san xuat bia_0979

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA NĂNG

SUẤT 25 TRIỆU LÍT/NĂM

Giáo viên hướng dẫn :

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Giang Sơn

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm

Nguyễn Giang Sơn CNSH-B, K46 http://www.ebook.edu.vn 1

Mục lục

Trang Mục lục ------------------------------------------------------------------------------------------- 1

Lời nói đầu --------------------------------------------------------------------------------------------- 6 Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật-------------------------------------------------------------------- 8

I. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam ------------------------- 8 II. Chọn loại sản phẩm, địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường -------------- 9

1. Lựa chọn loại bia sản xuất ------------------------------------------------------------------ 9 2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy----------------------------------------------------- 9 3. Vùng nguyên liệu -------------------------------------------------------------------------- 10 4. Vùng tiêu thụ sản phẩm ------------------------------------------------------------------- 10 5. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh -------------------------------------------------------- 10 6. Nguồn cung cấp nhiên liệu---------------------------------------------------------------- 11 7. Nguồn nhân lực----------------------------------------------------------------------------- 11 8. Giao thông vận tải-------------------------------------------------------------------------- 11

Phần II: Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh dây chuyền công nghệ --------------- 12 I. Chọn nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------------ 12

1. Malt đại mạch------------------------------------------------------------------------------- 12 2. Gạo ------------------------------------------------------------------------------------------- 13 3. Hoa houblon -------------------------------------------------------------------------------- 13 4. Nước ----------------------------------------------------------------------------------------- 14 5. Nguyên liệu phụ trợ khác ----------------------------------------------------------------- 15

II. Chọn phương pháp nấu ---------------------------------------------------------------------- 16 1. Nghiền nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------ 16 2. Hồ hoá và đường hoá ---------------------------------------------------------------------- 17 3. Lọc dịch đường ----------------------------------------------------------------------------- 17 4. Nấu hoa-------------------------------------------------------------------------------------- 18 5. Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá -------------------------------------- 19

III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men----------------------------------------- 20 1. Chọn chủng nấm men---------------------------------------------------------------------- 20 2. Lên men sản phẩm bia chai --------------------------------------------------------------- 21 3. Lên men sản phẩm bia hơi ---------------------------------------------------------------- 22

IV. Thuyết minh dây chuyền sản xuất --------------------------------------------------------- 23 1. Nghiền nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------ 24 a. Nghiền malt --------------------------------------------------------------------------------- 24 b. Nghiền gạo ---------------------------------------------------------------------------------- 24 2. Quá trình hồ hoá và đường hoá----------------------------------------------------------- 25 a. Hồ hoá --------------------------------------------------------------------------------------- 25 b. Đường hoá ---------------------------------------------------------------------------------- 25 3. Lọc dịch đường ----------------------------------------------------------------------------- 26 4. Nấu hoa-------------------------------------------------------------------------------------- 27 5. Lắng xoáy ----------------------------------------------------------------------------------- 28 6. Lạnh nhanh---------------------------------------------------------------------------------- 28 7. Bão hoà O2 vào dịch lên men ------------------------------------------------------------- 29 8. Cấp nấm men và tiến hành lên men------------------------------------------------------ 29 9. Lọc bia--------------------------------------------------------------------------------------- 30 10. Tàng trữ và ổn định tính chất của bia thành phẩm------------------------------------ 31



11. Hoàn thiện sản phẩm --------------------------------------------------------------------- 31 V. Quy trình công nghệ xử lý nước cấp, nước thải ------------------------------------------ 33

1. Xử lý nước cấp ----------------------------------------------------------------------------- 33 2. Xử lý nước thải ----------------------------------------------------------------------------- 33

Phần III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm ---------------------------------- 35 A. Lập kế hoạch sản xuất------------------------------------------------------------------------ 35 B. Tính cân bằng sản phẩm --------------------------------------------------------------------- 36 I. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia chai ----------------------------------------------- 36

1. Tính lượng gạo và lượng malt ------------------------------------------------------------ 36 2. Lượng bã gạo và bã malt ------------------------------------------------------------------ 37 3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã -------------------------------------------------- 38 4. Lượng hoa houblon sử dụng -------------------------------------------------------------- 39 5. Các nguyên liệu khác ---------------------------------------------------------------------- 40

II. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia hơi------------------------------------------------ 45 1. Tính lượng gạo và lượng malt ------------------------------------------------------------ 45 2. Lượng bã gạo và bã malt ------------------------------------------------------------------ 46 3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã -------------------------------------------------- 46 4. Lượng hoa houblon sử dụng -------------------------------------------------------------- 47 5. Các nguyên liệu khác ---------------------------------------------------------------------- 48

III. Hoá chất vệ sinh:----------------------------------------------------------------------------- 53 1. Hóa chất vệ sinh các nồi nấu:------------------------------------------------------------- 53 2. Hóa chất vệ sinh các thiết bị lên men, tàng trữ bia:------------------------------------ 53

Phần IV: Tính và chọn thiết bị--------------------------------------------------------------------- 55 I. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu ------------------------------------------------- 55

1. Cân, gầu tải---------------------------------------------------------------------------------- 55 2. Máy nghiền---------------------------------------------------------------------------------- 55 3. Nồi hồ hoá----------------------------------------------------------------------------------- 56 4. Nồi đường hoá ------------------------------------------------------------------------------ 57 5. Thùng lọc đáy bằng ------------------------------------------------------------------------ 58 6. Nồi nấu hoa --------------------------------------------------------------------------------- 59 7. Thùng chứa trung gian--------------------------------------------------------------------- 60 8. Thùng lắng xoáy---------------------------------------------------------------------------- 61 9. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí------------------------------------------------------------ 62 10. Thùng nước nấu--------------------------------------------------------------------------- 62 11. Hệ thống cip nấu -------------------------------------------------------------------------- 63

II. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men ------------------------------------------- 64 1. Tank lên men ------------------------------------------------------------------------------- 64 2. Thiết bị nhân giống cấp II----------------------------------------------------------------- 65 3. Thiết bị nhân giống cấp I------------------------------------------------------------------ 65 4. Thiết bị rửa men sữa kết lắng------------------------------------------------------------- 66 5. Thiết bị hoạt hoá men---------------------------------------------------------------------- 67 6. Hệ thống cip lạnh:-------------------------------------------------------------------------- 67

III. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện --------------------------------------- 69 1. Thiết bị lọc trong bia----------------------------------------------------------------------- 69 2. Thùng tàng trữ và bão hoà CO2 ---------------------------------------------------------- 69 3. Hệ thống chiết bock------------------------------------------------------------------------ 70 4. Hệ thống chiết chai------------------------------------------------------------------------- 70

Phần V: Tính toán nhu cầu năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy ------------------------- 74 I. Tính nhiệt lạnh --------------------------------------------------------------------------------- 74

1. Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho thiết bị lạnh nhanh ------------------------------------- 74



2. Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men -------------------------------------------- 74 a. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men chính----------------------- 74 b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để hạ nhiệt độ dịch ------------------------------------------ 76 c. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men phụ: ------------------------ 76 3. Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống ------------------------------------ 77 a. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để tái sử dụng men kết lắng -------------------------------- 77 b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để nhân men ------------------------------------------------- 78 4. Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện ------------------------------------- 80 5. Hệ thống lạnh ------------------------------------------------------------------------------- 81

II. Tính hơi ---------------------------------------------------------------------------------------- 83 1. Lượng hơi cấp cho nồi hồ hoá ------------------------------------------------------------ 83 2. Lượng hơi cấp cho nồi đường hoá ------------------------------------------------------- 84 3. Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa----------------------------------------------------------- 85 4. Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng nước --------------------------------------------- 86 5. Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện --------------------------------------------- 86 6. Lượng nhiên liệu cho nồi hơi ------------------------------------------------------------- 87

III. Tính nước ------------------------------------------------------------------------------------- 88 1. Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu ------------------------------------------------- 88 2. Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men -------------------------------------------- 88 3. Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện ----------------------------------------- 88 4. Lượng nước dùng cho các hoạt động khác của nhà máy------------------------------ 89

IV. Tính điện-------------------------------------------------------------------------------------- 90 1. Phụ tải chiếu sáng -------------------------------------------------------------------------- 90 2. Phụ tải sản xuất ----------------------------------------------------------------------------- 92 3. Xác định các thông số của hệ thống điện ----------------------------------------------- 93 4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm-------------------------------------------------------- 93 a. Điện năng thắp sáng hàng năm ----------------------------------------------------------- 93 b. Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm---------------------------------------------- 94 c. Điện năng tiêu thụ cả năm----------------------------------------------------------------- 94

Phần VI: Tính toán và thiết kế về xây dựng của nhà máy ------------------------------------- 95 A. Phân tích và lựa chọn địa điểm xây dựng ------------------------------------------------- 95 B. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy------------------------------------------------------------ 97 I. Tính toán các hạng mục công trình---------------------------------------------------------- 98

1. Khu vực sản xuất --------------------------------------------------------------------------- 98 a. Nhà sản xuất chính ------------------------------------------------------------------------- 98 b. Khu tank lên men--------------------------------------------------------------------------- 99 c. Nhà hoàn thiện sản phẩm------------------------------------------------------------------ 99 2. Kho tàng------------------------------------------------------------------------------------- 99 a. Kho chứa nguyên liệu---------------------------------------------------------------------- 99 b. Kho chứa thành phẩm -------------------------------------------------------------------- 100 3. Các phân xưởng phụ trợ sản xuất ------------------------------------------------------- 101 a. Trạm biến áp ------------------------------------------------------------------------------- 101 b. Xưởng cơ điện ----------------------------------------------------------------------------- 101 c. Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén------------------------ 101 d. Phân xưởng hơi ---------------------------------------------------------------------------- 101 e. Khu xử lý nước cấp ----------------------------------------------------------------------- 102 g. Khu xử lý nước thải ----------------------------------------------------------------------- 102 h. Bãi vỏ chai --------------------------------------------------------------------------------- 102 4. Các công trình khác ----------------------------------------------------------------------- 102 a. Nhà hành chính ---------------------------------------------------------------------------- 102



b. Nhà giới thiệu sản phẩm------------------------------------------------------------------ 102 c. Hội trường---------------------------------------------------------------------------------- 103 d. Nhà ăn, căng tin --------------------------------------------------------------------------- 103 e. Gara ô tô ------------------------------------------------------------------------------------ 103 g. Nhà để xe của nhân viên ----------------------------------------------------------------- 103 h. Phòng bảo vệ------------------------------------------------------------------------------- 103 i. Nhà vệ sinh --------------------------------------------------------------------------------- 103

II. Bố trí các hạng mục công trình ------------------------------------------------------------ 105 III. Tính toán và đánh giá các thông số xây dựng------------------------------------------- 106 IV. Thiết kế phân xưởng sản xuất chính ----------------------------------------------------- 107

1. Đặc điểm và cách bố trí các thiết bị trong phân xưởng sản xuất chính------------- 107 2. Thiết kế xây dựng phân xưởng sản xuất chính ---------------------------------------- 107

Phần VII: Tính toán kinh tế ----------------------------------------------------------------------- 109 A. Phân tích thị trường ------------------------------------------------------------------------- 109 B. Tính các chỉ tiêu dự án đầu tư-------------------------------------------------------------- 110 I. Nhu cầu vốn đầu tư --------------------------------------------------------------------------- 110

1. Vốn lưu động ------------------------------------------------------------------------------ 110 a. Tiền lương---------------------------------------------------------------------------------- 110 b. Chi phí nhiên liệu, năng lượng ---------------------------------------------------------- 112 c. Chi phí marketing: ------------------------------------------------------------------------ 112 2. Vốn cố định -------------------------------------------------------------------------------- 112 a. Vốn đầu tư cho xây dựng----------------------------------------------------------------- 112 b. Vốn đầu tư mua dây chuyền thiết bị ---------------------------------------------------- 114 c. Tiền đầu tư mua phương tiện vận tải---------------------------------------------------- 114 d. Tiền đầu tư ban đầu để mua chai, két, bock ------------------------------------------- 115 e. Khấu hao tài sản cố định ----------------------------------------------------------------- 115 3. Nguồn vốn---------------------------------------------------------------------------------- 116

II. Tính giá thành sản phẩm-------------------------------------------------------------------- 117 1. Chi phí vận hành -------------------------------------------------------------------------- 117 a. Chi phí nguyên vật liệu ------------------------------------------------------------------- 117 b. Chi phí nhân công trực tiếp -------------------------------------------------------------- 118 c. Chi phí sản xuất chung-------------------------------------------------------------------- 118 d. Chi phí tiêu thụ sản phẩm ---------------------------------------------------------------- 119 e. Chi phí quản lý doanh nghiệp------------------------------------------------------------ 119 2. Các khoản thu, chi khác ------------------------------------------------------------------ 119 a. Thu nhập từ việc bán các sản phẩm phụ của nhà máy-------------------------------- 119 b. Chi phí tiền vốn---------------------------------------------------------------------------- 120 3. Giá thành sản phẩm ----------------------------------------------------------------------- 120 4. Giá bán ------------------------------------------------------------------------------------- 120 5. Thu nhập trước thuế của dự án ---------------------------------------------------------- 121

III. Tính dòng tiền và một số chỉ tiêu hiệu quả của dự án---------------------------------- 122 Phần VIII: Vệ sinh an toàn lao động------------------------------------------------------------- 129

I. Vệ sinh ----------------------------------------------------------------------------------------- 129 1. Vệ sinh cá nhân---------------------------------------------------------------------------- 129 2. Vệ sinh thiết bị nhà xưởng --------------------------------------------------------------- 129

II. An toàn lao động----------------------------------------------------------------------------- 131 1. Chống khí độc trong nhà máy ----------------------------------------------------------- 131 2. Chống ồn và rung động------------------------------------------------------------------- 131 3. An toàn khi vận hành thiết bị ------------------------------------------------------------ 131 4. An toàn về điện---------------------------------------------------------------------------- 131



5. Phòng cháy chữa cháy -------------------------------------------------------------------- 132 Kết luận---------------------------------------------------------------------------------------------- 133

Tài liệu tham khảo chính -------------------------------------------------------------------- 135



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 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.



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.



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. 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 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.



Phần II: Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh dây chuyền công nghệ

I. Chọn nguyên liệu Nguyên liệu chính đầu tiên dùng cho sản xuất bia trong nhà máy là malt đại mạch, và nguyên liệu dùng để thay thế cho malt là gạo với tỷ lệ 20% nhằm giảm giá thành sản phẩm, hoa houblon tạo hương vị đặc trưng cho bia, và nước cũng là một thành phần không thể thiếu để sản xuất bia.

1. Malt đại mạch Malt đại mạch là nguyên liệu chính số một dùng để sản xuất bia. Khoảng 1/3 đại mạch trên thế giới được trồng để sản xuất bia. Đại mạch thuộc họ Hordeum Sativum, có một số ít thuộc họ H.Muvirum, H.Jubatum. Đại mạch thường được gieo trồng vào mùa đông hay mùa xuân, được trồng nhiều ở Nga, Mỹ, Canada, Pháp, Nga… Đại mạch có giống 2 hàng và đại mạch đa hàng, trong đại mạch đa hàng lại gồm có đại mạch 4 hàng và đại mạch 6 hàng. Tuy nhiên chỉ có đại mạch hai hàng được dùng trong sản xuất bia. Còn đại mạch đa hàng chỉ dùng trong chăn nuôi và các mục đích khác. Hạt đại mạch trải qua quá trình ngâm, ươm mầm sẽ trở thành hạt malt tươi; hạt malt tươi lại tiếp tục qua quá trình sấy, tách rễ và đánh bóng sẽ trở thành hạt malt khô tiêu chuẩn có thể bảo quản dài ngày trong điều kiện khô, mát và được sử dụng để sản xuất bia. Trong quá trình xử lí hạt đại mạch để trở thành hạt malt hoàn thiện hệ enzyme trong hạt đã được hoạt hóa và tăng cường hoạt lực, đặc biệt là hệ enzyme thủy phân thực hiện quá trình chuyển hóa các chất cao phân tử để tạo ra chất chiết của dịch đường. Hiện nay, các cơ sở sản xuất bia ở nước ta thường sử dụng loại malt có nguồn gốc từ đại mạch hai hàng, chủ yếu được nhập từ Úc hoặc một số nước châu Âu như: Đức, Đan Mạch... Malt dùng trong sản xuất bia cần đảm bảo một số yêu cầu: Chỉ tiêu cảm quan: - Màu sắc: hạt malt vàng có màu vàng rơm, sáng óng ánh, màu chuẩn là 0,3 độ iod; (malt đen có màu sẫm).



- Mùi vị: mùi vị đặc trưng cho malt vàng là vị ngọt nhẹ hay ngọt dịu, có hương thơm đặc trưng, không được có mùi vị lạ. - Độ sạch của malt cho phép là 0,5% hạt gãy vỡ, 1% các tạp chất khác. Chỉ số cơ lý: - Trọng lượng khô tuyệt đối: 28 – 38g/1000hạt - Dung trọng: 530 – 560g/l - Độ ẩm: 5 – 8% - Độ hoà tan: 70 – 80% - Thời gian đường hoá: 10 – 20phút ở 70˚C - Đường maltose chiếm từ 65 – 70% tổng chất hoà tan, tỷ lệ: đường maltose/đường phi maltose = 1/0,4 – 1/0,51

TT Thành phần hoá học của malt % chất khô 1 Tinh bột 58 – 65 2 Đường khử 4 3 Saccarose 5 4 Pentose 1 5 Nitơ formol 0,7 – 1 6 Chất khoáng 2,5 7 Pentozan không hoà tan và Hexozan 9 8 Cellulose 6 9 Các chất chứa nitơ 10 10 Các chất chứa nitơ không đông tụ 2,5 11 Chất béo 2,5

2. Gạo Gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế một phần malt nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm. 1

3. Hoa houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản có tầm quan trọng thứ hai sau malt trong sản xuất bia, hiện chưa có nguyên liệu nào có thể thay thế được. Hoa houblon góp phần quan trọng tạo ra mùi vị đặc trưng của bia và tăng độ bền sinh học của bia. Các hợp chất có giá trị trong hoa phải kể đến chất đắng,



polyphenol và tinh dầu thơm ngoài ra còn một số hợp phần khác nhưng không mang nhiều ý nghĩa trong công nghệ sản xuất bia. Hoa houblon thường được sử dụng dưới 3 dạng: hoa cánh, hoa viên và cao hoa. - Hoa cánh: hoa houblon tươi, nguyên cánh được sấy khô đến hàm ẩm ≈11%, sau đó được phân loại rồi xông hơi (SO2) để hạn chế sự oxy hóa và sự phát triển của vi sinh vật. - Hoa viên: hoa houblon sau khi xử lý sơ bộ, được nghiền và ép thành các viên nhỏ, xếp vào các túi polyetylen hàn kín miệng để tiện cho việc bảo quản cũng như vận chuyển. - Cao hoa: trích ly các tinh chất trong hoa bằng các dung môi hữu cơ (toluen, benzen... ), sau đó cô đặc để thu lấy chế phẩm ở dạng cao. 1 kg hoa viên = 1,3 – 1,5 kg hoa cánh 1 kg cao hoa = 7 – 10 kg hoa cánh Các chỉ tiêu kĩ thuật của hoa: - Hoa cánh có màu vàng hơi xanh, hoa viên có màu xanh, cao hoa có màu đen hoặc vàng. Hoa cánh sử dụng là hoa cái chưa thụ phấn, nghiền còn dính. - Hoa có mùi thơm đặc trưng, không lẫn các tạp chất.

STT Thành phần % chất khô 1 Độ ẩm 11 – 13 2 Chất đắng 15 – 21 3 Polyphenol 2,5 – 6 4 Tinh dầu thơm 0,3 – 1 5 Cellulose 12 – 14 6 Chất khoáng 5 – 8 7 Protein 15 – 21 8 Các hợp chất khác 26 – 28

4. Nước Trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng rộng rãi trong mọi khâu, từ các công đoạn chính như nấu, lọc ... đến các khâu vệ sinh. Trong thành phần bia, nước cũng chiếm một lượng lớn (80 – 90%), góp phần hình



thành nên hương vị của bia. Bởi vậy, nước dùng trong sản xuất bia phải có chất lượng tốt, đáp ứng được các chỉ tiêu quan trọng: - Nước uống phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm. - Nước trong suốt, không màu, không mùi, không vị, không có tạp chất cơ học. - Độ cứng <10˚H. - Hàm lượng các ion: Ca2+: < 250mg/lít; Mg2+: < 100mg/lít; Na+: 15 – 20 mg/lít; Fe2+: 0,2 – 0,5mg/lít; SO4

2-: < 250 mg/lít; muối cacbonat < 50mg/l; muối clorua < 50mg/l; muối phospho < 5000mg/l; không có đồng, kẽm; amoniac và muối nitrit < 0,1mg/l. - pH ≈ 6,5 – 7,0. - Chỉ số coli < 3.

5. Nguyên liệu phụ trợ khác

Nguyên liệu phụ trợ dùng trong sản xuất bia chủ yếu là: acid , bột trợ lọc, chất tẩy rửa, chất sát trùng, ...



