khí hâ ̣u tương đối ổn đi ̣nh . Nhiệt độ trung bình hàng năm là 270C , độ â ̉m trung bình 81,5% .Hướng gió chính là Đông Nam . II. NGUỒN NGUYÊN LIỆU : Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, ngoài ra còn dùng nguyên liệu thay thế là ngô . Do khí hậu nước ta thuộc khí hậu nhiệt đới ẩm , thổ nhưỡng không phù hợp nên không trồng được đại mạch và hoa houblon nên hai loại nguyên liệu này phải nhập hoàn toàn từ nước ngoài . Malt đại mạch và hoa houblon được nhập về cảng Sông Hàn, sau đó được vận chuyền về nhà máy một cách dễ dàng . Hiện nay sản lượng ngô ở nước ta rất lớn . Do đó việc nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô để sản xuất bia rất có ý nghĩa trong vấn đề tận dụng nguyên liệu sẵn có ở địa phương cũng như giảm giá thành sản phẩm . III. NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN : Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp riêng . Dòng điện nhà máy sử dụng có hiệu điện thế 220/380V . Ngoài ra , để đảm bảo quá trình sản xuất được liên tục , nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng . IV. NGUỒN CUNG CẤP HƠI : Lượng hơi cung cấp cho các phân xưởng sản xuất được lấy từ lò hơi của nhà máy . Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu F.O . vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2008 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Trần Thị Quỳnh Diễm Trang 5/118 V. NGUỒN CUNG CẤP NƯỚC : Nước được sử dụng trong nhà máy rất lớn với nhiều mục đích khác nhau. Nhà máy lấy nước chủ yếu từ nguồn nước giếng và do nhà máy cấp nước cung cấp. Nước từ nguồn nước sinh hoạt thành phố hay giếng đều cho qua hệ thống xử lý nước trước khi đưa vào sản xuất để đảm bảo được các yêu cầu công nghệ và chất lượng. VI. THOÁT NƯỚC : Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các chất hữu cơ, là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật nên khi thải ra ngoài sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái. Vì vậy toàn bộ nước thải của nhà máy được cho qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy trước khi thải ra ngoài . VII. HỆ THỐNG GIAO THÔNG VẬN TẢI : Mấy năm gần đây thành phố Đà Nẵng liên tục tu bổ cơ sở hạ tầng nhất là mạng lưới giao thông đô thị , cảng biển , sân bay ...ngày một hoàn thiện và hiện đại . Do đó việc vận chuyển trao đổi nguyên liệu, trang thiết bị cho nhà máy, cũng như tiêu thụ sản phẩm rất thuận lợi và nhanh chóng . VIII. HỢP TÁC HOÁ : Hiện nay , trong khu công nghiệp Hoà Khánh có rất nhiều xí nghiệp , nhà máy với nhiều chủng loại sản phẩm khác nhau . Do đó việc hợp tác , liên hiệp hoá giữa các nhà máy và các khu công nghiệp sẽ được tăng cường và củng cố , làm cho thời gian hoàn vốn xây dựng nhà máy được rút ngắn và giá thành sản phẩm sẽ giảm xuống . Làm tăng khả năng cạnh tranh của nhà máy . IX. NGUỒN NHÂN LỰC : Việc xây dựng nhà máy góp phần giải quyết công ăn việc làm cho người dân địa phương , do vậy công nhân của nhà máy chủ yếu tuyển người địa phương . Cán bộ quản lý và kỹ thuật có thể tiếp nhận về từ các trường đại học thuộc khu vực miềm Trung như : Huế , Đà Nẵng , Nha Trang . X. KHẢ NĂNG TIÊU THỤ SẢN PHẨM : Bia thành phẩm nhà máy sản xuất sẽ đáp ứng nhu cầu về giải khát của người dân thành phố , tiêu thụ trong nước và xuất khẩu ra nước ngoài . XI. NĂNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY : Nhà máy thiết kế với năng suất : - Bia 120 : 35.106 lít/năm . Tóm lại , việc xây dựng nhà máy tại địa điểm đã chọn thuận tiện về nhiều mặt và hợp lý . Các điều kiện trên cho phép giảm bớt chi phí , đảm bảo sự hoạt động liên tục của nhà máy . Do đó giảm được