II. Chọn phương pháp nấu Mục đích của quá trình nấu là: Hoà tan các chất có trong malt, gạo. Sử dụng hệ enzyme của malt để thuỷ phân tinh bột thành đường, dextrin; thuỷ phân protein thành axit amin, peptide, polypeptide... bên cạnh đó còn trích ly các chất chất trong hoa houblon để tạo hương vị đặc trưng cho bia. Quá trình nấu bia có thể chia làm 5 giai đoạn chính. - Nghiền nguyên liệu - Hồ hoá và đường hoá - Lọc dịch đường - Nấu hoa - Lắng xoáy và làm lạnh dịch đường houblon hoá

1. Nghiền nguyên liệu Nghiền malt: Về cấu tạo hạt malt có 2 phần chính là vỏ và nội nhũ. Để đảm bảo quá trình đường hóa đạt hiệu quả cao thì phần nội nhũ malt phải được nghiền càng nhỏ càng tốt. Nhưng lớp vỏ trấu không mang thành phần chất chiết cần thiết của dịch đường nếu nghiền nhỏ sẽ làm dịch đường đắng chát gây ảnh hưởng âm tính đến tính chất cảm quan của bia thành phẩm, hơn nữa lớp vỏ trấu lại đóng vai trò tạo lớp màng lọc tích cực trong quá trình lọc dịch đường do đó chỉ nên nghiền thô malt. Thực tế không có phương án nào thoả mãn tối ưu cho các yêu cầu nêu trên mà để đảm bảo công nghệ sản xuất ra bia thành phẩm đạt chất lượng cao người ta chọn giải pháp nghiền thô malt bằng máy nghiền trục. Có 3 phương pháp nghiền malt thường được dùng là: nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt. Nghiền khô: có ưu điểm là cấu tạo thiết bị đơn giản vận hành dễ dàng, có thể nghiền trước một ngày trước khi nấu, có thể nghiền malt có độ nhuyễn kém nhưng có nhược điểm là vỏ trấu thường bị nát làm dịch đường đắng chát, quá trình lọc khó khăn. Nghiền ẩm: các thiết bị sử dụng cũng chỉ yêu cầu như nghiền khô, có thể khắc phục được một phần hiện tượng nát vỏ trấu. Nghiền ướt: yêu cầu thiết bị chịu ăn mòn, thiết bị có kích thước lớn, vận hành nghiêm ngặt, nghiền xong phải nấu ngay nhưng có ưu điểm nổi trội là bảo



toàn được lớp vỏ trấu trong quá trình nghiền do đó dịch đường thu được có chất lượng cao, quá trình lọc thuận lợi. Căn cứ vào ưu nhược điểm của các phương pháp em chọn phương pháp nghiền malt là nghiền ướt bằng máy nghiền trục nghiền malt ướt. Nghiền gạo: Để đạt được hiệu quả hồ hoá và đường hoá cao yêu cầu gạo phải được nghiền thật mịn do đó giải pháp nghiền gạo bằng máy nghiền búa là phương pháp đơn giản mà đạt được hiệu quả cao.

2. Hồ hoá và đường hoá

Vì nấu bia ở đây có sử dụng nguyên liệu thay thế nên không thể sử dụng phương pháp đường hóa toàn khối liên tục vì phương pháp này chỉ thích hợp khi sử dụng 100% nguyên liệu là malt có độ nhuyễn tốt và lên men nổi. Nếu sử dụng phương pháp đường hóa gián đoạn đun sôi từng phần nguyên liệu để tạo bước nhảy nhiệt độ thì yêu cầu phải có nồi phối trộn được bảo ôn, nhưng một nhược điểm rất lớn là quá trình kéo dài tốn năng lượng để cấp hơi đốt và bơm. Do đó ở đây em chọn phương pháp nấu hồ hoá gạo riêng, dịch cháo sau hồ hoá được đường hoá chung với matl. Với phương pháp này thời gian nấu được rút ngắn mà vẫn đảm bảo hiệu suất đường hoá, có thể thiết kế nồi cháo và nồi malt cấu tạo giống nhau chỉ khác nhau về thể tích nên sẽ linh động trong tổ chức sản xuất. Nồi nấu phải thiết kế hệ thống áo hơi để cấp nhiệt cho quá trình nấu, đồng thời phải có cánh khuấy để hoà trộn đều dịch bột và chống khê dịch ở sát vỏ.

3. Lọc dịch đường Để tách bã malt và làm trong dịch đường thì các giải pháp thường được đặt ra là phân ly và lọc, tuy nhiên do lọc có ưu điểm là khả năng tách loại cặn tốt hơn, chế tạo và vận hành thiết bị đơn giản hơn nên hiện nay hầu hết các nhà máy bia đều sử dụng phương pháp lọc để làm trong dịch đường. Thiết bị lọc dịch đường thường được sử dụng là máy lọc khung bản và thùng lọc đáy bằng. Máy lọc khung bản có ưu điểm là thiết bị có kích thước nhỏ gọn hơn thùng lọc đáy bằng, lọc nhanh tốn ít nước rửa bã, nhưng thiết bị không kín nên dịch đường bị oxy hoá nhiều, tốn nhiều lao động thủ công để vận hành, vệ sinh và bảo dưỡng cũng tốn công hơn. Thùng lọc đáy bằng chiếm diện tích lớn, lọc chậm nhưng năng suất lọc vẫn lớn hơn máy lọc khung bản. Thùng lọc



đáy bằng có kết cấu cơ giới tự động nên vận hành đơn giản, bảo ôn tốt, thùng kín nên dịch đường ít bị oxy hoá hơn. Căn cứ vào những điều trên em chọn sử dụng thùng lọc đáy bằng để lọc dịch đường. Thùng lọc đáy bằng có đáy giả cách đáy thật khoảng 2cm, có hệ thống cào bã để nhanh chóng tạo và tạo lại lớp lọc, tạo không gian gom dịch đường. Phía dưới thùng cần có hệ thống ống gom dịch, bên cạnh đó còn cần thiết bị ổn định lưu lượng dịch trước bơm, đường ống dẫn dịch ra cần thiết kế đoạn vồng lên để tránh tạo áp suất chân không làm bít lỗ lọc, đồng thời tách đi một phần cặn lắng của dịch lọc. Cần thiết kế cả đường ống để thông áp và hồi lưu dịch lọc còn đục.

4. Nấu hoa

Nấu hoa nhằm mục đích bất hoạt hệ enzyme của malt đồng thời cũng là một công đoạn để diệt vi sinh vật còn tồn tại trong dịch đường nhằm đảm bảo quá trình lên men sau này ổn định, đảm bảo chất lượng của bia thành phẩm. Bên cạnh đó quá trình này cũng trích ly các chất có lợi của hoa vào dịch đường: chất đắng trong hoa houblon vào dịch đường, thành phần này tạo vị đắng dịu đặc trưng cho bia đồng thời cũng kìm hãm các vi sinh vật gây đục cho bia thành phẩm; các chất tanin làm kết tủa đạm cao phân tử tạo màng kéo theo các phần tử dễ kết lắng trong dịch đường; tinh dầu thơm tạo hương cho bia thành phẩm... Ngoài ra trong quá trình này còn diễn ra nhiều phản ứng phụ khác như: phản ứng melanoid, phản ứng caramel hoá... Để đảm bảo cấp nhiệt cho quá trình sôi mãnh liệt của dịch cần thiết kế cả hệ thống ống chùm gia nhiệt trung tâm đồng thời với vỏ áo hơi. Kỹ thuật nấu bổ sung hoa 3 lần để đạt hiệu suất trích ly cao: Phần 1: Bổ sung cao hoa khi dịch sôi khoảng 15 phút. Phần cao hoa này có hàm lượng axít đắng và tanin cao nhằm tạo vị đắng, kết tủa các đạm cao phân tử trong dịch đường. Phần 2: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên khi dịch sôi được khoảng 60 phút. Phần 3: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên trước khi đưa sang nồi lắng xoáy 10 phút. Phần hoa viên có hàm lượng axít đắng thấp hơn cao hoa mà chủ yếu để cung cấp tinh dầu thơm tạo hương cho bia.



5. Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá Đây là giai đoạn dễ nhiễm tạp nhất đặc biệt là nhiễm các loại vi khuẩn chịu nhiệt có thể gây cho bia thành phẩm có mùi vị lạ do đó cần thiết kế các thiết bị để đảm bảo tránh nhiễm tạp cho bia. Để làm trong dịch đường có thể sử dụng các thiết bị: thùng thấp hở, thùng kín lọc ly tâm, máy lọc tấm, lắng xoáy... Ở đây em chọn thiết bị lắng xoáy để làm trong dịch đường. Thiết bị lắng xoáy có cấu tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, dựa vào lực ly tâm và trọng lực nên có thể đạt hiệu quả cao trong việc phân ly bã hoa và các cặn lắng khác ra khỏi dịch đường. Để tránh nhiễm tạp trong khi lắng xoáy thì ống hơi ở thùng lắng xoáy thiết kế có đường kính bằng khoảng 1/10 đường kính thùng để dòng hơi bốc lên đủ mạnh để ngăn ngừa sự nhiễm tạp. Để tăng hiệu quả phân ly thì đường ống đưa dịch đường vào lắng xoáy phải thiết kế thu hẹp để tăng vận tốc dòng chảy trước khi vào tiếp tuyến với thành thùng ở vị trí cách đáy 1/3 chiều cao thùng nhằm tận dụng hiệu quả lực ly tâm. Đường ống cấp dịch cũng nên thiết kế đoạn cong lên nhằm tách bớt một phần cặn của dịch và ổn định dòng dịch. Dịch trong được tháo ra bằng cả đường ống tiếp tuyến cách đáy một khoảng và cả phía đáy nhằm tránh kéo theo bã. Bã hoa được tháo ra ở đáy thùng bằng việc xả nước vào thùng, để tháo bã dễ dàng thiết kế đáy thùng hơi nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang chừng 3 – 5˚. Làm lạnh dịch đường để hạ nhiệt độ dịch đường xuống tới nhiệt độ lên men. Để tránh nhiễm tạp giai đoạn này cần tiến hành làm lạnh nhanh dịch đường, đồng thời cũng để đẩy nhanh tiến trình sản xuất. Ở đây em chọn thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm bản, làm lạnh 1 cấp, với chất tải nhiệt là nước lạnh 2˚C để làm lạnh nhanh dịch đường. Nước sau khi lấy nhiệt của dịch đường được dùng để phục vụ quá trình nấu và vệ sinh hệ thống nồi nấu. Ngay sau lạnh nhanh bố trí thiết bị sục không khí vô trùng vào dịch đường rồi đưa đi lên men.



III. Chọn chủng nấm men và phương pháp lên men Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng. Quá trình quan trọng nhất và phức tạp nhất ở giai đoạn này là quá trình lên men rượu của các loại đường ở trong cơ chất. Song song với quá trình lên men rượu hoặc sau đó, trong dịch lên men còn xảy ra rất nhiều quá trình hoá sinh, sinh lý, hoá lý, hoá học và lý học phức tạp khác. Những quá trình này đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc ấn định thành phần và chất lượng của bia.

1. Chọn chủng nấm men

Ở đây để thực hiện quá trình lên men chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia vàng em chọn chủng nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces carlbergensis. Đặc điểm: nấm men Saccharomyces carlbergensis, tế bào nấm men hình cầu hay bầu dục, kích thước trung bình là 3 – 15µm, sinh sản chủ yếu bằng phương thức nảy chồi, có khả năng lên men ở điều kiện nhiệt độ thấp nên giảm được sự nhiễm tạp và tạo được bia có chất lượng cao bền sinh học, nó có khả năng lên men các loại đường glucose, fructose, maltose... và đặc biệt do nấm men có khả năng tổng hợp được enzyme melibiase nên lên men được hoàn toàn đường rafinose, vào cuối quá trình lên men nó kết lắng xuống dưới đáy do tính chất tạo chùm của tế bào, thuận lợi cho việc tách men sau quá trình lên men để quay vòng tái sử dụng nấm men. Nguồn men giống: Nấm men cấp cho quá trình lên men có thể lấy từ chủng gốc trải qua hai giai đoạn nhân men trong phòng thí nghiệm và nhân men sản xuất. Trong giai đoạn nhân men trong phòng thí nghiệm chủng nấm men gốc được bảo quản dạng đông khô hay bảo quản lạnh trong các ống thạch nghiêng được cấy chuyển ra bình tam giác 100ml, rồi sang bình 1000ml, bình 5l, bình 20l trên môi trường nước chiết malt có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng chủ yếu là dạng muối khoáng. Mỗi cấp cấy chuyển nuôi trong thời gian 24h ở 22 – 25˚C, nếu nuôi lắc thì thời gian có thể ngắn hơn. Sang giai đoạn nhân giống sản xuất nấm men được nuôi trong các canh trường có dung tích tăng dần 100l, 300l... cho đến khi đủ lượng cấp cho lên men. Trong giai đoạn nhân giống sản xuất



môi trường dinh dưỡng để nuôi nấm men thường dùng trực tiếp dịch đường sau lạnh nhanh từ phân xưởng nấu có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng, nhiệt độ nhân giống là 16 – 20˚C, trong quá trình nuôi có sục khí ở thời gian đầu để nấm men phát triển sinh khối mạnh. Mật độ dịch men giống sau nhân giống phải đạt khoảng 100 – 120 triệu tế bào/ml. Ngoài ra có thể tái sử dụng sữa men kết lắng sau lên men. Sau khi lên men chính, người ta tiến hành tháo sữa men. Thông thường, cứ 1000 lít dịch đường cho khoảng 20 lít dịch sinh khối nấm men sệt, độ ẩm 85 – 88%. Dịch này được chia thành 3 lớp: lớp dưới cùng là lớp cặn bẩn và lớp trên cùng là lớp tế bào chết thường dùng làm thức ăn gia súc, chỉ có lớp giữa có màu trắng ngà là nấm men sạch, có thể tái sử dụng. Số lần tái sử dụng men sữa khoảng 6 – 8 lần, tùy thuộc chất lượng nấm men. Để tái sử dụng nấm men kết lắng cần xử lý rửa, bảo quản và hoạt hoá men. Rửa men: Dịch bã men thu được sau lên men chính được lọc và rửa nhiều lần bằng nước vô trùng ở 1 – 2˚C để loại bỏ cặn bẩn và xác nấm men cho tới khi đạt yêu cầu. Sữa men sạch được kiểm tra để xác định chất lượng, hoạt lực, sau đó bảo quản trong nước lạnh ở nhiệt độ 0 – 2˚C. Hoạt hóa: Trước khi sử dụng, để nấm men phát triển tốt cần phải tiến hành hoạt hóa giống bằng cách: nuôi cấy nấm men trong dịch đường mới với tỷ lệ dịch đường : men sữa bằng 4 : 1, sục không khí vô trùng vào dịch, đồng thời tăng dần nhiệt độ tới gần bằng nhiệt độ lên men. Khi có nhiều tế bào phát triển và độ cồn đạt 0,3% thì kết thúc quá trình hoạt hóa.

2. Lên men sản phẩm bia chai Bia chai có nồng độ dịch đường trước lên men là 12˚Bx ở đây em chọn phương thức lên men gián đoạn theo mẻ, phương pháp lên men gia tốc trong các thiết bị lên men kín thân trụ đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại Saccharomyces calbergensis chu kì lên men là 21 ngày. Ở giai đoạn lên men chính dịch lên men được duy trì ở nhiệt độ 8˚C trong thời gian 6 ngày. Sau lên men chính bia non được làm lạnh xuống 4˚C để nấm men dễ dàng kết lắng và được tháo ra ngoài. Cuối cùng hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2˚C và tiến hành quá trình lên men phụ và tàng trữ để lão hoá bia non thành bia tiêu chuẩn đồng thời bão hoà CO2 cho bia. Sau lên men bia được xử lý lọc và chiết chai.



3. Lên men sản phẩm bia hơi Bia hơi có nồng độ dịch đường trước lên men là 10,5˚Bx ở đây em cũng chọn phương thức lên men gián đoạn, phương pháp lên men gia tốc trong các thiết bị thân trụ đáy côn, sử dụng chủng nấm men thuộc loại Saccharomyces calbergensis chu kì lên men 15 ngày. Lên men chính tiến hành ở 8˚C trong thời gian 5 ngày. Sau lên men chính dịch lên men được hạ nhiệt độ xuống 4˚C và xả nấm men kết lắng, rồi hạ nhiệt độ dịch lên men xuống 2˚C và để thực hiện lên men phụ. Sau lên men bia được xử lý lọc và chiết box.



IV. Thuyết minh dây chuyền sản xuất

Lọc đáy bằngNấu hoa

Lắng xoáy Lạnh nhanh

Lên men

Lọc bia

Gạo Malt lót Malt

Nghiền Nghiền Nghiền ướt

Hồ hoá Đường hoá

Chiết chai

Thanh trùngDán nhãn

Xếp két

Nước

Nước

Bã maltBã hoa

Không khí vô trùng

Men giống

Nhân giống cấp I

Nhân giống cấp II

Sục khí

Cấp nấm men

Tàng trữ, ổn định Rửa chai

Rửa két

Thu hồi CO2 Bột trợ lọc

Rửa bock

Chiết bock

Bia hơi Bia chai

Sơ đồ dây chuyền công nghệ



1. Nghiền nguyên liệu a. Nghiền malt

Mục đích: Phá vỡ màng tinh bột để quá trình đường hoá được tốt hơn. Yêu cầu của quá trình nghiền malt là vỏ còn nguyên vẹn và tách ra khỏi nội nhũ, lượng tấm thô nhỏ. Độ mịn và bản chất bột nghiền phụ thuộc vào máy lọc, nguyên liệu thay thế và chất lượng malt. Trong dây chuyền sản xuất này, chọn thiết bị lọc là thùng lọc đáy bằng, nghiền theo phương pháp nghiền ướt, sử dụng máy nghiền có 2 cặp rulô. Malt được đổ vào phễu hứng ở chân gầu tải thứ nhất, được gầu tải này đưa lên thiết bị cân malt, sau đó đổ xuống phễu hứng của gầu tải thứ hai và được đưa lên đổ vào thùng chứa. Từ đây malt được chuyển dần xuống máy nghiền đồng thời được phun nước 65˚C, nghiền xong lại bổ sung thêm nước để hỗn dịch đạt nhiệt độ 45˚C và đạt tỉ lệ: bột malt/nước = 1/4, dịch sữa malt này được bơm chuyển vào các nồi nấu.

b. Nghiền gạo

Đặc điểm chung của các loại nguyên liệu chưa được ươm mầm như gạo là chưa trải qua quá trình đồ hoá, chưa chịu tác động bởi hệ enzym sitase. Cấu trúc thành tế bào và các hạt tinh bột của chúng còn rất chắc, khó bị thuỷ phân. Do đó yêu cần nghiền thật nhỏ và hồ hoá ở nhiệt độ cao để thu được nhiều chất chiết. Gạo được đổ vào phễu hứng và được gầu tải đưa lên đổ xuống máy nghiền búa, bột gạo sau nghiền được quạt gió đưa vào phễu hứng của gầu tải tiếp theo và được đưa lên cao, được vít tải đưa qua thiết bị phối trộn với nước ấm rồi đổ vào nồi hồ hoá. Bột gạo trong quá trình được quạt gió thổi và gầu tải vận chuyển sinh ra nhiều bụi nên ở những vị trí này có bố trí đường ống thông với túi lọc và xyclon tách bụi.



2. Quá trình hồ hoá và đường hoá a. Hồ hoá

Mục đích: Do sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ 20% nên cần tiến hành hồ hoá và dịch hoá gạo trong thiết bị riêng trước khi đường hoá chung với malt. Vì gạo chưa trải qua quá trình đồ sinh học nên thành tế bào chưa bị phá vỡ rất khó cho việc giải phóng tinh bột để đường hoá. Do đó ta sử dụng lượng malt lót với tỉ lệ 20% so với lượng gạo thay thế nhằm mục đích giảm độ nhớt của dịch cháo giúp cho quá trình nấu dễ dàng hơn, tăng hiệu suất chất chiết và cũng thuận lợi hơn cho quá trình đường hoá sau này. Tiến hành nấu gạo: Trước khi nấu, tiến hành vệ sinh thiết bị bằng nước nóng. Bột gạo được phối trộn với nước ấm để đạt nhiệt độ dịch khoảng 45˚C trước khi bơm vào nồi với tỉ lệ: bột/nước = 1/5. Bật cánh khuấy, bổ sung axít lactics để hạ pH của hỗn dịch xuống khoảng 5,4 – 5,6. Cho malt lót vào nồi với lượng bằng 20% gạo và bổ sung thêm nước để tỉ lệ: bột/nước = 1/5. Nhiệt độ của khối dịch giảm xuống khoảng 42 – 43˚C. Bột được trộn đều và giữ ở nhiệt độ 42 – 45˚C trong khoảng 15 phút để tinh bột hút nước trương nở, đồng thời hệ enzyme trong malt đặc biệt là peptidase thực hiện quá trình đạm hoá. Cấp hơi để nâng từ từ nhiệt độ của khối dịch lên 72˚C và giữ trong khoảng 10 phút. Tiếp tục nâng nhiệt của khối dịch lên 83˚C và giữ trong 30 phút để thực hiện quá trình hồ hoá tinh bột gạo. Cuối cùng cấp hơi đun sôi khối dịch trong khoảng 30 phút trước khi bơm sang nồi malt. Thời gian nấu một mẻ khoảng 150 phút.

b. Đường hoá Mục đích: Tạo điều kiện thích hợp thông qua điều chỉnh nhiệt độ, pH môi trường để hệ enzyme của malt hoạt động, đặc biệt là hệ enzyme thuỷ phân phân cắt các hợp chất cao phân tử trong dịch cháo thành các hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan tạo thành chất chiết của dịch đường. Yêu cầu của quá trình đường hoá là dịch đường thu được chứa hàm lượng chất chiết tối đa và tỉ lệ giữa các thành phần là 80% đường có khả năng lên men. Trong quá trình đường hoá, tinh bột được thuỷ phân thành các đường đơn giản và dextrin bậc thấp dễ tan; protein được thuỷ phân thành các hợp



chất chứa nitơ chủ yếu là có khối lượng phân tử trung bình: peptide, polypeptide, albumose; các hợp chất chứa phospho như Fitin bị thuỷ phân giải phóng axit phosphoric làm tăng độ chua và lực đệm của dịch đường. Ngoài các quá trình thuỷ phân bởi enzyme, trong quá trình đường hóa còn có thể xảy ra các phản ứng phi enzyme như phản ứng caramel hoá, phản ứng melanoid, sự biến tính protein kém bền nhiệt, hoà tan các chất trong vỏ malt vào dịch đường... Tiến hành đường hoá: Trong khi nồi cháo nấu thì vệ sinh nồi malt, khi cháo sôi được khoảng 15 phút thì bơm dịch sữa malt vào nồi đường hoá. Bật cánh khuấy để đảo trộn đều dịch sữa malt. Bổ sung NaCl với nồng độ 200mg/l để tạo cho bia vị đậm đà dễ chịu, bổ sung axit lactics hạ pH của hỗn dịch xuống 5,4 – 5,5 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân và cũng có tác dụng khử độ cứng của nước còn lại. Bơm dịch cháo sang nồi malt hoà trộn với dịch bột malt, khi đó nhiệt độ của hỗn dịch sẽ vào khoảng 54-55˚C, thời gian bơm cháo khoảng 5 phút. Nâng nhiệt độ khối dịch lên 63˚C và giữ trong khoảng 40 phút. Tiếp tục nâng nhiệt độ khối dịch lên 72˚C và giữ trong khoảng 30 phút. Nâng nhiệt độ khối dịch lên 76˚C và giữ trong khoảng 20 phút, rồi bơm sang thùng lọc. Thời gian đường hoá một mẻ khoảng 130 phút.

3. Lọc dịch đường Mục đích: Tách dịch đường ra khỏi bã với hiệu suất thu hồi lớn nhất, đồng thời hạn chế tối đa sự oxy hoá dịch đường. Lọc dịch đường có 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra khỏi bã, giai đoạn 2 là rửa bã để rút nốt phần chất hoà tan còn sót lại trong bã. Tiến hành lọc: Trước khi tiến hành lọc, thùng lọc cần được vệ sinh kỹ bằng nước, các mảnh các mảnh của đáy giả phải được ghép thật khít và chặt với nhau. Lỗ tháo bã và các van xả dịch phải đóng chặt. Bơm nước nóng vào các ống dẫn dịch để đuổi không khí đồng thời bơm tới đầy khoảng không giữa hai đáy của thùng lọc. Dịch đường từ nồi đường hoá sau khi được trộn đều, được bơm một lần sang thùng lọc, đồng thời hệ thống cào bã hoạt động để dàn đều lớp bã trên mặt đáy giả. Sau khi hết dịch đường hệ thống cánh đảo bã được nâng lên cao. Dịch đường được để yên 20 phút để bã kết lắng tạo thành lớp lọc. Có thể chia lớp bã thành 3 lớp: lớp dưới cùng gồm các phần tử nặng nhất và lớn



nhất, dày khoảng 1cm; lớp giữa gồm vỏ và các phần tử nặng khác; lớp trên cùng là các phần tử mịn và nhẹ, xám, dày khoảng 1cm. Sau đó mở van thu dịch đường, ban đầu dịch đường còn đục nên ta cho hồi lưu trở lại thùng lọc trong khoảng 15 phút đầu. Khi dịch đường bắt đầu trong thì khoá van hồi lưu, dịch đường được đưa ngay sang nồi nấu hoa. Nếu nồi hoa chưa sẵn sàng thì dịch đường được đưa sang nồi trung gian có vỏ bảo ôn chứa tạm. Lúc đầu tốc độ lọc nhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm tăng trở lực khi đó cần ngừng quá trình lọc dùng hệ thống cào bã tạo lại lớp màng lọc. Dùng áp kế để kiểm tra tốc độ lọc. Thời gian ép dịch lọc khoảng 90 phút. Sau đó tiến hành rửa bã. Tiến hành rửa bã gián đoạn làm 3 lần, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C. Sau khi thu hết dịch đường, khoá van xả dịch, cấp 1/3 lượng nước rửa bã, cho cánh khuấy quay để làm tơi lớp bã giải phóng chất tan còn lưu trong bã vào dịch. Để yên 10 phút thì tháo dịch, dịch này cũng được bơm sang nồi hoa với dịch lọc trước đó. Kết thúc quá trình rửa bã hàm lượng đường trong bã còn 0,5 – 1˚Bx. Thời gian rửa bã khoảng 60 phút. Tổng thời gian lọc khoảng 160 phút.

4. Nấu hoa

Mục đích: Quá trình nấu hoa có mục đích chính: diệt enzyme của malt, diệt vi sinh vật; kết lắng các phần tử khó tan phân tán trong dịch đường; trích ly các chất đắng và tinh dầu thơm trong hoa houblon để đem lại hương vị đặc trưng cho bia thành phẩm. Trong quá trình đun hoa xảy ra một số biến đổi: sự đồng phân hoá các α-axit đắng thành izo α-axit đắng có độ hoà tan cao hơn và lực đắng mạnh hơn, vị đắng dịu hơn; trích ly tinh dầu thơm của hoa tạo hương thơm đặc trưng cho bia vàng; tạo phức tanin-protein cao phân tử tạo màng kéo theo nhiều phần tử khác kết lắng theo làm trong dịch đường, tạo độ ổn định keo cho dịch; vô hoạt các protein enzyme của malt và diệt vi sinh vật tạp làm tăng tính ổn định sinh học của dịch đường đảm bảo quá trình lên men sau này dịch đường chỉ chuyển hoá bởi hệ enzyme của nấm men. Ngoài ra trong quá trình nấu hoa do nhiệt độ cao xảy ra các phản ứng melanoid, phản ứng caramel hoá làm thay đổi tính chất cảm quan của dịch đường đặc biệt là độ màu của dịch đường. Đun hoa còn có tác dụng làm bay hơi một số chất không mong muốn



như dimethyl sulfua và các dẫn xuất; cô đặc dịch đường nhờ quá trình bay hơi nước; pH dịch đường cũng giảm từ 0,2 – 0,3. Tiến hành đun hoa: Thiết bị đun hoa được vệ sinh sạch sẽ trước mỗi mẻ nấu. Ngay từ khi dịch lọc đưa sang nồi hoa thì mở van cấp hơi nhưng ở mức vừa phải để duy trì nhiệt độ dịch lọc trên 75˚C. Sau đó nâng dần nhiệt độ sao cho tới khi toàn bộ dịch lọc và nước rửa bã được bơm sang nồi hoa thì dịch đường trong nồi cũng vừa sôi. Khi dịch sôi được khoảng 15 phút thì cho toàn bộ lượng hoa cao vào nồi. Sau khi dịch sôi được khoảng 60 phút thì cho 1/2 lượng hoa viên vào nồi. Trước khi kết thúc đun hoa 15 phút thì bổ sung nốt 1/2 lượng hoa viên vào nồi. Tỷ lệ: cao hoa/hoa viên = 1/4. Thời gian đun hoa khoảng 90 phút.

5. Lắng xoáy

Mục đích: Quá trình lắng trong cũng đồng thời làm lạnh sơ bộ dịch đường nhằm mục đích tách bỏ các phần tử rắn hay cặn, bã hoa ra khỏi dịch đường, tránh bia không bị đục. Đặc biệt là cặn nóng được tạo thành từ nhiệt độ trên 60˚C và cần được tách bỏ hoàn toàn vì chúng ảnh hưởng xấu tới quá trình lên men, làm bia kém chất lượng, sinh ra một số axít có hại cho độ bền của bia. Tiến hành lắng xoáy: Dịch đường ra khỏi nồi hoa được bơm vào thùng lắng xoáy theo phương tiếp tuyến với vận tốc 12 – 14m/s, dưới tác dụng của lực ly tâm và trọng lực các cặn lắng và bã hoa tách ra tập trung ở giữa thùng và lắng xuống đáy. Dịch ra khỏi thùng có nhiệt độ khoảng 90˚C được bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh. Cặn tập trung ở đáy thùng khi bơm hết dịch được xối nước xả bã ra ngoài. Thời gian lắng xoáy khoảng 30 phút.

6. Lạnh nhanh Mục đích: Quá trình làm lạnh nhanh nhằm mục đích hạ nhiệt độ của dịch đường tới nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men đồng thời hạn chế tối đa sự nhiễm tạp vi sinh vật, ảnh hưởng tới lên men và chất lượng bia thành phẩm. Tiến hành làm lạnh nhanh:



Sau khi ra khỏi thùng lắng xoáy, dịch đường có nhiệt độ 90˚C, được dẫn vào máy lạnh nhanh kiểu tấm bản. Máy được cấu tạo từ những tấm bản gấp sóng chế tạo từ thép hay hợp kim Cr – Ni. Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 tai ở 4 góc, trên mỗi tai có đục lỗ tròn. Kết hợp xen kẽ các tấm bản với các gioăng cao su tạo nên 4 mương dẫn: dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, chất tải lạnh vào máy, chất tải lạnh ra khỏi máy. Dịch đường nóng được bơm vào một trong hai mương dẫn phía trên, chảy thành màng ziczac trên bề mặt các tấm bản trong khoảng trống giữa 2 tấm bản liền kề, dịch đường chảy các khoảng trống cách nhau 1 khoảng trống xen kẽ bởi chất tải lạnh, cuối cùng ra khỏi máy ở mương dẫn dưới ngược phía. Nước lạnh 2˚C được đi theo chiều ngược lại từ mương dẫn vào ở phía dưới qua các khoảng trống mà dịch đường không đi qua rồi ra ở mương dẫn phía trên đối diện. Nước lạnh qua trao đổi nhiệt với dịch đường trở thành nước nóng 70 – 80˚C được thu hồi về thùng nước nóng đưa đi phục vụ cho quá trình nấu.

7. Bão hoà O2 vào dịch lên men Mục đích: Bổ sung O2 vào dịch đường trước khi lên men nhằm đảm bảo cung cấp đủ lượng O2 ban đầu cho quá trình phát triển tạo sinh khối của nấm men trong giai đoạn tiềm phát, thích nghi và phát triển logarit. Tiến hành bố sung oxy: Sau khi ra khỏi máy lạnh nhanh, dịch đường có nhiệt độ 8˚C dịch đường được bổ sung oxy dưới dạng không khí nén sục vào đường ống cấp dịch đường đi lên men. Không khi được hút qua màng lọc, đi qua tháp rửa, qua hấp phụ bằng than hoạt tính, khử trùng, lọc xốp trước khi nạp vào dịch. Không khí nén sau làm sạch và khử trùng được bổ sung xuôi theo chiều đường ống dẫn dịch đường vào thùng lên men.

8. Cấp nấm men và tiến hành lên men Mục đích: Hòa trộn nấm men với dịch đường để nấm men thực hiện quá trình lên men chuyển hoá dịch đường thành bia. Quá trình lên men bao gồm 2 giai đoạn: lên men chính, lên men phụ và tàng trữ bia. Lên men chính nhằm mục đích chuyển hoá các thành phần chất tan chủ yếu là các loại đường và dextrin thấp phân tử của dịch đường đã được houblon hoá thành rượu etylic, CO2, glyxerin và các rượu bậc cao khác, axit hữu cơ, este… dưới tác dụng của nấm men. Lên men phụ và tàng trữ nhằm ổn định các thành phần của bia, tạo bọt,



tạo các sản phẩm bậc cao mang hương và vị đặc trưng hài hoà của bia, tăng độ bền keo, ức chế sự phát triển của vi sinh vật… Quá trình lên men được tiến hành theo phương pháp lên men gia tốc trong thiết bị thân trụ đáy côn, phương thức lên men gián đoạn. Giai đoạn lên men chính diễn ra trong khoảng 6 ngày ở nhiệt độ 8˚C đối với bia chai và diễn ra trong vòng 5 ngày ở nhiệt độ 8˚C đối với bia hơi. Trong giai đoạn này nấm men hoạt động mạnh toả nhiều nhiệt, lượng CO2 tạo thành nhiều nên cần phải cấp nhiều glycol để làm lạnh và tiến hành thu hồi CO2 để đảm bảo áp suất trong thùng lên men khoảng 0,7 – 0,8at. Kết thúc giai đoạn này hàm đường còn lại trong bia non là 3˚Bx. Khi đó hạ nhiệt độ khối dịch xuống 4˚C và tháo nấm men kết lắng. Cuối cùng hạ nhiệt độ khối dịch xuống 2˚C và tiến hành lên men phụ và tàng trữ bia trong khoảng 15 ngày đối với bia chai và 10 ngày đối với bia hơi, duy trì áp suất khoảng 1 – 1,2at. Ở giai đoạn này lượng nấm men còn lại rất ít, hoạt lực giảm mặt khác do nhiệt độ rất thấp nên quá trình chuyển hoá các hợp phần của khối dịch rất chậm.

9. Lọc bia

Mục đích: Bia sau khi lên men đã được làm trong tự nhiên (nhờ quá trình lắng khi lên men phụ) nhưng chưa đạt mức độ cần thiết. Do đó, cần phải lọc tiếp để loại bỏ hoàn toàn cặn, kết tủa... nhằm tăng độ bền của bia, tăng giá trị cảm quan, ổn định các thành phần cơ học. Bia tiêu chuẩn sau quá trình lên men được đi qua thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản trao đổi nhiệt với chất tải lạnh là glycol để ổn định nhiệt độ bia ở –1˚C trước khi lọc. Để thực hiện quá trình lọc trong bia sử dụng thiết bị lọc ống inox và thiết bị lọc ống xốp để lọc tinh đối với sản phẩm bia chai. Thiết bị lọc ống có một giàn ống, trên các ống này có đục lỗ cỡ 0,04µm. Quá trình lọc gồm 2 giai đoạn: giai đoạn tạo màng lọc và giai đoạn lọc. Giai đoạn tạo màng lọc: Bột trợ lọc diatomide được hoà với nước và bơm vào thiết bị lọc để tạo màng lọc. Sử dụng 2 loại bột trợ lọc là Hyflosuppercell và Standarlsuppercell mỗi loại 5kg cho một lần tạo áo lọc. Giai đoạn lọc: Bơm bia vào để tiến hành lọc, trong giai đoạn đầu dịch bia ra còn đục nên cần tuần hoàn khoảng 15 phút. Trong quá trình lọc bột trợ lọc diatomide và vinyl polypyriolidone được bổ sung bằng bơm định mức. Ngoài ra, đối với sản phẩm bia chai trong quá trình lọc còn bổ sung các hoá chất



chống oxy hoá, chống đục như: polyclarlc, vicant, collupulin cùng với bột trợ lọc lần 2. Bia sau lọc được bơm sang các tank chứa bia trong để ổn định và bão hòa CO2.

10. Tàng trữ và ổn định tính chất của bia thành phẩm

Mục đích: Tăng chất lượng cảm quan của bia, chống oxy hóa, chống kết lắng, tăng thời gian bảo quản bia, ổn định các thành phần trong bia... * Quá trình tàng trữ, ổn định bia và bão hòa CO2 diễn ra như sau: Bơm một lượng CO2 vào trước để đẩy hết không khí có trong tank ra ngoài, tránh không để bia bị oxy hóa do tiếp xúc với O2. Sau đó, bơm bia đã lọc vào tank từ dưới lên. Khi đã bơm hết bia, tiến hành bão hòa CO2 cho tới khi hàm lượng CO2 trong bia đạt 4,5 – 5 g/lít. Trong quá trình tàng trữ bia, duy trì áp suất trong tank ở ≈1,8 kg/cm2 và thu hồi CO2 khi cần thiết.

11. Hoàn thiện sản phẩm * Bia hơi được chiết bock để phục vụ cho nhu cầu trong ngày của các cửa hàng, đại lý ở các vùng lân cận. Như vậy về nguyên tắc mà nói thì bia chiết bock trước đó không cần bổ sung thêm CO2. Quá trình chiết bock tuân theo nguyên tắc chiết đẳng áp để đảm bảo yêu cầu: rót đầy thể tích thùng bock, không sủi bọt và hao phí bia ít nhất. * Bia sau một thời gian tàng trữ được bơm sang phân xưởng chiết chai để nạp vào các chai. Hệ thống chiết chai gồm một số công đoạn chính sau: - Rửa chai: chai được ngâm trong nước nóng trước, kế tiếp được rửa bằng xút nóng, sau đó qua giàn phun nước, hệ thống thổi khí làm khô rồi đi qua bộ phận soi chai trước khi đưa sang máy chiết chai. - Chiết chai: quá trình chiết chai cũng tuân theo nguyên tắc chiết đẳng áp, sau đó chai được dập nút, ra khỏi máy chiết chai chai qua bộ phận soi chai trước khi vào hầm thanh trùng. - Thanh trùng: mục đích của quá trình này là nhằm diệt nấm men còn sót để nâng cao độ bền sinh học của bia. Thiết bị thanh trùng thường có nhiều khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ tối đa để thanh trùng khoảng 65oC. Quá trình thanh trùng cần đảm bảo nhiệt độ của chai đi vào và đi ra khỏi thiết bị là bằng nhau, đồng thời không quá chênh lệch so với nhiệt độ môi trường.



- Bia sau thanh trùng sẽ theo băng tải vào bộ phận dán nhãn, bắn chữ, sau đó qua máy xếp két và lưu kho hoặc đưa ngay đến các nơi tiêu thụ.



V. Quy trình công nghệ xử lý nước cấp, nước thải

1. Xử lý nước cấp Nước được lấy từ giếng khoan sẽ được lọc qua hệ thống bể cát bao gồm 2 bể lọc thô và 2 bể lọc tinh hoạt động luân phiên sẽ được chứa trong bể chứa trung gian để tiếp tục được xử lý để đạt yêu cầu phục vụ cho các hoạt động cụ thể. * Nước dùng để nấu và rửa sữa men kết lắng: Nước sau xử lý sơ bộ được bổ sung nước zaven và sục khí để khử trùng, rồi bơm qua cột lọc cát thạch anh để loại bỏ các tạp chất rắn. Tiếp theo nước được tẩy màu bằng than hoạt tính và khử clo dư. Cuối cùng nước được đi qua hệ thống lọc thẩm thấu ngược để loại bỏ các muối tan và tạp chất hữu cơ còn lại. Nước sau xử lý có độ thuần khiết cao, đạt các chỉ tiêu: Tổng lượng sắt, mangan < 0,1mg/l Hàm lượng chất rắn tồn đọng < 0,1mg/l Hàm lượng canxi, magie < 0,08mg/l Hàm lượng clo dư < 0,1mg/l * Nước dùng để rửa chai: Nước sau xử lý sơ bộ được bổ sung nước zaven và sục khí để khử trùng, rồi qua bể lọc chứa vật liệu khử sắt, mangan. Sau đó nước được tẩy màu bằng than hoạt tính và khử clo dư. Tiếp theo nước được làm mềm qua trao đổi ion (cationist), cuối cùng được tinh lọc bằng lọc lõi sợi. Nước sau xử lý ở đây có hàm lượng clo dư < 0,05mg/l.

2. Xử lý nước thải Nước thải trong quá trình sản xuất của nhà máy qua hệ thống cống rãnh được đưa tới bể lắng sơ bộ tại đây nhờ quá trình lắng dưới tác dụng của trọng lực các tạp chất nặng được tách ra, các rác thải hữu cơ cũng được loại bỏ nhờ các song chắn rác. Tiếp theo nước được đưa qua bể điều hoà, ở đây nước sẽ được trung hoà một phần để thuận lợi cho các quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Nước thải từ bể điều hoà sẽ được đưa qua bể mêtan hoá với lớp lọc là bùn chứa hệ vi sinh vật kị khí, tại đây nước thải sẽ được đi từ dưới lên qua lớp bùn, các cặn lắng sẽ được giữ lại ở dưới. Nước sau xử lý yếm khí sẽ chảy tràn qua các máng thu sang bể aeroten, ở đây thực hiện sục khí để tăng cường hoạt



động phân giải hiếu khí của hệ bùn hoạt tính. Sau đó nước thải được đưa qua bể lắng đứng để tách bùn rồi được lắng trong lần cuối ở bể tiếp xúc trước khi thải ra theo hệ thống nước thải bên ngoài nhà máy. Bùn thu được ở bể lắng đứng một phần tuần hoàn vào bể aeroten, phần còn lại được ép khô đưa sang bể ủ bùn và có thể sử dụng để làm phân bón. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B với các thông số như sau: pH = 5,5 – 9 BOD = 50 mg/l COD = 100 mg/l SS = 100 mg/l



Phần III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm

A. Lập kế hoạch sản xuất Nhà máy được thiết kế với năng suất 25 triệu lít bia/năm, cơ cấu sản phẩm 80% bia chai và 20% bia hơi. Nồng độ dịch đường trước lên men là 12˚Bx ứng với bia chai, và 10,5˚Bx ứng với bia hơi. Sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ thay thế là 20% cho tổng lượng gạo và malt sử dụng. Do nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, ở miền Bắc khí hậu có 4 mùa rất khác nhau vì vậy mà nhu cầu tiêu thụ bia các mùa cũng khác nhau. Mùa hè do thời tiết nóng nực nên nhu cầu sử dụng bia cao, trong khi mùa đông do thời tiết lạnh nhu cầu về bia giảm. Do đó nhà máy phải có kế hoạch sản xuất một cách hợp lý để lượng bia sản xuất ra tiêu thụ hết tránh lãng phí. Bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy: Quý I II III IV Bia chai (triệu lít) 4,5 5,5 5,5 4,5 Bia hơi (triệu lít) 0,5 2,0 2,0 0,5 Tổng năng suất (triệu lít) 5,0 7,5 7,5 5,0

Một năm nhà máy sản xuất 300 ngày, trung bình mỗi tháng sản xuất 25 ngày, những ngày còn lại để duy tu, bảo dưỡng máy móc thiết bị. Năng suất lớn nhất một tháng: 2,5 triệu lít. Năng suất lớn nhất một ngày: 2500000/25 = 100000(lít). Mỗi ngày nấu 6 mẻ, năng suất một mẻ khoảng: 16700(lít).



B. Tính cân bằng sản phẩm Trong quá trình sản xuất, tổn thất ở các công đoạn là không thể tránh khỏi nên trong trong quá trình tính toán ta đều phải tính đến lượng tổn thất ở từng công đoạn. Lượng tổn thất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng nguyên liệu, chế độ công nghệ thiết bị. Để đơn giản ta tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia. Giả thiết: Malt có hàm ẩm 6%, hiệu suất hoà tan 80%. Gạo có hàm ẩm 13%, hiệu suất hoà tan 85%. Tổn thất trong các quá trình lần lượt là: - Nghiền: 0,5%. - Hồ hoá, đường hoá và lọc: 3% chất hoà tan. - Nấu hoa: 10% lượng dịch do nước bay hơi. - Lắng xoáy và lạnh nhanh: 2,5%. - Lên men: 5%. - Lọc bia: 1,5%. - Bão hoà CO2: 0,5%. - Chiết chai: 4%; chiết bock: 1%.

I. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia chai

1. Tính lượng gạo và lượng malt Gọi lượng malt cần để sản xuất 1000l bia chai là M(kg) thì lượng gạo cần là 0,25M(kg). Lượng chất chiết thu được từ M(kg) malt là: M.(1 – 0,005).(1 – 0,06).0,8 = 0,74824M(kg) Lượng chất chiết thu được từ gạo là: 0,25M.(1 – 0,005).(1 – 0,13).0,85 = 0,18395M(kg) Tổng lượng chất chiết thu được là: 0,74824M + 0,18395M = 0,93219M(kg) * Lượng dịch qua các công đoạn ứng với 1000l bia chai thành phẩm: Công đoạn chiết chai tổn thất 4%, lượng bia sau bão hoà CO2 là:

04,011000−

= 1041,7(l)

Công đoạn bão hoà CO2 tổn thất 0,5%, lượng bia sau lọc là:



005,017,1041

− = 1046,9(l)

Công đoạn lọc bia tổn thất 1,5%, lượng bia sau lên men là:

015,019,1046

− = 1062,8(l)

Công đoạn lên men tổn thất 5%, lượng dịch đường đưa đi lên men là:

05,018,1062

− = 1118,8(l)

Công đoạn lắng xoáy và lạnh nhanh tổn thất 2,5% khối lượng dịch và tổn hao do co thể tích khoảng 4%, lượng dịch đường sau đun hoa là:

)04,01()025.01(8,1118−×−

= 1195,3(l)

Dịch đường sau đun hoa có nồng độ chất khô là 12˚Bx có d20=1,048, khối lượng dịch đường sau đun hoa là: 1195,3.1,048=1252,7(kg) Khối lượng chất chiết có trong dịch đường sau đun hoa là:

7,125210012 × = 150,3(kg)

Công đoạn nấu, đường hoá, lọc tổn thất chất chiết là 3%, lượng chất chiết ban đầu là:

03,013,150

− = 155,0(kg)

Ta có: 0,93219M = 155,0(kg) Suy ra: Lượng malt cần là M = 166,2(kg) Lượng gạo cần là 0,25M = 41,6(kg)

2. Lượng bã gạo và bã malt

Lượng malt đem nấu là 166,2kg trong đó: Lượng chất khô không hoà tan 100% – 80% = 20% Độ ẩm W = 6% Tổn thất khi nghiền 0,5% Suy ra lượng chất khô trong bã malt: 166,2.(1 – 0,005).(1 – 0,06).0,2 = 31,1(kg) Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã malt ướt là:

8,011,31

− = 155,5(kg)

Lượng gạo đem nấu là 41,6kg trong đó:



Lượng chất khô không hoà tan 100% – 85% = 15% Độ ẩm 13% Tổn thất khi nghiền 0,5% Suy ra lượng chất khô trong bã gạo: 41,6.(1 – 0,005).(1 – 0,13).0,15 = 5,4(kg) Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã gạo ướt là:

8,014,5

− = 27,0(kg)

Tổng lượng bã khô là: 31,1 + 5,4 = 36,5(kg) Tổng lượng bã ướt là: 155,5 + 27,0 = 182,5(kg) Lượng nước trong bã là: 182,5 – 36,5 = 146(kg)

3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã

* Lượng nước trong quá trình hồ hoá: Ở nồi hồ hoá có sử dụng lượng malt lót bằng 20% lượng gạo, tổng lượng bột cho vào nồi cháo là: (41,6 + 0,2.41,6).(1 – 0,005) = 49,7(kg) Tỷ lệ phối trộn nước:bột = 5:1, lượng nước cho vào nồi hồ hoá là: 5.49,7 = 248,4(kg) Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá là: 49,7 + 248,4 = 298,1(kg) Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu: 41,6.(1 – 0,005).0,13 + 0,2.41,6.(1 – 0,005).0,06 = 5,9(kg) Tổng lượng nước có trong nồi hồ hoá: 248,4 + 5,9 = 254,3(kg) Trong quá trình hồ hoá lượng nước bay hơi khoảng 5%: 254,3.0,05 = 12,7(kg) Khối lượng dịch cháo còn lại là: 298,1 – 12,7 = 285,4(kg) * Lượng nước trong quá trình đường hoá: Lượng malt cho vào nồi đường hoá: (166,2 – 0,2.41,6).(1 – 0,005) = 157,1(kg) Tỷ lệ phối trộn nước:malt = 4:1, lượng nước phối trộn với malt là: 4.157,1 = 628,4(kg) Lượng nước có sẵn trong malt là: 157,1.0,06 = 9,4(kg) Khi chuyển toàn bộ dịch cháo sang nồi đường hoá tổng khối lượng dịch là:



157,1 + 628,4 + 285,4 = 1070,9(kg) Tổng lượng nước có trong nồi đường hoá là: 628,4 + 9,4 + (254,3 – 12,7) = 879,4(kg) Trong quá trình đường hoá lượng nước bay hơi khoảng 4%: 0,04.879,4 = 35,2(kg) Lượng nước còn lại sau đường hoá: 879,4 – 35,2 = 844,2(kg) Khối lượng dịch đường còn lại là: 1070,9 – 35,2 = 1035,7(kg) * Lượng nước rửa bã: Lượng dịch đường sau đun hoa: 1252,7(kg) Lượng nước có trong dịch đường sau đun hoa:

7,1252)100121( ×− = 1102,4(kg)

Khi đun hoa tổn thất 10% thể tích dịch do nước bay hơi, lượng nước trong dịch đường trước đun hoa:

1,014,1102

− = 1224,9(kg)

Lượng nước trong bã là: 146(kg) Lượng nước còn lại sau đường hoá là: 844,2(kg) Suy ra lượng nước rửa bã: 1224,9 + 146 – 844,2 = 526,7(kg) * Dịch lọc: Dịch lọc ban đầu: 1035,7 – 182,5 = 853,2(kg) Tổng lượng dịch lọc: 853,2 + 526,7 = 1379,9(kg)

4. Lượng hoa houblon sử dụng Bia chai nấu có độ đắng 22độ tức hàm lượng chất đắng là 22mg/l. Lấy hiệu suất trích ly chất đắng trong quá trình nấu hoa là 30% thì lượng chất đắng ban đầu ứng với 1000l bia thành phẩm là:

10003,0

22 × = 73,3.103(mg) = 73,3(g)

Sử dụng 80% hoa viên 8% α – axit đắng và 20% cao hoa 60% α – axit đắng. Gọi lượng hoa viên sử dụng là m(g) thì lượng cao hoa sử dụng là 0,25m(g). Lượng chất đắng trích ly được là: m × 0,08 + 0,25m × 0,60 = 0,23m(g) Ta có: 0,23m = 73,3(g) Suy ra: Lượng hoa viên sử dụng là m = 318,8(g)



Lượng cao hoa sử dụng là 0,25m = 79,7(g) Bã hoa: coi lượng cao hoa hoà tan hoàn toàn, hoa viên hoà tan 40%, bã hoa viên có độ ẩm 85% thì lượng bã hoa viên là:

85,016,08,318

−× = 1275,2(g) ≈ 1,3(kg)

5. Các nguyên liệu khác * Các hoá chất bổ sung trong quá trình nấu: Ở nồi hồ hoá và nồi đường hoá bổ sung acid lactics để hạ pH của dịch xuống 5,4 – 5,5 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân. Lượng acid bổ sung vào nồi hồ hoá bằng khoảng 0,06% lượng gạo, và lượng acid bổ sung vào nồi malt bằng khoảng 0,04% lượng malt. Tổng lượng acid bổ sung là: 0,06% × 41,6 + 0,04% × 166,2 = 0,091(kg) = 91(g) Ở nồi đường hoá còn được bổ sung một lượng muối ăn để tạo cho bia vị đậm đà, lượng muối tương ứng với 1000 lít bia là: 200g * Các hoá chất bổ sung trong quá trình lọc dịch bia: Bột trợ lọc: Bột trợ lọc sử dụng ở đây chủ yếu là diatomide (2 loại bột thô và mịn được sử dụng là Hyflosuppercell và Standarlsuppercell) ngoài ra còn có vinyl polypyriolidone. Để lọc 1000 lít bia cần sử dụng khoảng 0,8 kg diatomide mỗi loại và 250 g vinyl polypyriolidone. Sản phẩm bia chai còn được bổ sung các hoá chất chống oxyhoá, chống đục là polyclarlc, vicant, collupulin cùng với đất trợ lọc lần 2. Lượng hoá chất bổ sung tương ứng với 1000 lít bia là: 180g polycarlc, 30g vicant, 22g collupulin. * Lượng men giống sử dụng: Men giống nuôi cấy trực tiếp cấp bằng 10% lượng dịch đưa vào lên men: 0,1.1118,8 ≈ 111,9(l) Men sữa cấp bằng 1% lượng dịch đưa vào lên men: 0,01.1118,8 ≈ 11,2(l) Men sữa tái sử dụng 7 lần thì trong 8 chu kì lên men chỉ cần nhân men giống cho chu kì đầu còn tái sử dụng men sữa cho 7 chu kì sau. * Sữa men kết lắng: Cứ 1000l bia cho 20l sữa men có độ ẩm 85%, trong đó có thể tái sử dụng khoảng 10l. Lượng men tái sử dụng của 1 tank có thể đủ để nhân men cho 2 tank do đó thực tế chỉ tái sử dụng 5l sữa men còn thải bỏ 15l sữa men kết lắng.



* Cặn lắng: Lượng cặn lắng có độ ẩm 80% chiếm khoảng 1,75% so với nguyên liệu. Ứng với 1000l bia cần nấu 166,2kg malt và 41,6kg gạo tức tổng lượng nguyên liệu là: 166,2 + 41,6 = 207,8(kg). Lượng cặn lắng tương ứng sẽ là: 207,8.0,0175 = 3,6(kg) Lượng cặn lắng khô: 0,2.3,6 = 0,72(kg) * Lượng CO2: Phương trình lên men: C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 + Q 342g 18g 184g 176g Lượng dịch trước lên men: 1118,8(l), có độ đường 12˚Bx có d20=1,048, khối lượng dịch đường trước lên men là: 1118,8.1,048 = 1172,5(kg)

Khối lượng chất chiết trong dịch đường trước lên men: )(7,1405,117210012 kg=×

Quy về đường maltose, trong giai đoạn lên men chính coi 55% lượng chất

chiết được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành là: 55,03421767,140 ×× = 39,82(kg)

Lên men chính tổn hao thể tích dịch lên men là 3% thì thể tích bia non ứng với 1000 lít bia thành phẩm là: 1118,8 × 0,97 = 1085,2(l) Lượng CO2 hoà tan trong bia non là 2,5g/l, ứng với 1085,2lít bia non là: 2,5.1085,2 = 2713(g) ≈ 2,71(kg) Lượng CO2 thoát ra là: 39,82 – 2,71 = 37,11(kg) Ở 20˚C, 1atm, CO2 có khối lượng riêng 1,832kg/m3, thể tích của CO2 thoát ra

là: 37,111,832

= 20,26(m3)

Hiệu suất thu hồi CO2 là 70%, lượng CO2 có thể thu hồi được là: 0,7.20,26 = 14,18(m3) Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4g/l. Trong quá trình lọc CO2 bị thất thoát một phần nên hàm lượng CO2 trong bia sau lọc vào khoảng 2g/l. Cuối quá trình lọc cần cấp CO2 để ép nốt lượng dịch lọc cuối đồng thời trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO2 trong bia để hàm lượng CO2 đạt tới 4,5g/l. Lượng CO2 cần để bão hoà 1046,9 lít bia sau lọc là: (4,5 – 2).1046,9 = 2617,25(g) ≈ 2,62(kg)



Thể tích CO2 cần để bão hoà thêm là: 832,162,2 = 1,43(m3)



* Bảng tổng kết nguyên liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia chai TT Tên nguyên liệu 1000 lít 1 mẻ

1 ngày 1 năm

1 Malt 166,2 kg 2775 kg 16,62 tấn 3324 tấn 2 Gạo 41,6 kg 695 kg 4,16 tấn 832 tấn 3 Nước nấu cháo 248,4 lít 41,5 hl 24,84 m3 4968 m3

4 Nước đường hoá 628,4 lít 104,9 hl 62,84 m3 12568 m3

5 Nước rửa bã 527,6 lít 88,1 hl 52,76 m3 10552 m3

6 Bã malt và gạo 182,5 kg 3,05 tấn 18,25 tấn 3650 tấn 7 Hoa viên 318,8 g 5,32 kg 32 kg 6400 kg 8 Cao hoa 79,7 g 1,33 kg 8,0 kg 1600 kg 9 Dịch bột gạo 298,1 kg 4,98 tấn 29,81 tấn 5962 tấn

10 Dịch cháo 285,4 kg 4,77 tấn 28,54 tấn 5708 tấn 11 Dịch malt 1070,9 kg 17,88 tấn 107,09tấn 21418 tấn12 Dịch đường 1035,7 kg 17,30 tấn 103,57tấn 20714 tấn13 Dịch sau lọc 1379,9 kg 23,04 tấn 137,99tấn 27598 tấn14 Dịch đường

houblon hoá 1195,3 lít 199,6 hl 119,53m3 23906 m3

15 Dịch đường đem lên men

1118,8 lít 186,8 hl 111,88m3 22376 m3

16 Bia tươi 1062,8 lít 177,5 hl 106,28m3 21256 m3

17 Bia sau lọc 1046,9 lít 174,8 hl 104,69m3 20938 m3

18 Bia trước chiết chai

1041,7 lít 174,0 hl 104,17m3 20834 m3

Men nhân trực tiếp

111,9 lít 1869 lít 11,21m3 280,3m3 19

Men tái sử dụng 11,2 lít 187 lít 1,12 m3 196 m3



* Bảng các nguyên liệu phụ, sản phẩm phụ tương ứng bia chai: TT Tên nguyên liệu 1000 lít 1 mẻ 1 ngày 1 năm 1 Acid lactics 91 g 1,52 kg 9,12 kg 1824 kg 2 NaCl 200 g 3,34 kg 20 kg 4000 kg 3 Diatomide

(mỗi loại) 0,8 kg 13,4 kg 80 kg 16000 kg

4 Vinyl polypyriolidone

250 g 4,2 kg 25 kg 1250 kg

5 Men kết lắng 20 lít 334 lít 2000 lít 400 m3

6 Men tái sử dụng 5 lít 83,5 lít 500 lít 100 m3

7 Men thải bỏ 15 lít 250,5 lít 1500 lít 300 m3

8 Polyclarlc 180 g 3 kg 18 kg 3600 kg 9 Vicant 33 g 551 g 3,3 kg 660 kg

10 Collupulin 22 g 367 g 2,2 kg 440 kg 11 CO2 thoát ra 20,26 m3 338,3 m3 2026 m3 405200m3

12 CO2 có thể thu hồi

14,18 m3 236,8 m3 1418 m3 283600m3

13 CO2 cần để bão hoà

1,43 m3 23,9 m3 143 m3 28600 m3



II. Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia hơi

1. Tính lượng gạo và lượng malt Gọi lượng malt cần để sản xuất 1000l bia hơi là M(kg) thì lượng gạo cần là 0,25M(kg). Lượng chất chiết thu được từ M(kg) malt là: M.(1 – 0,005).(1 – 0,06).0,8 = 0,74824M(kg) Lượng chất chiết thu được từ gạo là: 0,25M.(1 – 0,005).(1 – 0,13).0,85 = 0,18395M(kg) Tổng lượng chất chiết thu được là: 0,74824M + 0,18395M = 0,93219M(kg) * Lượng dịch qua các công đoạn ứng với 1000l bia hơi thành phẩm: Công đoạn chiết bock tổn thất 1%, lượng bia đưa vào chiết bock là:

01,011000−

= 1010,1(l)

Giai đoạn tàng trữ và bão hoà CO2 trước khi chiết bock tổn thất 0,5%, lượng

bia sau lọc là: 005.01

1,1010−

= 1015,2(l)

Công đoạn lọc bia tổn thất 1,5%, lượng bia sau lên men là:

015,012,1015

− = 1030,6(l)

Công đoạn lên men tổn thất 5%, lượng dịch đường trước lên men là:

05,016,1030

− = 1084,9(l)

Công đoạn lắng xoáy và lạnh nhanh tổn thất 2,5% và tổn thất do co thể tích

khoảng 4%, lượng dịch đường sau đun hoa là: )04,01()025,01(

9,1084−×−

= 1159,1(l)

Dịch đường sau đun hoa có nồng độ chất khô 10,5˚Bx có d20 = 1,042. Khối lượng dịch đường sau đun hoa là: 1159,1.1,042 = 1207,7(kg)

Lượng chất chiết có trong dịch đường sau đun hoa là: )(8,1267,1207100

5,10 kg=×

Ta có: 0,93219M = 126,8(kg) Suy ra: Lượng malt cần là M = 136,0(kg) Lượng gạo cần là 0,25M = 34,0(kg)



2. Lượng bã gạo và bã malt Lượng malt đem nấu là 136,0kg. Lượng chất khô không hoà tan 100% – 80% = 20% Độ ẩm 6% Tổn thất trong quá trình nghiền là 0,5% Lượng bã malt khô là: 136,0.(1 – 0,005).(1 – 0,06).0,2 = 25,4(kg)

Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã malt ướt là: 8,01

4,25−

= 127,2(kg)

Lượng gạo đem nấu là 34,0kg. Lượng chất khô không hoà tan là 100% – 85% = 15% Độ ẩm 13% Tổn thất trong quá trình nghiền là 0,5% Lượng bã gạo khô là: 34,0.(1 – 0,005).(1 – 0,06).0,15 = 4,8(kg)

Bã có hàm ẩm là 80%, khối lượng bã gạo ướt là: )(9,238,01

8,4 kg=−

Tổng lượng bã khô: 25,4 + 4,8 = 30,2(kg) Tổng lượng bã ướt là: 127,2 + 23,9 = 151,1(kg) Tổng lượng nước có trong bã là: 151,1 – 30,2 = 120,9(kg)

3. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã

* Lượng nước dùng trong quá trình hồ hoá: Ở nồi cháo sử dụng lượng malt lót bằng 20% lượng gạo. Tổng lượng bột gạo và malt lót cho vào nồi cháo là: (34,0 + 0,2.34,0).(1 – 0,005) = 40,6(kg) Tỷ lệ phối trộn bột:nước = 1:5, lượng nước cho vào nồi cháo là: 40,6.5 = 203,0(kg) Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá là: 40,6 + 203,0 = 243,6(kg) Lượng nước có sẵn trong bột gạo và malt lót là: 34,0.(1 – 0,005).0,13 + 0,2.34,0.(1 – 0,005).0,06 = 4,8(kg) Tổng lượng nước có trong nồi hồ hoá là: 203,0 + 4,8 = 207,8(kg) Trong quá trình hồ hoá lượng nước bay hơi khoảng 5% là: 0,05.207,8 = 10,4(kg) Lượng nước còn lại trong dịch cháo sau hồ hoá là:



207,8 – 10,4 = 197,4(kg) Khối lượng dịch cháo còn lại là: 243,6 – 10,4 = 233,2(kg) * Lượng nước dùng trong quá trình đường hoá: Lượng malt cho vào nồi đường hoá là: (136,0 – 0,2.34,0).(1 – 0,005) = 128,6(kg) Tỉ lệ phối trộn malt:nước = 1:4, lượng nước hoà trộn với bột malt là: 4.128,6 = 514,2(kg) Lượng nước có sẵn trong malt là: 128,6.0,06 = 7,7(kg) Khi bơm toàn bộ dịch cháo sang nồi đường hoá thì tổng khối lượng của dịch là: (128,6 + 514,2) + 233,2 = 876,0(kg) Tổng lượng nước có trong nồi đường hoá là: (514,2 + 7,7) + 197,4 = 719,3(kg) Trong quá trình đường hoá lượng nước bay hơi khoảng 4% là: 0,04.719,3 = 28,8(kg) Sau quá trình đường hoá lượng nước còn lại trong dịch đường là: 719,3 – 28,8 = 690,5(kg) Khối lượng dịch đường còn lại sau đường hoá: 876,0 – 28,8 = 847,2(kg) * Lượng nước rửa bã: Lượng dịch đường sau đun hoa: 1207,7kg

Lượng nước có trong dịch đường sau đun hoa là: )(9,10807,1207100

5,10100 kg=×−

Trong quá trình đun hoa thể tích dịch giảm 10% do nước bay hơi. Lượng

nước trong dịch đường trước đun hoa là: 1,019,1080

− = 1201,0(kg)

Lượng nước trong bã là: 120,9kg Suy ra lượng nước rửa bã là: 1201,0 + 120,9 – 690,5 = 631,4(kg) * Dịch lọc: Dịch lọc ban đầu: 847,2 – 151,1 = 696,1(kg) Tổng lượng dịch lọc: 696,1 + 631,4 = 1327,5(kg)

4. Lượng hoa houblon sử dụng

Bia hơi nấu có độ đắng 18độ tức hàm lượng chất đắng là 18mg/l.



Lấy hiệu suất trích ly chất đắng trong quá trình nấu hoa là 30% thì lượng chất đắng ban đầu ứng với 1000l bia thành phẩm là:

10003,0

18 × = 60.103(mg) = 60(g)

Sử dụng 80% hoa viên 8% α – axit đắng và 20% cao hoa 60% α – axit đắng. Gọi lượng hoa viên sử dụng là m(g) thì lượng cao hoa sử dụng là 0,25m(g). Lượng chất đắng trích ly được là: m × 0,08 + 0,25m × 0,60 = 0,23m(g) Ta có: 0,23m = 60(g) Suy ra: Lượng hoa viên sử dụng là m = 260,9(g) Lượng cao hoa sử dụng là 0,25m = 65,2(g) Bã hoa: coi lượng cao hoa hoà tan hoàn toàn, hoa viên hoà tan 40%, bã hoa viên có độ ẩm 85% thì lượng bã hoa viên là:

85,016,09,260

−× = 1043,5(g) ≈ 1,04(kg)

5. Các nguyên liệu khác * Các hoá chất bổ sung trong quá trình nấu: Ở nồi hồ hoá và nồi đường hoá bổ sung acid lactics để hạ pH của dịch xuống 5,4 – 5,5 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân. Lượng acid bổ sung vào nồi hồ hoá bằng khoảng 0,06% lượng gạo, và lượng acid bổ sung vào nồi malt bằng khoảng 0,04% lượng malt. Tổng lượng acid bổ sung là: 0,06% × 34,0 + 0,04% × 136,0 = 0,075(kg) = 75(g) Ở nồi đường hoá còn được bổ sung một lượng muối ăn để tạo cho bia vị đậm đà, lượng muối tương ứng với 1000 lít bia là: 200g * Các hoá chất bổ sung trong quá trình lọc dịch bia: Bột trợ lọc: Bột trợ lọc sử dụng ở đây chủ yếu là diatomide (2 loại bột thô và mịn được sử dụng là Hyflosuppercell và Standarlsuppercell) ngoài ra còn có vinyl polypyriolidone. Để lọc 1000 lít bia cần sử dụng khoảng 0,8 kg diatomide mỗi loại và 250 g vinyl polypyriolidone. * Lượng men giống sử dụng: Men giống nuôi cấy trực tiếp cấp bằng 10% lượng dịch đưa vào lên men: 0,1.1084,9 ≈ 108,5(l) Men sữa cấp bằng 1% lượng dịch đưa vào lên men: 0,01.1084,9 ≈ 10,8(l)



Men sữa tái sử dụng 7 lần thì trong 8 chu kì lên men chỉ cần nhân men giống cho chu kì đầu còn tái sử dụng men sữa cho 7 chu kì sau. * Sữa men kết lắng: Cứ 1000l bia cho 20l sữa men có độ ẩm 85%, trong đó có thể tái sử dụng khoảng 10l. Lượng men tái sử dụng của 1 tank có thể đủ để nhân men cho 2 tank do đó thực tế chỉ tái sử dụng 5l sữa men còn thải bỏ 15l sữa men kết lắng. * Cặn lắng: Lượng cặn lắng có độ ẩm 80% chiếm khoảng 1,75% so với nguyên liệu. Ứng với 1000l bia cần nấu 136kg malt và 34kg gạo tức tổng lượng nguyên liệu là: 136 + 34 = 170(kg). Lượng cặn lắng tương ứng sẽ là: 170.0,0175 = 3,0(kg) Lượng cặn lắng khô: 0,2.3,0 = 0,6(kg) * Lượng CO2: Phương trình lên men: C12H22O11 + H2O = 4C2H5OH + 4CO2 + Q 342g 18g 184g 176g Lượng dịch trước lên men: 1084,9(l), có độ đường 10,5˚Bx có d20=1,042. Khối lượng dịch đường trước lên men là: 1084,9.1,042 = 1130,5(kg)

Khối lượng chất chiết trong dịch đường trước lên men: )(7,1185,1130100

5,10 kg=×

Quy về đường maltose, trong giai đoạn lên men chính coi 55% lượng chất

chiết được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành là: 55,03421767,118 ×× = 33,6(kg)

Sau lên men chính thể tích dịch giảm 3%, thể tích bia non ứng với 1000 lít bia thành phẩm là: 1084,9 × 0,97 = 1052,4(l) Lượng CO2 hoà tan trong bia non là 2,5g/l, ứng với 1052,4lít bia non là: 2,5.1052,4 = 2631(g) ≈ 2,63(kg) Lượng CO2 thoát ra là: 33,60 – 2,63 = 30,97(kg) Ở 20˚C, 1atm, CO2 có khối lượng riêng 1,832kg/m3, thể tích của CO2 bay ra

là: 30,971,832

= 16,91(m3)

Hiệu suất thu hồi CO2 là 70%, lượng CO2 có thể thu hồi được là: 0,7.16,91 = 11,83(m3)



Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4g/l. Trong quá trình lọc CO2 bị thất thoát một phần nên hàm lượng CO2 trong bia sau lọc vào khoảng 2g/l. Cuối quá trình lọc cần cấp CO2 để ép nốt lượng dịch lọc cuối đồng thời trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO2 trong bia để hàm lượng CO2 đạt tới 4,5g/l. Lượng CO2 cần để bão hoà 1015,2 lít bia sau lọc là: (4,5 – 2).1015,2 = 2538(g) ≈ 2,54(kg)

Thể tích CO2 cần để bão hoà thêm là: )(39,1832,154,2 3m=



* Bảng tổng kết nguyên liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia hơi TT Tên nguyên liệu 1000 lít 1 mẻ 1 ngày 1 năm 1 Malt 136,0 kg 2271 kg 13,6 tấn 680 tấn 2 Gạo 34,0 kg 568 kg 3,4 tấn 170 tấn 3 Nước nấu cháo 203,0 lít 33,9 hl 20,3 m3 1015 m3

4 Nước đường hoá 514,2 lít 85,9 hl 51,42 m3 2571 m3

5 Nước rửa bã 631,4 lít 105,4 hl 63,14 m3 3157 m3

6 Bã malt 151,1 kg 2,52 tấn 15,11 tấn 756 tấn 7 Hoa viên 260,9 g 4,36 kg 26,1 kg 1305 kg 8 Cao hoa 65,2 g 1,09 kg 6,5 kg 325 kg 9 Dịch bột gạo 243,6 kg 4,07 tấn 24,36 tấn 1218 tấn

10 Dịch cháo 233,2 kg 3,89 tấn 12,32 tấn 616 tấn 11 Dịch malt 876,0 kg 14,63 tấn 87,60 tấn 4380 tấn 12 Dịch đường 847,2 kg 14,15 tấn 84,72 tấn 4236 tấn 13 Dịch lọc 1327,5 kg 22,17 tấn 132,75

tấn 6638 tấn

14 Dịch đường houblon hoá

1159,1 lít 193,6 hl 115,91m3 5796 m3

15 Dịch đi lên men 1084,9 lít 181,2 hl 108,49m3 5425 m3

16 Bia tươi 1030,6 lít 172,1 hl 103,06m3 5153 m3

17 Bia sau lọc 1015,2 lít 169,5 hl 101,52m3 5076 m3

18 Bia trước chiết bock

1010,1 lít 168,7 hl 101,01m3 5051 m3

Men nhân trực tiếp

108,5 lít 1812 lít 10,85 m3 271,3 m3 19

Men tái sử dụng 10,8 lít 180 lít 1,08 m3 189 m3



* Bảng các nguyên liệu phụ, sản phẩm phụ tương ứng bia hơi: TT Tên nguyên liệu 1000 lít 1 mẻ 1 ngày 1 năm 1 Acid lactics 75 g 1,25 kg 7,50 kg 375 kg 2 NaCl 200 g 3,34 kg 20 kg 1000 kg 3 Diatomide

(mỗi loại) 0,8 kg 13,4 kg 80 kg 4000 kg

4 Vinyl polypyriolidone

250 g 4,2 kg 25 kg 1250 kg

5 Men kết lắng 20 lít 334 lít 2000 lít 100 m3

6 Men tái sử dụng 5 lít 83,5 lít 500 lít 25 m3

7 Men thải bỏ 15 lít 250,5 lít 1500 lít 75 m3

8 CO2 thoát ra 16,91 m3 282,4 m3 1691 m3 84550 m3

9 CO2 có thể thu hồi

11,83 m3 197,6 m3 1183 m3 59150 m3

10 CO2 cần để bão hoà

1,39 m3 23,2 m3 139 m3 6950 m3



III. Hoá chất vệ sinh:

1. Hóa chất vệ sinh các nồi nấu: Các hoá chất dùng để vệ sinh các nồi nấu là: dung dịch NaOH 2%, dung dịch HNO3 0,1%, dung dịch nước clo 10%. Căn cứ theo nhịp độ nấu: Giữa các mẻ nấu trong ngày chỉ cần vệ sinh các nồi nấu bằng nước nóng. Trong các khoảng nghỉ dài vệ sinh các nồi nấu bằng hoá chất tẩy rửa, khử trùng. Thể tích dung dịch các hoá chất cần sử dụng cho một lần vệ sinh định kì khoảng 8% thể tích nồi nấu lớn nhất ( là nồi hoa) theo đó thể tích các dung dịch vệ sinh là: 0,08 × 30,4 = 2,43(m3), tức khối lượng dung dịch khoảng 2430kg. Lượng các hoá chất cần sử dụng tương ứng là: NaOH dạng hạt khan: 2% × 2430 = 48,6(kg NaOH) Dung dịch acid nitric đậm đặc (63%): 0,1% × 2430 / 63% = 3,86(kg HNO3 63%) Bột Cloramin: 10% × 2430 = 243(kg cloramin) Định kì 1 tuần vệ sinh các nồi nấu 1 lần thì theo lịch sản xuất một năm cần vệ sinh khoảng 50 lần, khi đó lượng hoá chất tiêu hao là: NaOH: 50 × 48,6 = 2430(kg NaOH) HNO3 63%: 50 × 3,86 = 193(kg HNO3 63%) Cloramin: 50 × 243 = 12150(kg cloramin)

2. Hóa chất vệ sinh các thiết bị lên men, tàng trữ bia: Các hoá chất dùng để vệ sinh các thiết bị lên men là: dung dịch NaOH 2%, dung dịch Trimeta HC 2%, dung dịch P3 oxonia 0,5%. Theo nhịp độ sản xuất mỗi ngày sản xuất phải vệ sinh một tank lên men, ngoài ra còn phải vệ sinh hệ thống nhân men hay tái sử dụng men kết lắng và các tank tàng trữ. Thể tích các dung dịch CIP cần sử dụng một ngày bằng khoảng 8% thể tích một tank lên men: 8% × 140,8 = 11,3(m3) Lượng hoá chất cần để vệ sinh hệ thống lên men một ngày là: NaOH: 2% × 11300 = 226(kg NaOH) Trimeta HC: 2% × 11300 = 226(kg Trimeta HC) P3 oxonia: 0,5% × 11300 = 56,5(kg P3 oxonia) Một năm tương ứng với 300 ngày sản xuất cần lượng hoá chất vệ sinh là: NaOH: 300 × 226 = 67800(kg NaOH) Trimeta HC: 300 × 226 = 67800(kg Trimeta HC)



P3 oxonia: 300 × 56,5 = 16950(kg P3 oxonia) ► Tổng lượng NaOH cần để vệ sinh cho cả nhà máy một năm là: 2430 + 67800 = 70230(kg NaOH) Bảng tổng kết các hoá chất tẩy rửa, sát trùng cần dùng:

TT Tên hoá chất 1 năm 1 NaOH 70230 kg 2 HNO3 63% 193 kg 3 Cloramin 12150 kg 4 Trimeta HC 67800 kg 5 P3 oxonia 16950 kg



Phần IV: Tính và chọn thiết bị

I. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu Theo kế hoạch sản xuất một mẻ nấu của bia hơi và bia chai cùng cho sản lượng bia thành phẩm như nhau, chỉ khác là nấu bia chai sử dụng nhiều nguyên liệu hơn bia hơi (trừ lượng nước rửa bã). Do đó ta tính toán thiết bị chủ yếu theo bia chai.

1. Cân, gầu tải * Cân: Nguyên liệu được cân theo từng mẻ. Chọn cân hoa loại 5kg. Chọn cân gạo và malt lót có khả năng cân cao nhất 500kg, độ chính xác 0,5kg, có kích thước: dài 1m, rộng 0,8m, cao 1m. Cân malt dùng 3 cân điện tử được gắn với xylo; xylo có kích thước: đường kính 0,8m, cao 1,5m, đáy côn 60˚ chứa được khoảng 500kg malt; kết quả cân khối lượng malt được tính là trị số trung bình do 3 cân đưa ra. * Gầu tải: Chọn gầu tải có năng suất vận chuyển 4500 kg/h có thông số kỹ thuật: Kích thước: rộng 0,5m, cao 2 – 4m Vận tốc kéo 1,2 – 1,4m/s Công suất động cơ 0,8kW

2. Máy nghiền * Máy nghiền gạo: Một mẻ nấu sử dụng 695 kg gạo. Chọn máy nghiền gạo là máy nghiền búa có năng suất 1500kg/h có các thông số kỹ thuật: Kích thước buồng nghiền: đường kính 500mm, chiều rộng 200mm Kích thước máy: dài 1,85m, rộng 1,6m, cao 1,65m * Máy nghiền malt: Một mẻ nấu lượng malt cần nghiền là 2775kg. Chọn máy nghiền malt ướt có công suất 4000kg/h có các thông số kỹ thuật: Vật liệu chế tạo: thép không gỉ chịu mài mòn Kích thước thiết bị: dài 1m, rộng 0,8m, cao 3,2m Kích thước trục nghiền: đường kính 250mm, dài 600mm Số đôi trục: 2 Khoảng cách giữa 2 trục: 1,25m



Nước ngâm malt có nhiệt độ 65˚C, lượng nước dùng để ngâm 60l/100kg. Tổng thời gian ngâm và nghiền không quá 30 phút. Khi đó thuỷ phần của hạt tăng lên 20%.

3. Nồi hồ hoá Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá là ứng với một mẻ nấu: 4,98 tấn. Khối lượng riêng của hỗn hợp dịch bột là 1,07(tấn/m3)

Thể tích của hỗn hợp trong nồi hồ hoá là: 07,198,4 = 4,65(m3)

Thể tích sử dụng của nồi là 75%, thể tích của nồi cần đạt là: 75,065,4 = 6,20(m3)

* Chọn thiết bị hồ hoá là thiết bị thân hình trụ, đáy chỏm cầu, nắp nón, làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D.

D

h2

H

h1

Thể tích nồi:

V = Vtrụ + Vđáy = )68

(4

311

22

hhDHD πππ ++ =

322

)2,0(6

2,08

6,04

DDDDD πππ ++ = 0,554D3

Ta có: 0,554D3 = 6,20(m3). Suy ra: D = 2,24m. Quy chuẩn: D = 2,2m. H = 1,32m; h1 = 0,44m; h2 = 0,33m. Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài thùng: Dng = 2,4m. Thể tích thực của nồi là: V = 0,554D3 = 0,554.2,23 = 5,9(m3). Chiều cao phần 2 vỏ: H2vỏ = 0,8.D = 1,76m Chọn cánh khuấy có đường kính: d = 0,8D = 1,76m, tốc độ khuấy 32v/ph. Lấy diện tích bề mặt truyền nhiệt 0,5m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi hồ hoá là 4,65m3, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi là:



F = 0,5.4,65 ≈ 2,3(m2)

4. Nồi đường hoá Tổng khối lượng dịch trong nồi đường hoá ứng với một mẻ nấu là: 17,88 tấn. Dịch bột có khối lượng riêng là 1,08(tấn/m3), thể tích dịch trong nồi đường

hoá là: 08,188,17 = 16,56(m3)

Thể tích sử dụng của nồi là 75%, thể tích của nồi cần đạt là: )(07,2275,056,16 3m=

* Chọn thiết bị đường hoá là thiết bị thân hình trụ, đáy chỏm cầu, nắp nón làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D.

D

h2

H

h1

Thể tích nồi:


(4

311

22

hhDHD πππ ++ =

322

)2,0(6

2,08

6,04


Ta có: 0,554D3 = 22,07m3. Suy ra: D = 3,42m. Quy chuẩn: D = 3,4m. H = 2,04m; h1 = 0,68m; h2 = 0,51m. Thể tích thực của nồi: V = 0,554D3 = 0,554.3,43 = 21,8(m3). Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài là: Dng = 3,6m. Chiều cao phần hai vỏ: H2vỏ = 0,8D = 2,72m. Chọn cánh khuấy có đường kính: d = 0,8D = 2,72m. Tốc độ khuấy 32v/ph. Diện tích bề mặt truyền nhiệt 0,5m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi đường hoá là 16,56m3, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi là:



F = 0,5.16,56 ≈ 8,3(m2)

5. Thùng lọc đáy bằng Thùng đáy bằng, thân trụ, nắp nón h2 = 0,15D.

D

h2

H

Khối lượng bã malt và gạo tương ứng với một mẻ nấu là: 3,05 tấn Khối lượng riêng của bã là: 0,75 tấn/m3

Thể tích bã là: 75,005,3 = 4,07(m3)

Chọn chiều cao lớp bã là: 0,4m

Diện tích đáy lọc: 4,0

07,4 = 10,2(m2)

Đường kính thùng lọc là: D = π

2,104× ≈ 3,6(m)

Quy chuẩn: D = 3,6m. Lớp vỏ bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của thùng là: Dng = 3,8m. Nắp nón: h2 = 0,15D = 0,54m.

Diện tích đáy lọc thực tế: )(2,104

6,34

222

mDS =×== ππ

Khối lượng dịch còn lại sau đường hoá: 17,30 tấn Khối lượng chất chiết có trong dịch đường sau đun hoa là:

)(25103,150100016700 kg=×

Quá trình lọc bã và đun hoa tổn thất chất chiết là 2%, khối lượng chất chiết có

trong dịch đường trước lọc là: 02,01

2510−

= 2561(kg)

Hàm lượng chất chiết trong dịch đường sau đường hoá là:



%100173002561 × = 14,8%

Khối lượng riêng của dịch đường sau đường hoá là: 1,06 tấn/m3

Thể tích riêng của dịch đường sau đường hoá là: 06,130,17 = 16,32(m3)

Chiều cao của lớp dịch lọc trong nồi: hd = S

Vd = 2,10

32,16 = 1,6(m)

Thể tích sử dụng của thùng là 70%, chiều cao thân trụ của thùng là:

Ht = 7,0dh =

7,06,1 = 2,29(m)

Đáy giả cách đáy thật 2cm, chiều cao thùng phần thân trụ của thùng là: H = Ht + 0,02 = 2,29 + 0,02 = 2,31(m)

Thể tích thực của nồi: )(5,2331,24

6,3.4

322

mHDV =×=×= ππ .

Hệ thống cào bã quay với tốc độ 16v/ph. Lưới lọc thiết kế các khe hình nêm kích thước 0,5mm × 70mm, diện tích thoát dịch trên tổng diện tích sàn: 14%. Cửa thoát dịch hình côn với góc mở rộng. Dao cào bã được chế tạo bằng đồng thau. * Cửa xả bã được thiết kế có đường kính 30cm được đóng mở bằng động cơ điện. Bã xả ra được vít tải đẩy sang xylo chứa.

6. Nồi nấu hoa Dịch sau nấu hoa có thể tích: 19,96 m3

Quá trình đun hoa thể tích dịch giảm 10% do nước bay hơi, thể tích dịch trước

đun hoa: )(18,221,01

96,19 3m=−

Thể tích sử dụng của nồi là 70%, thể tích của nồi cần đạt là: )(68,317,018,22 3m=

* Chọn thiết bị đun hoa là thiết bị thân hình trụ, đáy chỏm cầu, nắp nón làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D.



D

h2

H

h1

Thể tích nồi:


(4

311

22

hhDHD πππ ++ =

322

)2,0(6

2,08

6,04


Ta có: 0,554D3 = 31,68m3 Suy ra: D = 3,85m. Quy chuẩn: D = 3,8m. Vỏ áo hơi và bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của nồi hoa: Dng = 4,0m. H = 2,28m; h1 = 0,76m; h2 = 0,57m. Chiều cao phần 2 vỏ: H2vỏ = 0,8D = 3,04m. Thể tích thực của nồi: V = 0,554D3 = 30,4m3. Ngoài vỏ áo hơi thiết bị còn được thiết kế thiết bị gia nhiệt trung tâm kiểu ống chùm để tăng cường quá trình đun sôi mãnh liệt dịch đường. Diện tích trao đổi nhiệt 0,5m2/m3 dịch, thể tích dịch trong nồi hoa là 22,18m3. Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: F = 0,5.22,18 ≈ 11,1(m2)

7. Thùng chứa trung gian

Thể tích dịch trước đun hoa là 22,18m3. Thể tích sử dụng của nồi là 90%, thể

tích thùng cần đạt là: 9,018,22 = 24,64(m3)

* Chọn thiết bị đun hoa là thiết bị thân hình trụ, đáy chỏm cầu, nắp nón làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15D.



D

h2

H

h1

Thể tích nồi:


(4

311

22

hhDHD πππ ++ =

322

)2,0(6

2,08

6,04


Ta có: 0,554D3 = 24,64m3. Suy ra: D = 3,54m. Quy chuẩn: D = 3,6m. H = 2,16m; h1 = 0,72m; h2 = 0,54m. Vỏ bảo ôn dày 100mm, đường kính ngoài của thùng: Dng = 3,8m. Thể tích thực của thùng: V = 0,554D3 = 0,554.3,63 = 25,8(m3).

8. Thùng lắng xoáy Đáy bằng hơi nghiêng 3 - 5˚, thân trụ H = 0,8D, nắp nón h2 = 0,15D.

D

h2

H

Thể tích thùng: V = HD4

2π = 0,628D3

Thể tích dịch sau đun hoa: 19,96m3

Hệ số đổ đầy của thùng là 75%, thể tích thùng cần đạt là: 75,096,19 = 26,61(m3)

Ta có: 0,628D3 = 26,61m3. Suy ra: D = 3,49m Quy chuẩn: D = 3,4m. H = 2,7m; h2 = 0,51m. Thành thùng dày 5mm, đường kính ngoài thùng: Dng = 3,41m



Thể tích thực của thùng: V = 0,628D3 = 0,628.3,43 = 24,7(m3).

9. Thiết bị lạnh nhanh và sục khí * Chọn thiết bị lạnh nhanh là thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản có năng suất 15m3/h có các thông số kỹ thuật: Số cấp: 1 Chất tải nhiệt: nước, nhiệt độ đầu vào của chất tải nhiệt: 2˚C Kích thước máy: dài 2000mm, rộng 700mm, cao 1600mm Số vỉ: 171 * Chọn thiết bị sục khí có bộ phận lọc vô trùng sử dụng than hoạt tính, thiết bị sục khí vào dịch đường, các phụ kiện kèm theo: ống lưu lượng, van một chiều, van giảm áp...

10. Thùng nước nấu Chọn thùng chứa nước nóng và nước lạnh có thể tích như nhau, thùng thân trụ H = 1,5D, đáy bằng, nắp chỏm cầu nhô lên: h2 = 0,1D.

Thể tích thùng là: HD4

2π = DD 5,14

2π = 1,178D3

Một mẻ nấu bia chai lượng nước sử dụng là: Nước nấu cháo: 41,5 hl Nước đường hoá: 104,9 hl Nước rửa bã: 88,1 hl Nước vệ sinh khoảng 8% thể tích nồi lớn nhất là nồi hoa: 0,08.30,4 = 2,43 (m3) Tổng cộng lượng nước cần dùng trong một mẻ nấu bia chai là: 4,15 + 10,49 + 8,81 + 2,43 = 25,88(m3) Với bia hơi lượng nước sử dụng là: Nước nấu cháo: 33,9 hl Nước đường hoá: 85,9 hl Nước rửa bã: 105,4 hl Nước vệ sinh: 2,34 m3

Tổng cộng lượng nước cần dùng trong một mẻ nấu bia hơi là: 3,39 + 8,59 + 10,54 + 2,43 = 24,95(m3)



Như vậy lượng nước cần sử dụng cho một mẻ nấu lớn nhất là 25,88 m3 tính theo bia chai. Ta lấy mỗi thùng chứa lượng nước dùng đủ cho 2 mẻ nấu, tức là chứa được: 2 × 25,88 = 51,76(m3)

Thể tích chứa của thùng 85%, thể tích thùng cần đạt: 51,760,85

= 60,89(m3)

Ta có: 1,178D3 = 60,89m3 Suy ra: D = 3,73m. Quy chuẩn: D = 3,8m. H = 5,7m; h2 = 0,38m. Thể tích thực của thùng: V = 1,178D3 = 1,178.3,83 = 64,6(m3). Ở thùng nước nóng, nước được đun nóng tới nhiệt độ 85˚C bằng hơi nước bão hoà cấp qua đường ống xoắn ruột gà. Lớp vỏ bảo ôn dày 100mm. Đường kính ngoài thùng: Dng = 4,0m.

11. Hệ thống cip nấu

Hệ thống CIP nấu gồm: 1 thùng NaOH 2% nóng, 1 thùng nước clo 10%, 1thùng HNO3 0,1%. Chọn thùng CIP làm bằng thép không gỉ, thân trụ H = 1,5D, đáy cầu: h1 = 0,1D, nắp cầu h2 = 0,1D. Thể tích mỗi thùng:

V = )68

(4

311

22 hhDHD πππ ++ =

6)1,0(

81,05,1

4

322 DDDDD πππ ++ = 1,218D3

Lượng CIP rửa thường bằng 5 – 8% thể tích thùng. Ta tính cho thùng nấu hoa là thùng có thể tích lớn nhất 30,4m3, thể tích sử dụng của thùng là 80% thì thể tích các thùng CIP cần đạt: 0,08.30,4/0,8 = 3,04(m3). Ta có: 1,218D3 = 3,04(m3) Suy ra: D = 1,36(m). Quy chuẩn: D = 1,4m. H = 2,1m; h1 = 0,14m; h2 = 0,14m. Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218D3 = 1,218.1,43 = 3,34(m3) Các thùng có thành dày 5mm, đường kính ngoài của các thùng: Dng = 1,41m



h4

h3

h2

h1

D

II. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men

1. Tank lên men Chọn tank lên men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,5D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D

Thể tích hữu ích của thiết bị là:

Vhi = )3

(4

12

2 hhD +π = )

3866,05,1(

4

2 DDD +π = 1,405D3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị chiếm 15% tổng thể tích có thể chứa của

thùng, ta có: Vtr = 3

2

4hDπ = hiV

8515

Suy ra: h3 = 0,316D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,653D3

Ứng với một mẻ nấu thể tích dịch đưa đi lên men là: 18,68m3 Ta sử dụng thùng lên men có thể chứa được lượng dịch ứng với 6 mẻ nấu, tức là có thể tích hữu ích đạt: 6.18,68 = 112,08(m3) Ta có: 1,405D3 = 112,08(m3) Suy ra: D = 4,30(m) Quy chuẩn: D = 4,4m; h1 = 3,81m; h2 = 6,6m; h3 = 1,39m; h4 = 0,44m Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,653D3 = 1,653.4,43 = 140,8(m3)



Tank lên men có lớp áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của tank là: Dng = 4,6m Một ngày nấu lượng dịch đường được chứa vào 1 tank lên men, chu kì lên men kéo dài 21 ngày đối với sản phẩm bia chai. Bên cạnh đó còn cần thời gian khoảng 1 ngày để lọc dịch đường, vệ sinh tank… Do đó số tank cùng sử dụng là 22 tank, cộng với 2 tank dự trữ thì số tank lên men cần là 24 tank.

2. Thiết bị nhân giống cấp II Chọn thiết bị nhân giống cấp II là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là:

Vhi = )3

(4

12

2 hhD +π = )

3866,0(

4

2 DDD +π = 1,012D3

Lấy thể tích phần trống của thiết bị bằng 1/5 thể tích hữu ích của thiết bị, ta

có: Vtr = 3

2

4hDπ = 0,2Vhi


Thể tích hữu ích của thiết bị bằng 1/10 thể tích dịch lên men trong 1 tank lên men: 0,1.112,08 = 11,21(m3) Ta có: Vhi = 1,012D3 = 11,21(m3) Suy ra: D = 2,23(m) Quy chuẩn: D = 2,2m; h1 =1,91m ; h2 = 2,2m; h3 = 0,57m; h4 = 0,22m Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,215D3 = 1,215.2,23 = 12,9(m3) Thùng nhân giống có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 2,4m.

3. Thiết bị nhân giống cấp I

Chọn thiết bị nhân giống cấp I là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là:



Vhi = )3

(4

12

2 hhD +π = )

3866,0(

4

2 DDD +π = 1,012D3


có: Vtr = 3

2

4hDπ = 0,2Vhi


Thể tích hữu ích của thiết bị bằng 1/3 thể tích dịch nhân men cấp II: 11,21/3 = 3,74(m3) Ta có: 1,012D3 = 3,74(m3) Suy ra: D = 1,55(m) Quy chuẩn: D = 1,6m; h1 = 1,39m; h2 = 1,6m; h3 = 0,41m; h4 = 0,16m Thể tích thực của thiết bị: V = 1,215D3 = 1,215.1,63 =5,0(m3) Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kinh ngoài của thiết bị là: Dng = 1,8m.

4. Thiết bị rửa men sữa kết lắng Chọn thiết bị rửa men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,2D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là:

Vhi = )3

(4

12

2 hhD +π = )

3866,02,1(

4

2 DDD +π = 1,169D3


có: Vtr = 3

2

4hDπ = 0,25Vhi

Suy ra: h3 = 0,372D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,462D3 Lượng sữa men kết lắng ứng với 1000l bia là 20l, với 1 tank lên men có thể tích dịch là 112,08m3 thì thể tích sữa men kết lắng là:

201000

112080 × = 2241,6(l)

Thể tích hữu ích của thiết bị rửa men phải gấp 2 lần thể tích men thu hồi, tức là khoảng: 2.2241,6 = 4483,2(l) Ta có: 1,169D3 = 4,48(m3) Suy ra: D = 1,57(m) Quy chuẩn: D = 1,6m; h1 = 1,39m; h2 = 1,92m; h3 = 0,60m; h4 = 0,16m



Thể tích thực của thiết bị: V = 1,462D3 = 1,462.1,63 = 6,0(m3) Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 1,8m.

5. Thiết bị hoạt hoá men Chọn thiết bị hoạt hoá men là thiết bị thân trụ đường kính D, đáy côn góc côn ở đáy là 60˚, nắp cầu nhô lên h4 = 0,1D. Phần trụ trống không chứa dịch có chiều cao h3, phần trụ chứa dịch có chiều cao h2 = 1,2D, phần đáy côn có chiều cao h1 = 0,866D Thể tích hữu ích của thiết bị là:

Vhi = )3

(4

12

2 hhD +π = )

3866,02,1(

4

2 DDD +π = 1,169D3


có: Vtr = 3

2

4hDπ = 0,25Vhi

Suy ra: h3 = 0,372D Tổng thể tích của thiết bị là: V = 1,462D3 Thiết bị phải chứa được lượng dịch bằng 1/100 thể tích dịch lên men ứng với 1 tank lên men: 0,01.112,08 = 1,12(m3) Ta có: 1,169D3 = 1,12(m3) Suy ra: D = 0,99(m) Quy chuẩn: D = 1m; h1 = 0,87m; h2 = 1,2m; h3 = 0,37m; h4 = 0,1m Thể tích thực của thiết bị là: V = 1,462D3 = 1,462.13 = 1,5(m3) Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị là: Dng = 1,2m

6. Hệ thống cip lạnh:

Hệ thống CIP lạnh gồm: 1 thùng NaOH 2%, 1 thùng Trimeta HC 2%, 1 thùng P3 oxonia 0,5%. Chọn thùng CIP làm bằng thép không gỉ, thân trụ H = 1,5D, đáy cầu: h1 = 0,1D, nắp cầu h2 = 0,1D. Thể tích mỗi thùng:

V = )68

(4

311


6)1,0(

81,05,1

4

322 DDDDD πππ ++ = 1,218D3

Lượng CIP rửa thường bằng 5-8% thể tích thùng. Ta tính cho 1 tank lên men có thể tích 140,8(m3), hệ số sử dụng của các thùng CIP là 80% thì thể tích mỗi thùng cần đạt: 0,08.140,8/0,8 = 14,08(m3)



Ta có: 1,218D3 = 14,08(m3) Suy ra: D = 2,26(m) Quy chuẩn: D = 2,2m; H = 3,3m; h1 = 0,22m; h2 = 0,22m Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218D3 = 1,218.2,23 = 13,0(m3) Các thùng có thành dày 5mm, đường kính ngoài của các thùng: Dng = 2,21m



III. Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện

1. Thiết bị lọc trong bia Để lọc trong bia ở đây ta chọn 2 thiết bị lọc ống inox hoạt động luân phiên, ngoài ra để lọc tinh sản phẩm bia chai sử dụng thêm 1 thiết bị lọc ống xốp có cùng năng suất. * Thiết bị lọc ống inox: Chọn máy Filtrox của Đức sản xuất có các thông số kỹ thuật: Năng suất: 25 – 180 hl/h Áp suất làm việc tối đa 6at Thùng lọc: đường kính 60cm, cao 1,5m, dung tích 455l, có 44 ống lọc đường kính 2,5cm, trên ống lọc có khoan lỗ đường kính 0,04µm, tổng bề mặt lọc là 8,4m2 Thùng bột có dung tích 140l, tốc độ khuấy 90v/ph, tốc độ bơm định lượng 200l/h. * Thiết bị lọc ống xốp: Chọn máy lọc của Đức sản xuất có các thông số kỹ thuật: Năng suất: 25 – 180 hl/h Áp suất làm việc tối đa 6at Kích thước: đường kính 60cm, cao 1,0m.

2. Thùng tàng trữ và bão hoà CO2

Để tàng trữ, bão hoà CO2 và ổn định bia sau lọc ta sử dụng 4 thùng chứa thân trụ đường kính D, đáy cầu: h1 = 0,1D, nắp cầu: h2 = 0,1D, chiều cao thân trụ: H = 1,5D. Thể tích của thiết bị:

V = )68

(4

311


6)1,0(

81,05,1

4

322 DDDDD πππ ++ = 1,218D3

Thể tích hữu ích của thiết bị chiếm 85% tổng thể tích của thiết bị: Vhi = 0,85V = 1,035D3

Lượng bia sau lọc ứng với một tank lên men cũng chính là ứng với một ngày nấu là: 104,69(m3), do đó mỗi tank tàng trữ phải chứa được: 104,69/4 = 26,17 (m3). Ta có: Vhi = 1,035D3 = 26,17(m3) Suy ra: D = 2,93(m) Quy chuẩn: D = 3,0m; h1 = 0,3m; h2 = 0,3m; H = 4,5m Thể tích thực của thiết bị: V = 1,218D3 = 1,218.3,03 = 32,9(m3)



Thiết bị có vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thiết bị: Dng = 3,2m

3. Hệ thống chiết bock

Lượng bia hơi lớn nhất một ngày sản xuất là: 100000(l) Chọn bock có dung tích 50(l) thì số bock sử dụng trong ngày là: 100000/50 = 2000(bock) * Máy rửa bock: Ngày làm việc 12h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất của máy rửa bock

cần đạt: 8,012

2000×

= 209(bock/h)

Chọn máy rửa bock có thông số kỹ thuật: Năng suất: 215 bock/h Kích thước: 1,5m × 2,2m × 2,1m Nhiệt độ nước nóng: 50 – 55˚C Tổn hao nước nóng: 6 m3/h ở 0,4 at Tổn hao nước nguội: 2 m3/h ở 0,4 at Công suất động cơ: 2,5 kW * Máy chiết bock: Ngày làm việc 12h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy chiết bock

cần đạt: 8,012

100000×

= 10417(l/h)

Chọn máy chiết bock thông số kỹ thuật: Năng suất 11000 l/h Kích thước máy: 4,15m × 1,6m × 3,85m Số vòi chiết: 3 Khoảng cách giữa 2 vòi: 1,4m Công suất: 0,8 kW Áp suất dư: 0,7 at

4. Hệ thống chiết chai

Lượng bia chai lớn nhất một ngày sản xuất là 100000(l) Chọn chai có dung tích 450ml thì số chai cần dùng một ngày là:

45,0100000 = 222223(chai)



Ngày làm việc 24h, hệ số sử dụng máy là 0,8 thì năng suất máy cần đạt:

8,024222223×

= 11575(chai/h)

* Chọn máy rửa chai có thông số kỹ thuật: Năng suất: 15000 chai/h Kích thước: 6,5m × 3,44m × 2,8m Thể tích bể chứa kiềm: 8m3

Đường kính van xối kiềm: 35mm Chu kì một vòng: 12,9 phút Thời gian nghỉ: 1,9 phút Số bơm: 2 chiếc Năng suất bơm: 10 m3/h Công suất động cơ: 7 kW * Chọn máy chiết chai có thông số kỹ thuật: Năng suất: 15000 chai/h Kích thước: 3,5m × 2m × 3,2m Áp suất khí nén: 2,5 bar Áp suất nước cấp của bơm cao áp: 1 – 2 bar Áp suất CO2 vào: 2,5 – 3 bar Độ chân không: 0,85 – 0,97 bar * Chọn thiết bị thanh trùng là hầm thanh trùng (tunel) có thông số kỹ thuật: Năng suất: 15000 chai/h Kích thước 18m × 2,7m × 2,2m Công suất lắp đặt 4,1 kW, sử dụng điện áp 3 pha: 400V, 50Hz Áp suất khí nén: 6 – 7 bar, 150 l/ph Hơi 3 – 4 bar, 6 – 8 m3/h Tiếng ồn: < 70db Thông số hoạt động: Tốc độ băng tải chính: 0,339 m/ph Nhiệt độ đầu vào: 4˚C Nhiệt độ nước cấp: 18˚C Nhiệt độ nước đầu ra: 25 – 36˚C Chu kì chai vào ra khỏi máy là: 62 phút Chu kì hoạt động: 60 phút.Trong đó thời gian gia nhiệt 27 phút, giữ nhiệt 10 phút, hạ nhiệt 23 phút.



Hầm thanh trùng có 8 khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau. Gia nhiệt 4→19˚C bằng nước 28˚C Gia nhiệt 19→33˚C bằng nước 42˚C Gia nhiệt 33→47˚C bằng nước 48˚C Gia nhiệt 47→64˚C bằng nước 64˚C Giữ nhiệt 64˚C bằng nước 68˚C Hạ nhiệt 64→59˚C bằng nước 62˚C Hạ nhiệt 59→49˚C bằng nước 40˚C Hạ nhiệt 49→36˚C bằng nước 32˚C * Chọn máy dán nhãn có thông số kỹ thuật: Năng suất: 15000 chai/h Kích thước máy: 3,56m × 1,2m × 1,5m Tốc độ quay: 15 v/ph Công suất động cơ: 0,8 kW Trọng lượng máy: 300 kg Sử dụng keo Krones hay Eticol 6300 * Chọn máy bắn chữ có thiết bị cảm biến, điều khiển tự động * Chọn máy xếp két Một két chứa được 20 chai, máy xếp két cần đạt năng suất:

2011575 = 579(két/h)

Chọn máy xếp két có thông số kỹ thuật: Năng suất: 1000 két/h Kích thước máy: 1,5m × 1m × 2,5m * Chọn máy rửa két có thông số kỹ thuật: Năng suất: 1000 két/h Kích thước máy: 4m × 0,7m × 1,5m * Các thiết kế và trang bị phụ trợ: Các nồi nấu, tank, thùng chứa đều được thiết kế các đường ống vào ra, quả cầu CIP, cửa để quan sát, vệ sinh, cấp hoá chất. Các thiết bị có vỏ áo hơi được trang bị đồng hồ đo áp suất hơi, cảm biến đo nhiệt độ nấu. Các tank lên men, nhân men… được trang bị đồng hồ đo áp lực CO2, cảm biến đo nhiệt độ. Các thiết bị có kích thước và khối lượng không quá lớn được thiết kế các chân đỡ bằng thép, các thiết bị có kích thước và khối lượng lớn như tank lên men,



thùng chứa nước… được đặt trên bệ bê tông. Các vị trí thao tác trên cao được thiết kế sàn thao tác thấp hơn khoảng 75cm, có cầu thang lên xuống để thuận tiện trong quá trình sản xuất. Ngoài ra các nồi nấu còn được thiết kế ống hơi có đường kính 30cm bằng khoảng 1/10 đường kính các nồi nấu, thiết kế này nhằm mục đích tạo dòng hơi bốc lên đủ mạnh tránh sự nhiễm tạp đặc biệt là trong giai đoạn lắng xoáy. Các thùng rửa men, hoạt hoá men, nhân men còn được trang bị cánh khuấy nhiều tầng, thùng rửa men được trang bị cân điện tử. Dây chuyền chiết chai được thiết kế hệ thống xích tải vận chuyển chai có trang bị hệ thống phun nước bôi trơn, đặt trên các chân đỡ có máng hứng nước.



Phần V: Tính toán nhu cầu năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy

I. Tính nhiệt lạnh

1. Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho thiết bị lạnh nhanh

Lượng dịch đường đi lên men ứng với một mẻ nấu bia chai 186,8hl, có nồng độ chất khô 12˚Bx có khối lượng riêng 1,048kg/l. Khối lượng dịch đường đưa đi lên men: G1 = 18680.1,048 = 19577(kg). Dịch đường sau lắng xoáy có nhiệt độ khoảng 85 – 90˚C cần được làm lạnh nhanh xuống nhiệt độ lên men là 8˚C, Δt1 = 80˚C. Ở điều kiện này ta lấy thông số trung bình: Nhiệt dung riêng của nước: Cn = 4,173(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của chất tan quy theo đường tan: Ct = 1,314(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của dịch đường:

C1 = tn CC ×+×−10012

10012100 = 3,830(kJ.kg-1.độ-1)

Chất tải nhiệt là nước đá có nhiệt độ 2˚C sẽ được đun nóng lên nhiệt độ 70 – 75˚C, Δt2 = 70˚C. Ở điều kiện này ta lấy nhiệt dung riêng trung bình của nước: C2 = 4,173(kJ.kg-1.độ-1). Khi đó lượng nước đá cần để làm lạnh dịch đường đi lên men là:

G2 = 22

111

tCtCG

Δ×Δ×× =

70.173,480.830,3.19577 = 20535(kg)

Nước ban đầu có nhiệt độ 25˚C được làm lạnh xuống 2˚C, Δt = 23˚C. Ở điều kiện này nhiệt dung riêng trung bình của nước là: C = 4,185(kJ.kg-1.độ-1). Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để làm lạnh nước ứng với một mẻ nấu là: Q = G2.C.Δt = 20535.4,185.23 = 1977.103(kJ) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để làm lạnh nước ứng với 1 ngày nấu là: QLạnh nhanh = 6 × Q = 11860.103(kJ)

2. Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men a. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men chính

Phản ứng chính xảy ra trong quá trình lên men:



C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 + Q 342g 18g 184g 176g 312,3kJ Nhiệt lượng toả ra khi lên men 1kg đường maltose là:

q = 3,312342

1000 × = 913,1(kJ)

Lượng dịch đường đi lên men ứng với một tank lên men bia chai là: 111,88m3

Dịch đường đi lên men có nồng độ chất khô là 12˚Bx, có khối lượng riêng 1,048 kg/l. Khối lượng dịch đường đưa đi lên men ứng với một tank lên men bia chai là: 111880.1,048 = 117250(kg) Trung bình mỗi ngày lên men nồng độ chất khô của dịch giảm 1,5˚Bx, tức là một ngày ứng với 1tank lên men lượng chất khô chuyển hoá là:

G = 117250100

5,1 × = 1758,8(kg)

Coi chất khô chuyển hoá ở đây là đường maltose thì nhiệt lượng toả ra ứng với một tank trong một ngày ở giai đoạn lên men chính là: Q = G.q = 1758,8.913,1 = 1605918(kJ) Lượng nhiệt cần phải giải toả ở 6 tank trong giai đoạn lên men chính trong một ngày là: Q1 = 6 × Q = 9636.103(kJ) Tổn thất lạnh: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài thùng lên men tng = 32˚C Nhiệt độ dịch lên men ở giai đoạn lên men chính ttr = 8˚C Δt = tng – ttr = 24˚C F: Diện tích truyền nhiệt (m2) Coi tổn thất chủ yếu ở phần thân trụ của thùng lên men ta có: F = π × Dng × H = π × 4,6 × 8,0 = 115,6(m2) Qtt = K.F.Δt = 1,2.115,6.24 = 3329(kJ/h) Tổn thất nhiệt lạnh trong một ngày ở cả 6 tank trong giai đoạn lên men chính: Q2 = 6 × 24 × Qtt = 6 × 24 × 3329 = 479.103(kJ) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp cho các tank lên men trong giai đoạn lên men chính một ngày: QLMchính = Q1 + Q2 = 9636.103 + 479.103 = 10115.103(kJ)



b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để hạ nhiệt độ dịch Khi kết thúc lên men chính bia non có nồng độ chất khô 3˚Bx được hạ nhiệt độ từ 8˚C xuống 4˚C thực hiện quá trình xả nấm men kết lắng, sau đó tiếp tục hạ nhiệt độ khối dịch xuống 2˚C và thực hiện quá trình lên men phụ, Δt = 6˚C. Ở điều kiện này ta lấy thông số trung bình: Nhiệt dung riêng của nước: Cn = 4,207(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của chất tan quy theo đường tan: Ct = 1,638(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của dịch: C = 0,97Cn + 0,03Ct = 4,130(kJ.kg-1.độ-1) Thể tích bia non ứng với 1 tank lên men: 106,28m3. Bia có nồng độ chất khô 3˚Bx, có khối lượng riêng 1,012(kg/l). Khối lượng dịch cần làm lạnh: G = 106280 × 1,012 = 107555(kg) Giai đoạn này tổn thất lạnh ra môi trường khoảng 5%. Tổng lượng nhiệt lạnh cần cung cấp: QHạ nhiệt = G.C.Δt/0,95 = 107555.4,130.6/0,95 = 2805.103(kJ)

c. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp trong giai đoạn lên men phụ: Trung bình 1 lít bia non tổn hao 1kJ trong ngày, thể tích bia non ứng với 1 tank lên men là 106,28m3. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp đối với 15 tank trong giai đoạn lên men phụ trong một ngày là: Q1 = 15 × 106,28.103 × 1 = 1594.103(kJ) Tổn thất lạnh: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài thùng lên men tng = 32˚C Nhiệt độ dịch lên men ở giai đoạn lên men chính ttr = 2˚C Δt = tng – ttr = 30˚C F: Diện tích truyền nhiệt F = 115,6(m2) Qtt = K.F.Δt = 1,2.115,6.30 = 4161,6(kJ/h) Tổn thất lạnh trong một ngày ứng với 15 tank trong giai đoạn lên men phụ: Q2 = 15 × 24 × Qtt = 15 × 24 × 4161,6 = 1498.103(kJ) Tổng lượng nhiệt lanh cần cung cấp cho các tank ở giai đoạn lên men phụ trong một ngày là: QLMphụ = Q1 + Q2 = 1594.103 + 1498.103 = 3092.103(kJ) ► Lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cấp cho các tank lên men trong một ngày là: QLên men = QLM chính + QHạ nhiệt + QLM phụ = 10115.103 + 2805.103 + 3092.103 = 16012.103(kJ)



3. Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống a. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để tái sử dụng men kết lắng

* Rửa men: Lượng nước rửa sữa men kết lắng ứng với 1 tank lên men có thể tích bằng 3 lần thể tích sữa men kết lắng ứng với một tank lên men Vn = 3 × 2241,6 = 6724,8(l), hay Gn = 6724,8(kg) Nước ban đầu vào có nhiệt độ 25˚C, để thực hiện quá trình rửa men kết lắng nước cần được làm lạnh xuống 1 – 2˚C, Δtn = 24˚C. Ở điều kiện này nhiệt dung riêng trung bình của nước là: Cn = 4,185(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt lạnh cần cung cấp để làm lạnh nước là: Qrửa men = Gn × Cn × Δtn = 6724,8 × 4,185 × 24 = 675.103(kJ) Lượng men kết lắng ứng với 1 tank lên men là 2241,6(l) có thể tái sử dụng được khoảng 1100(l), khi hoạt hoá sẽ cho 5000(l) men giống có thể cấp để lên men dịch đường ứng với 2 tank. * Bảo quản men: Men sữa sau rửa, kiểm tra hoạt lực cần được bảo quản lạnh ở nhiệt độ 0 – 2˚C. Thực hiện bảo quản ngay trong thùng rửa men, tổn thất lạnh trong quá trình bảo quản là: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 32˚C Nhiệt độ bảo quản men sữa ttr = 0˚C Δt = tng – ttr = 32˚C F: Diện tích truyền nhiệt (m2) Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở thân trụ của thùng thì: F = π × Dng × H = π × 1,8 × 2,52 = 14,3(m2) Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 14,3 × 32 = 547,2(kJ/h) Lượng nhiệt lạnh cần cấp để bảo quản men trong một ngày là: Qbảo quản = 24 × Qtt = 24 × 547,2 = 13,1.103(kJ) * Hoạt hoá men: Men sữa trước khi tái sử dụng được hoà trộn với lượng dịch đường có thể tích gấp 4 lần thể tích men sữa và để nhiệt độ tăng từ từ tới gần nhiệt độ lên men 8˚C. Trong quá trình hoạt hoá độ cồn của dịch tăng lên tới khoảng 0,3%.



Thể tích dịch men sữa đã hoạt hoá bằng 1/100 thể tích dịch ứng với 1 tank lên men: 1118,8(l). Coi tỷ khối của dịch bằng 1. Khối lượng cồn được tạo ra là: 0,003 × 1118,8 = 3,3564(kg) Tương ứng với lượng cồn tạo thành, nhiệt lượng toả ra là:

Q = 184

3,312 × 3356,4 = 5,7(kJ)

Tổn thất lạnh trong quá trình hoạt hoá: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 32˚C Nhiệt độ men hoạt hoá ttr = 8˚C Δt = tng – ttr = 24˚C F: Diện tích truyền nhiệt (m2) Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì: F = π × Dng × H = π × 1,2 × 1,57 = 5,9(m2) Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 5,9 × 24 = 170,5(kJ/h) Thời gian hoạt hoá men khoảng 6h, thì lượng nhiệt lạnh cần cấp cho quá trình hoạt hoá men là: Qhoạt hoá = Q + 6 ×Qtt = 5,7 + 6 × 170,5 ≈ 103(kJ) ► Lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cấp trong một ngày để tái sử dụng men kết lắng là: Qmen sữa KL = Qrửa men + Qbảo quản + Qhoạt hoá = 675.103 + 13,1.103 + 103 = 689,1.103(kJ)

b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để nhân men * Nhân men cấp II: Lượng dịch đường sử dụng để nhân men cấp II bằng 1/10 lượng dịch lên men, tức có thể tích 11188(l). Dịch đường sử dụng để nhân men có nồng độ chất chiết 12˚Bx, có khối lượng riêng 1,048kg/l. Khối lượng dịch đường dùng để nhân giống cấp II là: 11188 × 1,048 = 11725(kg) Lượng chất khô có trong dịch đường nhân men cấp II là: 0,12 × 11725 = 1407,0(kg) Trong đó có 80% chất chiết là đường có khả năng lên men. Ta coi trong lượng chất chiết chuyển hoá chiếm 60% tổng lượng chất chiết có trong dịch đường, thì khối lượng chất khô chuyển hoá là: 0,6 × 1407 = 844,2(kg). Coi chất khô chuyển hoá là đường maltose, 1 kg đường maltose lên men toả ra nhiệt lượng 913,1kJ.



Nhiệt lượng toả ra là: Q1 = 913,1 × 844,2 = 770,8.103(kJ) Tổn thất lạnh: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 32˚C Nhiệt độ nhân men sản xuất ttr = 16˚C Δt = tng – ttr = 16˚C F: Diện tích truyền nhiệt (m2) Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì: F = π × Dng × H = π × 2,4 × 2,77 = 20,9(m2) Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 20,9 × 16 = 401(kJ/h) Tổn thất lạnh trong một ngày là: Q2 = 24 × Qtt = 24 × 401 = 9,6.103(kJ) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để nhân men cấp II là: QNMcấp II = Q1 + Q2 = 770,8.103 + 9,6.103 = 780,4.103(kJ) * Nhân men cấp I: Thể tích dịch nhân men cấp I bằng 1/3 thể tích dịch nhân men cấp II, tức là có thể tích: 3729(l), cũng nhân men ở 16˚C và sử dụng dịch đường có nồng độ chất chiết 12˚Bx. Ta cũng coi lượng chất chiết chuyển hoá chiếm 60% tổng lượng chất chiết trong dịch đường thì nhiệt lượng do nhân men cấp I toả ra bằng 1/3 nhiệt lượng do nhân men cấp II toả ra: Q1’ = Q1/3 = 770,8.103/3 = 256,9.103(kJ) Tổn thất lạnh: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 32˚C Nhiệt độ nhân men sản xuất ttr = 16˚C Δt = tng – ttr = 16˚C F: Diện tích truyền nhiệt (m2) Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì: F = π × Dng × H = π × 1,8 × 2,01 = 11,4(m2) Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 11,4 × 16 = 218(kJ/h) Tổn thất lạnh trong một ngày là: Q2’ = 24 × Qtt = 24 × 218 = 5,2.103(kJ) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để nhân men cấp I là:



QNM cấp I = Q1’ + Q2’ = 256,9.103 + 5,2.103 = 262,1.103(kJ) ► Lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cấp để thực hiện quá trình nhân men trong một ngày là: Qnhân men = QNM cấp II + QNM cấp I = 780,4.103 + 262,1.103 = 1042,5.103(kJ) Men sữa có thể tái sử dụng 7 lần, tức là để thực hiện 8 chu kì lên men chỉ cần nhân men cho 1 chu kì đầu còn tái sử dụng men kết lắng trong 7 chu kì sau. Mặt khác ta có Qnhân men > Qmen sữa KL. Do đó lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cung cấp trong một ngày để cấp men giống là: QCấp men = Qnhân men = 1043.103(kJ)

4. Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện

Bia sau lên men có nhiệt độ 2˚C được làm lạnh xuống –1˚C trước khi thực hiện quá trình lọc trong bia, Δt = 3˚C. Ở điều kiện này ta lấy nhiệt dung riêng trung bình của nước và chất tan quy theo đường tan là: Cn = 4,190(kJ.kg-1.độ-1), Ct = 1,672(kJ.kg-1.độ-1). Bia sau lên men có nồng độ chất khô là 2,5˚Bx. Nhiệt dung riêng của bia: C = 0,975Cn + 0,025Ct = 4,127(kJ.kg-1.độ-1) Lượng bia sau lên men ứng với 1 tank lên men: 106,28m3. Bia có nồng độ chất khô 2,5˚Bx, có khối lượng riêng 1,01kg/l. Khối lượng bia tươi là: G = 106280 × 1,01 = 107343(kg) Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để hạ nhiệt độ bia ứng với một tank lên men là: Q1 = G.C.Δt = 107343.4,127.3 = 1329.103(kJ) Bia sau lọc nhiệt độ sẽ tăng lên đến khoảng 1 – 2˚C, sẽ được tàng trữ trong 4 thùng chứa có vỏ áo lạnh và bảo ôn để giữ ở nhiệt độ 1 – 2˚C. Tổn thất lạnh trong quá trình này là: Qtt = K × F × Δt (kJ/h) K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m-2.độ-1.h-1) Nhiệt độ không khí bên ngoài tng = 32˚C Nhiệt độ bia tàng trữ ttr = 1 – 2˚C Δt = tng – ttr = 31˚C F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt (m2) Coi tổn thất nhiệt chủ yếu ở thân trụ của các thùng tàng trữ thì: F = π × Dng × H = π × 3,2 × 4,5 = 45,2(m2) Suy ra: Qtt = K × F × Δt = 1,2 × 45,2 × 31 = 1683(kJ/h) Tổn thất lạnh trong 1 ngày ở cả 4 thùng tàng trữ là:



Q2 = 4 × 24 × Qtt = 4 × 24 × 1683 = 162.103(kJ) Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện trong một ngày: QHoàn thiện = Q1 + Q2 = 1329.103 + 162.103 = 1491.103(kJ)

5. Hệ thống lạnh Tổng lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cung cấp một ngày cho hệ thống sản xuất chính: QLạnh = QLạnh nhanh + QLên men + QCấp men + QHoàn thiện =

= 11860.103 + 16012.103 + 1043.103 + 1491.103 = 30406.103(kJ) Tổn hao lạnh trên hệ thống đường ống vận chuyển lưu thể và các thùng chứa nước, glycol… khoảng 10% tổng lượng nhiệt lạnh tiêu thụ cho hệ thống sản

xuất chính của nhà máy. Tổng lượng nhiệt lạnh tiêu thụ cho hệ thống sản xuất chính của nhà máy một ngày:

QLạnh’ = QLạnh/0,9 = 29196.103/0,9 = 33784.103(kJ) Chọn hệ thống lạnh có công suất 600kW, sử dụng môi chất lạnh là NH3, chất tải lạnh trung gian là nước glycol 26%. Nước glycol được làm lạnh xuống nhiệt độ khoảng – 4˚C đến – 2˚C được chứa trong thùng glycol cấp từ đây nước glycol được đưa đi để làm lạnh các bộ phận, nước glycol sau cấp lạnh nhiệt độ tăng lên khoảng 5 – 7˚C được chứa trong bình glycol hồi lại được đưa qua hệ thống làm lạnh để trở thành nước glycol lạnh, Δt = 9˚C. Ở điều kiện này lấy thông số trung bình của nước glycol 26% là: Nhiệt dung riêng: C = 3,76(kJ.kg-1.độ-1) Khối lượng riêng: d = 1062(kg/m3) Lượng nước glycol cần cấp tương ứng với một ngày là:

Gnước glycol = tC

QΔ×

= 333784.10

3,76 9×= 998.103(kg)

Thể tích nước glycol tuần hoàn trong một ngày là: Vnước glycol = G/d = 998.103/1062 = 940(m3) Như vậy trong một giờ lượng nước glycol tuần hoàn khoảng 39 m3. Sử dụng 2 thùng chứa nước glycol, 1 thùng nước glycol cấp và 1 thùng nước glycol hồi mỗi thùng có thể tích khoảng 30 – 35m3. Sử dụng thùng chứa nước glycol thân trụ đường kính D cao H = 1,5D, đáy cầu nhô ra h1 = 0,1D, nắp cầu nhô lên h2 = 0,1D, thể tích thùng:

V = )68

(4

311


6)1,0(

81,05,1

4

322 DDDDD πππ ++ = 1,218D3



Ta có: 1,218D3 = 35(m3) Suy ra: D = 3,06(m) Quy chuẩn: D = 3,0; H = 4,5m; h1 = 0,3m; h2 = 0,3m Thể tích thực của thùng: V = 1,218D3 = 1,218.3,03 = 32,9(m3) Thùng có vỏ cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thùng: Dng = 3,2m Thùng nước đá: Lượng nước đá cần dùng trong một ngày để làm lạnh nhanh là: 6 × 20535 = 123210(kg) Lượng nước đá cần để rửa sữa men kết lắng trong một ngày là: 6725(kg) Tổng lượng nước đá tiêu tốn trong một ngày là: 123210 + 6725 = 129935(kg) tức là khoảng 130m3. Sử dụng thùng nước đá thân trụ đường kính D cao H = 1,5D, đáy bằng, nắp

cầu nhô lên h2 = 0,1D. Thể tích thùng là: HD4

2π = DD 5,14

2π = 1,178D3

Thùng chứa được lượng nước đá tương ứng với 2 mẻ nấu, tức là chứa được 43,3m3 nước đá. Thể tích sử dụng của thùng 90% thì thùng cần đạt thể tích: 43,3/0,9 = 48,1(m3) Ta có: 1,178D3 = 48,1(m3) Suy ra: D = 3,44(m) Quy chuẩn: D = 3,6m; H = 5,4m; h2 = 0,36m Thể tích thực của thùng: V = 1,178D3 = 1,178.3,63 = 55,0(m3) Thùng có lớp vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, vỏ áo lạnh được sử dụng để giữ lạnh cho nước trong thùng. Đường kính ngoài của thùng là: Dng = 3,8m.



II. Tính hơi Nhiệt lượng cung cấp để nâng nhiệt khối dịch từ nhiệt độ t1 → t2 (˚C) là: Q = G×C×Δt (kJ) Δt = t2 – t1 (˚C) G: Khối lượng dịch (kg) C: Nhiệt dung riêng của khối dịch (kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt lượng cần để duy trì nhiệt độ của khối dịch là: Q = W.L (kJ) W: Lượng nước bay hơi (kg) L: Nhiệt hoá hơi của nước (kJ/kg) Lượng hơi cần cung cấp:

D = )(96,0 nh ii

Q−××τ

(kg/h)

Q: Lượng nhiệt cần cung cấp (kJ) 0,96: Độ bão hoà của hơi nước τ: Thời gian cấp nhiệt (h) ih: Hàm nhiệt của hơi bão hoà (kJ/kg) in: Hàm nhiệt của nước ngưng (kJ/kg) Sử dụng hơi nước bão hoà có áp suất 3at ta có: ih = 2727,6(kJ/kg), i = 558,4(kJ/kg)

1. Lượng hơi cấp cho nồi hồ hoá

Ở nồi hồ hoá dịch bột vào ban đầu có nhiệt độ khoảng 42 - 43˚C, được nâng nhiệt lên 72˚C và giữ 10 phút, nâng lên 83˚C và giữ 30 phút, cuối cùng đun sôi 30 phút nhiệt độ khoảng 102 - 103˚C, Δt = 60˚C. Ở điều kiện này ta lấy các thông số trung bình sau: Ẩn nhiệt hoá hơi của nước là: L = 2280(kJ/kg) Nhiệt dung riêng của nước C1 = 4,186(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của chất tan quy theo tinh bột C2 = 1,327(kJ.kg-1.độ-1) Dịch bột trong nồi có tỷ lệ bột:nước = 1:5 Nhiệt dung riêng của dịch bột khoảng: C = (5.C1 + C2)/6 = 3,71(kJ.kg-1.độ-1) Ứng với một mẻ nấu bia chai ở nồi cháo: Tổng khối lượng dịch bột G = 4980(kg)



Lượng nước bay hơi W = 7,12100016700 × = 212,1(kg)

Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là: Q1 = G.C.Δt = 4980.3,71.60 = 1109.103(kJ) Nhiệt lượng cần để duy trì nhiệt độ khối dịch là: Q2 = W.L = 212,1.2280 = 484.103(kJ) Ngoài ra còn phải tiêu tốn một lượng nhiệt đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra môi trường chiếm khoảng 5% tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho nồi hồ hoá. Tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho quá trình hồ hoá là:

Qhh = 05,01

21

−+ QQ = 1676.103(kJ)

Thời gian cấp nhiệt là τ = 2h. Lượng hơi cần cấp cho nồi hồ hoá là:

Dhồ hoá = )(96,0 nh

hh

iiQ

−××τ =

)4,5586,2727(296,010.1676 3

−×× = 402,4(kg/h)

2. Lượng hơi cấp cho nồi đường hoá

Ở nồi đường hoá, sau khi bơm dịch cháo sang hỗn dịch có nhiệt độ khoảng 54 – 55˚C, nâng nhiệt lên 63˚C và giữ 40 phút, nâng lên 72˚C và giữ 30 phút, cuối cùng nâng lên 76˚C và giữ 20 phút, Δt = 22˚C. Ở điều kiện này ta lấy các thông số trung bình sau: Ẩn nhiệt hoá hơi của nước là: L = 2340(kJ/kg) Nhiệt dung riêng của nước C1 = 4,182(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của chất tan quy theo tinh bột C2 = 1,305(kJ.kg-1.độ-1) Dịch bột trong nồi có tỷ lệ bột:nước = 1:4,17 Nhiệt dung riêng của dịch bột khoảng: C = (4,17.C1 + C2)/5,17 = 3,626(kJ.kg-1.độ-1) Ứng với một mẻ nấu bia chai ở nồi malt: Tổng khối lượng dịch bột G = 17880(kg)

Lượng nước bay hơi W = 2,35100016700 × = 587,8(kg)

Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là: Q1 = G.C.Δt = 17880.3,626.22 = 1426.103(kJ) Nhiệt lượng cần để duy trì nhiệt cho khối dịch là: Q2 = W.L = 587,8.2340 = 1375.103(kJ)



Nhiệt lượng hao phí để đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra môi trường chiếm 5%. Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình đường hoá là:

Qđh = 05,01

21

−+QQ = 2949.103(kJ)

Thời gian cấp nhiệt là τ = 1,85h. Lượng hơi cần cấp cho nồi đường hoá là:

Dđường hoá = )(96,0 nh

đh

iiQ

−××τ =

)4,5586,2727(85,196,010.2949 3

−×× = 765,5(kg/h)

3. Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa Dịch sau lọc có nhiệt độ khoảng 70˚C, trong quá trình nấu hoa dịch được đun sôi ở nhiệt độ khoảng 105˚C, Δt = 35˚C. Thời gian nấu hoa khoảng 90 phút. Ở điều kiện này ta lấy các thông số trung bình sau: Ẩn nhiệt hoá hơi của nước: L = 2245(kJ/kg) Nhiệt dung riêng của nước: C1 = 4,186(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt dung riêng của chất tan quy theo đường tan: C2 = 0,997(kJ.kg-1.độ-1) Dịch đường trước đun hoa ứng với 1000 lít bia chai có khối lượng nước là 1224,9kg, có khối lượng chất chiết là 150,3kg. Tỷ lệ nước:chất tan = 1224,9:150,3 = 8,15:1 Nhiệt dung riêng của dịch: C = (8,15.C1 + C2)/9,15 = 3,837(kJ.kg-1.độ-1) Ứng với một mẻ nấu bia chai, ở nồi nấu hoa: Tổng khối lượng dịch là: G = 23040(kg)

Lượng nước bay hơi là: W = )7,12529,1379(100016700 −× = 2124,2(kg)

Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt cho khối dịch là: Q1 = G.C.Δt = 23040.3,837.35 = 3094.103(kJ) Nhiệt lượng cần để duy trì nhiệt độ cho khối dịch là: Q2 = W.L = 2124,2.2245 = 4769.103(kJ) Nhiệt lượng hao phí để đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra môi trường khoảng 5%. Nhiệt lượng cần cung cấp cho nồi nấu hoa là:

Qhoa = 05,01

21

−+QQ = 8277.103(kJ)

Thời gian cấp nhiệt là τ = 1,5h. Lượng hơi cần cấp cho nồi nấu hoa là:

Dhoa = )(96,0 nh

hoa

iiQ

−××τ =

)4,5586,2727(5,196,010.8277 3

−×× = 2650(kg/h)



4. Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng nước Lượng nước cần cung cấp cho phân xưởng nấu ứng với một mẻ nấu bia chai là: G = 25880kg. Trong đó, sử dụng lại lượng nước sau khi làm lạnh dịch đường ứng với một mẻ nấu khoảng 20535kg có nhiệt độ khoảng 70 - 75˚C. Phần còn lại là nước mới bổ sung khoảng 5345kg có nhiệt độ 25˚C. Hỗn hợp nước này có nhiệt độ khoảng 60˚C được đun nóng tới nhiệt độ 85˚C bằng hơi nước bão hoà ở áp suất 3at, Δt = 25˚C. Ở điều kiện này ta lấy thông số trung bình: Nhiệt dung riêng của nước: C = 4,186(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt lượng cần cung cấp để nâng nhiệt cho nước là: Q = G.C.Δt = 25880.4,186.25 = 2708.103(kJ) Nhiệt lượng tiêu tốn để đun nóng thiết bị, tiêu tốn cho khoảng trống, thất thoát ra môi trường là 5%. Nhiệt lượng cấp cho thiết bị đun nóng nước ứng với một mẻ nấu bia chai là:

Qn = 05,01−

Q = 2851.103(kJ)

Thời gian đun nước ứng với 1 mẻ nấu là 1,5h. Lượng hơi cần cấp cho thiết bị đun nước nóng là:

Dnước = )(96,0 nh

n

iiQ

−××τ =

)4,5586,2727(5,196,010.2851 3

−×× = 912,7(kg/h)

5. Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện Trong một ngày lượng bia được chiết chai là 100000 lít, hay 222223 chai 450ml. Khối lượng mỗi chai đầy bia là 0,6kg. Coi lượng nước nóng dùng để thanh trùng chai và rửa chai, rửa két ứng với một chai là 0,6kg. Khối lượng nước cần được đun nóng là: G = 222223.0,6 = 133334(kg) Nước ban đầu có nhiệt độ 25˚C được đun nóng tới nhiệt độ 80˚C, Δt = 55˚C. Ở điều kiện này lấy thông số trung bình: Nhiệt dung riêng của nước là: C = 4,174(kJ.kg-1.độ-1) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng nước là: Q = G.C.Δt = 133334.4,174.55 = 30609.103 (kJ) Nhiệt lượng hao phí khoảng 5% tổng lượng nhiệt cần cấp. Nhiệt lượng cần cung cấp cho phân xưởng hoàn thiện trong một ngày là:

Qht = 05,01−

Q = 32220.103(kJ)



Lượng hơi cần cung cấp cho phân xưởng hoàn thiện là:

Dhoàn thiện = )(96,0 nh

ht

iiQ

−××τ =

)4,5586,2727(2496,010.32220 3

−×× = 644,7(kg/h)

6. Lượng nhiên liệu cho nồi hơi

Ngoài lượng hơi cấp cho các phân xưởng như đã tính ở trên còn phải cấp một lượng hơi để thanh trùng đường ống, thiết bị khoảng 200 kg/h Tổng lượng hơi cần cung cấp cho toàn nhà máy là: D = Dhồ hoá + Dđường hoá + Dhoa + Dnước + Dhoàn thiện + 200 = 402,4 + 765,5 + 2560 + 912,7 + 644,7 + 200 = 5485,3(kg/h) Tổn thất nhiệt và hơi đốt trên hệ thống đường ống cấp hơi cho toàn nhà máy khoảng 10% tổng lượng hơi tiêu thụ cho toàn nhà máy. Tổng lượng hơi tiêu thụ của toàn nhà máy là: D’ = D/0,9 = 5485,3/0,9 = 6095(kg/h) Ta sử dụng 3 nồi hơi, 2 nồi có năng suất 4000kg/h và 1 nồi có năng suất 2500kg/h, áp suất làm việc 8at, áp suất làm việc lớn nhất 10at. Lò hơi sử dụng nhiên liệu dạng rắn là than, 1kg than đá cung cấp nhiệt lượng 34400kJ. Lượng nhiên liệu cần dùng được tính theo công thức:

M = 21

)(μμ ××

−×Q

iiD nh (kg/h)

D: Lượng hơi tiêu thụ D = 6095(kg/h) Q: Nhiệt lượng của than Q = 34400(kJ/kg) ih: Hàm nhiệt của hơi nước bão hoà ở áp suất 8at ih = 2772,4(kJ/kg) in: Hàm nhiệt của nước ban đầu (ở 25˚C) in = 104,7(kJ/kg) µ1: Hệ số đốt cháy của than µ1 = 0,9 µ2: Hệ số sử dụng của lò hơi µ2 = 0,75

M = 75,09,034400

)7,1044,2772(6095××−× = 700,2(kg/h)

Lượng than cần cung cấp trong một ngày: 24M= 16,8(tấn) Lượng than cần cung cấp trong một tháng, tháng làm việc nhiều nhất 25 ngày: 25.16,8 = 420,1(tấn) Lượng than cần cung cấp trong một năm, làm việc 250 ngày: 250.16,8 = 4201(tấn)



III. Tính nước

1. Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu Lượng nước cần cấp cho phân xưởng nấu nhiều nhất một ngày là: Nước cần cung cấp cho một mẻ nấu bia chai kể cả nước vệ sinh hệ thống nồi nấu là: 25,88m3. Một ngày nấu nhiều nhất 6 mẻ thì lượng nước cần cung cấp là: 6 × 25,88 = 155,28(m3) Lượng nước đá cần để làm lạnh dịch đường houblon hoá ứng với một mẻ nấu bia chai là: 20535(kg). Coi nước có tỷ khối bằng 1, lượng nước đá cần để làm lạnh dịch đường ứng với một ngày nấu bia chai là: 6 × 20,535 = 123,21(m3). Lượng nước này sau khi làm lạnh nhanh dịch đường trở thành nước nóng có nhiệt độ khoảng 70 – 75˚C sẽ được dùng làm nước nấu và vệ sinh hệ thống nồi nấu. Do đó lượng nước lớn nhất cần cung cấp cho phân xưởng nấu để thực hiện quá trình sản xuất trong một ngày khoảng: 155,3(m3)

2. Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men Lượng nước dùng để vệ sinh các thiết bị của phân xưởng lên men trong một ngày có thể tích bằng 8% thể tích 1 tank lên men, tức là khoảng: 0,08 × 140,8 = 11,3(m3) Lượng nước cần cung cấp để rửa men kết lắng một ngày khoảng 6,7(m3). Lượng nước lớn nhất cần cung cấp cho phân xưởng lên men trong một ngày để thực hiện quá trình sản xuất khoảng: 11,3 + 6,7 = 18,0(m3)

3. Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện Số lượng chai ứng với một ngày sản xuất của nhà máy là: 222223(chai 450ml). Ứng với mỗi chai cần lượng nước vệ sinh, thanh trùng khoảng 1 lít. Do đó tổng lượng nước cần để vệ sinh chai, thanh trùng chai và vệ sinh két ứng với 1 ngày sản xuất bia chai khoảng: 222,2(m3). Số lượng bock ứng với một ngày sản xuất của nhà máy là: 2000(bock 50l). Ứng với mỗi bock cần lượng nước vệ sinh khoảng 10 lít. Do đó tổng lượng nước cần để rửa bock ứng với mọt ngày sản xuất bia hơi khoảng: 20(m3). Như vậy lượng nước lớn nhất cần cung cấp cho phân xưởng hoàn thiện trong một ngày để thực hiện quá trình sản xuất khoảng: 222,2(m3)



4. Lượng nước dùng cho các hoạt động khác của nhà máy * Lượng nước cần cung cấp cho nồi hơi: Hơi sau khi cấp nhiệt sẽ ngưng tụ, nước ngưng có thể thu hồi và tái sử dụng để cấp cho nồi hơi khoảng 75%. Do đó lượng nước cần cấp cho nồi hơi khoảng 25% lượng hơi cần cấp. Lượng hơi tiêu thụ của nhà máy là: 6095(kg/h) Lượng nước cần cấp cho nồi hơi một ngày là: 0,25 × 24 × 6095 = 36570(kg) Tức khoảng 36,6(m3) * Lượng nước dùng để vệ sinh nhà xưởng: Diện tích nhà sản xuất chính: 24 × 36 = 864(m2) Diện tích khu tank lên men: 24 × 36 = 864(m2) Diện tích phân xưởng hoàn thiện: 30 × 36 = 1080(m2) Tổng diện tích khu vực sản xuất chính của nhà máy: 864 + 864 + 1080 = 2808(m2) Trung bình lượng nước dùng để vệ sinh nhà xưởng là 3 lít/m2/ngày. Lượng nước dùng để vệ sinh khu vực sản xuất chính trong một ngày khoảng: 8,4(m3) * Lượng nước phục vụ các nhu cầu sinh hoạt: Lượng nước sinh hoạt và phục vụ các nhu cầu khác của nhà máy bình quân một ngày khoảng 40 lít/người. Toàn thể nhà máy có khoảng 200 cán bộ công nhân viên. Vậy lượng nước cần cung cấp là: 200 × 40 = 8000(l) = 8,0(m3) ► Tổng lượng nước cần cấp cho toàn nhà máy trong một ngày: 155,3 + 18,0 + 222,2 + 36,6 + 8,4 + 8,0 = 448,5(m3) Chọn bể chứa nước sau xử lý sơ bộ có kích thước 10m × 10m × 5m, dung tích khoảng 500m3, xây bằng bê tông cốt thép. Hai bể nước sau xử lý cho phân xưởng nấu và cho phân xưởng hoàn thiện bằng tôn kích thước 5m × 5m × 4m, dung tích 100m3.



IV. Tính điện

1. Phụ tải chiếu sáng Trong các phân xưởng sản xuất lắp đặt hệ thống đèn chiếu sáng bao gồm các bóng đèn sợi đốt công suất 100w/bóng và đèn neon công suất 40w/bóng. Các bóng đèn được lắp đặt ở các vị trí cao khoảng 2,5 – 4m tùy thuộc vị trí làm việc, kích thước của thiết bị… khoảng cách giữa mỗi bóng L vào khoảng 3 – 4m, khoảng cách từ các bóng ngoài cùng đến tường l khoảng 0,25 – 0,35L (ở đây ta lấy trung bình L = 3,5m; l = 1m). Nhà có kích thước A × B(m×m) thì số bóng theo mỗi hàng và số hàng bóng một tầng nhà là:

n1 = 2A lL− + 1 = (A – 2)/3,5 + 1

n2 = 2B lL− + 1 = (B – 2)/3,5 + 1

Tổng số bóng bố trí trong nhà: N = n1 × n2 × e(số tầng nhà) Gọi đèn có công suất Pđ thì công suất thắp sáng là: Pcs = n × Pđ



Bảng số lượng bóng đèn, công suất chiếu sáng đối với các công trình TT Tên công trình Kích

thước (m × m)

Số bóng đèn N=n1×n2×(e)

Pđ(W) Pcs(W)

1 Nhà sản xuất chính 24 × 36 8×11 = 88 100 8800 2 Nhà hoàn thiện 30 × 36 9×11 = 99 100 9900 3 Kho nguyên liệu 15 × 24 5×8 = 40 100 4000 4 Kho thành phẩm 15 × 42 5×13 = 65 100 6500 5 Phân xưởng lạnh,

CO2, khí nén 12 × 18 4×6 = 24 100 2400

6 Phân xưởng cơ điện 12 × 18 4×6 = 24 100 2400 7 Phân xưởng hơi 9 × 12 3×4 = 12 100 1200 8 Nhà hành chính 8 × 18 3×6×2 = 36 40 1440 9 Nhà giới thiệu sản

phẩm 8 × 28 3×9 = 27 40 1080

10 Hội trường 8 × 18 4×6 = 24 40 960 11 Nhà ăn – căng tin 8 × 24 4×8 = 32 40 1280 12 Các công trình khác 40 100 4000 Tổng công suất chiếu sáng ∑Pcs 43960



2. Phụ tải sản xuất Bảng công suất tiêu thụ điện của các thiết bị TT Tên thiết bị Pđm

(kW) 1 Máy nghiền gạo 6 2 Máy nghiền malt ướt 11 3 Máy nghiền malt lót 4 4 Nồi hồ hóa 4 5 Nồi đường hóa 8 6 Thùng lọc đáy bằng 12 7 Hệ thống cấp men 4 8 Hệ thống lọc bia 5 9 Máy rửa bock 2,5 10 Máy chiết bock 0,8 11 Máy rửa chai 7 12 Máy chiết chai 4,5 13 Hầm thanh trùng 4,1 14 Máy dán nhãn 0,8 15 Máy rửa két 3 16 Máy xếp két 4 17 Hệ thống lạnh 70 18 Hệ thống thu hồi CO2, khí nén 40 19 Bơm, gầu tải, vít tải, quạt gió các loại và hệ thống xích tải 80 20 Hệ thống xử lý nước và các thiết bị khác 70

Tổng công suất ∑Psx 340,7 Các loại bơm: Bơm cháo và dịch đường hóa công suất 75m3/h, Pđm = 7,5kW; bơm dịch lọc công suất 20m3/h, Pđm = 3kW; bơm dịch đường houblon hóa đi lắng xoáy công suất 50m3/h, Pđm = 5,5kW; bơm dịch đường sau lắng xoáy đi lạnh nhanh công suất 20m3/h, Pđm = 3kW; bơm dịch đi lên men công suất 25m3/h công suất 5kW. Bơm nước lạnh công suất 25m3/h, Pđm = 4kW, bơm nước sạch công suất 30m3/h, Pđm = 5kW; bơm tuần hoàn nước lạnh công suất 25m3/h, Pđm = 4kW. Bơm đẩy CIP công suất 20m3/h, Pđm = 3kW; bơm CIP



hồi công suất 20m3/h, Pđm = 3kW, bơm định lượng men công suất 500l/h, Pđm = 0,5kW. Bốn gầu tải: công suất động cơ 0,8kW Hệ thống xích tải các động cơ kéo công suất từ 1 – 3 KW Vít tải đẩy bã malt công suất 8m3/h, Pđm = 7,5KW Vít tải chuyển bột gạo công suất 7,5kW

3. Xác định các thông số của hệ thống điện Tổng phụ tải của nhà máy: ∑P = ∑Pcs + ∑Psx = 44,0 + 340,7 = 384,7(KW) Công suất tiêu thụ trung bình (phụ tải tính toán) của nhà máy: Ptt = Ksx × ∑Psx + Kcs × ∑Pcs Ksx: Hệ số sản xuất Ksx = 0,6 Kcs: Hệ số chiếu sáng Kcs = 0,9 Ptt = Ksx × ∑Psx + Kcs × ∑Pcs= 0,6 × 340,7 + 0,9 × 44,0 = 244,0(KW) Hệ số công suất:

cosφ = 2 2

tt

tt ph

PP Q+

Qph: Công suất phản kháng của các thiết bị tiêu thụ (KW) Qph = Ptt × tgφ Giả sử hệ số công suất ban đầu cosφ1 = 0,7 (khi đó tgφ1 = 1,020) Để nâng cao hệ số công suất tới cosφ2 = 0,95 (khi đó tgφ2 = 0,329) là hệ số công suất thông thường của các máy phát điện thì trong mạch phải mắc thêm tụ điện có dung lượng bù bằng: Qph = Ptt × (tgφ1 – tgφ2) = 244,0 × (1,020 – 0,329) = 168,6(KW) Công suất biểu kiến của máy biến áp:

S = 2 2tt phP Q+ = 22 6,1680,244 + = 296,6(KVA)

Chọn máy biến áp có công suất biểu kiến 400KVA, hạ điện áp của mạng lưới 15KV xuống 0,4KV. Chọn máy phát điện có công suất 400KVA, điện áp định mức 400V.

4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm a. Điện năng thắp sáng hàng năm

Acs