giá thành sản phẩm nên mang lại hiệu quả kinh tế cao . vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2008 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Trần Thị Quỳnh Diễm Trang 6/118 CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch , hoa houblon và nước. Ngoài ra , nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm người ta có thể sử dụng nguyên liệu thay thế như : gạo , ngô đã tách phôi . . . Nhà máy sử dụng ngô đã tách phôi để làm nguyên liệu thay thế. I.MALT ĐẠI MẠCH : Malt đại mạch là những hạt đại mạch nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo xác định. Trong sản xuất bia malt đại mạch không những là nguyên liệu để nấu mà còn là tác nhân đường hoá . Bia được sản xuất từ malt đại mạch có mùi và tính chất công nghệ hơn hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các hạt hoà thảo khác . Trong malt đại mạch có chứa một lượng lớn enzim thuỷ phân có khả năng chuyển hoá các chất từ dạng không hoà tan sang dạng hoà tan trong quá trình đường hoá , đạm hoá . Ngoài ra vỏ của malt đại mạch tạo thành một lớp lọc rất xốp tạo điều kiện thuận lợi để tách hết các chất chiết ra khỏi bã trong quá trình lọc. 1.1.Thành phần hoá học của malt đại mạch :(IV- 12) - Tinh bột : 58% - Đường khử : 4% - Pentozan hoà tan : 1% - Pentozan không hoà tan và hexozan : 9% - Xenluloza : 6% - Chất khử Nitơ : 10% - Chất béo : 2,5% - Chất khoáng : 2,5% Ngoài ra trong malt còn chứa một ít các chất inozit , các chất màu , các tannin và chất khoáng . Hệ enzim thuỷ phân trong malt gồm có : -amylaza , -amylaza , prôteinaza , peptidaza , fitaza , xitaza . . . Trong các enzim kể trên , nghạy cảm với nhiệt độ hơn cả là enzim peptidaza , fitaza , xitaza . Do đó các enzim này chỉ tồn tại ở malt sấy nhẹ . 1.2.Những yêu cầu công nghệ của malt dùng để sản xuất bia : Malt dùng để sản xuất bia phải đảm bảo được các yêu cầu sau : - Sạch , có mùi thơm đặc trưng của malt - Có vị ngọt , không có mùi , vị lạ. - Malt có màu sáng đều , không mốc và hôi khói. vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2008 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Trần Thị Quỳnh Diễm Trang 7/118 - Kích thước các hạt malt phải đồng đều để không gây khó khăn cho quá trình nghiền. Kích thước của malt đạt yêu cầu nếu hạt trên sàng 2,8mm và 2,5mm chiếm 94% , hạt dưới sàng 2,2mm không vượt quá 0,5% . - Khối lượng riêng của malt dao động từ 520 – 600g/l. - Độ ẩm của malt sau khi sấy đạt 2 – 3,5% và trong thời gian bảo quản không vượt quá 6%. - Độ chiết của malt : 75 – 82% . - Malt dùng để sản xuất bia có thời gian đường hoá từ 10 – 35 phút , hoạt lực của enzim đạt 100 – 300 đơn vị . 1.3.Bảo quản malt khô : Nhà máy nhập malt đại mạch về từ nước ngoài , malt cũng giống như hạt , cũng có thể bảo quản trong kho hoặc trong xilô chứa . Bảo quản malt trong xilô là thích hợp hơn cả vì bề mặt tiếp xúc với không khí ít nên độ ẩm của malt thay đổi không đáng kể . Thời gian dự trữ malt cho sản xuất là 4 tuần . Độ ẩm của malt khi bảo quản sẽ tăng lên khoảng 5 - 6 %. Do đó mà hạt sẽ nở ra và tăng thể tích , hạt tinh bột mất tính giòn . Khi đó nghiền malt sẽ ít nát , có thể giữ được nguyên vẹn vỏ malt . II.HOA HOUBLON : Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản , đứng vị trí thứ hai (sau malt đại mạch của công nghệ sản xuất bia . Nó được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm trước Công Nguyên. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu , hương thơm rất đặc trưng , làm tăng khả năng tạo và giữ bọt , làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm . Do những tính năng cực kỳ đặc biệt như vậy , cho nên qua mấy thập niên tồn tại và phát triển của ngành bia , hoa houblon vẫn giữ được vai trò độc tôn và là loại nguyên liệu “không thể thay thế” trong ngành công nghiệp này . Người ta thương sử dụng hoa houblon dưới nhiều dạng khác nhau : dạng hoa nguyên , hoa nghiền , cao hoa . Tuy nhiên trong sản xuất bia không sử dụng 100% cao hoa vì sẽ làm cho mùi , vị của bia giảm sút . 2.1 Thành phần hoá học của hoa houblon : Bao gồm nhiều chất khác nhau , những chất có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa hoa , tanin và tinh dầu. Ngoài ra trong hoa còn có chứa một số chất như : protein , mỡ , sáp , các hợp chất phi protein . Nhựa hoa : Nhựa hoa là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon. Bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm , nhựa mềm gồm có -nhựa mềm và -nhựa mềm . Trong nhựa mềm có các axit đắng như  - axit đắng , - axit đắng , - axit đắng, - axit đắng . vunamnet@yahoo.com. Huế: 12/04/2008 www.phongviet.com.vn. Nguồn: Trần Thị Quỳnh Diễm Trang 8/118 Nhựa cứng gồm -nhựa cứng và -nhựa cứng . Các chất đắng trong bia là do nhựa houblon tạo ra , các chất đắng ngoài tác dụng truyền vị cho bia còn có tác dụng sát trùng . Chúng ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gram dương , ở nồng độ cao ức chế được vi khuẩn gram âm nhưng không ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm men bia. Trong các nhựa thì quan trọng hơn cả là nhựa mềm và chủ yếu nhất là - axit đắng (là chất truyền vị đắng cho bia). Ngoài các nhựa mềm và nhựa cứng đã nêu trên , trong hoa houblon còn chứa một số nhựa mềm không đặc trưng . Các nhựa này chủ yếu là sản phẩm chuyển hoá của các axit đắng ban đầu . Các tanin : Tanin của hoa houblon dễ hoà tan trong nước , do đó cũng dễ hoà tan vào dịch nước malt và liên kết với protein của malt. Tanin houblon do dễ bị oxy hóa nên nó bảo vệ nhựa houblon- đặc biệt là - axit đắng khỏi bị oxy hóa. Mặt khác tanin tham gia vào việc hoàn thiện vị cho bia và có ảnh hưởng đến quá trình nấu bia. Tanin houblon là các polyphenol thuộc nhiều nhóm khác nhau như:cumarin, catechin, antoxianogen. Trong quá trình nấu bia các chất này liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếu làcủa malt và chỉ khoảng 10 – 20% là polyphenol của hoa houblon. Tinh dầu: Tinh dầu của hoa houblon tồn tại trong bia với hàm lượng nhỏ nhưng tạo ra cho nó một mùi thơm rất đặc trưng nhẹ nhàng, dễ chịu. Nó là những chất lỏng trong suốt, màu vàng nhạt hoặc không màu. Tinh dầu thơm có mùi rất mạnh. Tỷ trọng của chúng là 0,88, dễ hoà tan trong rượu etylic có nồng độ cao. Thành phần hoá học của tinh dầu trong hoa houblon rất phức tạp, nó là hỗn hợp của hyđratcacbon và hợp chất chứa oxy dạng tecpen, không hoà tan trong nước nhưng dễ bay hơi theo hơi nước. Chính vì thế mà hơn 90% lượng tinh dầu bay hơn mất trong giai đoạn houblon hóa. Một ít tinh dầu đã hoà tan trong dịch lên men sẽ tiếp tục bay hơi trong quá trình lên men chính và phụ. Do đó trong bia thành phẩm lượng tinh dầu còn lại không đáng kể, tuy nhiên nó góp phần làm bia thơm hơn. Lượng tinh dầu trong hoa houblon dao động rất lớn (0,2 – 2)% phụ thuộc vào chất lượng của hoa, giống hoa, quá trình bảo quản hoa. Trong quá trình bảo quản tinh dầu sẽ mất dần do bay hơi và khi bị oxy hóa nó sẽ biến thành nhựa tinh dầu và các axit. Các sản phẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất lượng của bia. Do đó không dùng hoa cũ để sản xuất bia. Hoa cũ thường có mùi vị phomat vì trong nó có chứa axit izovalerianic và axit béo. 2.2. Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng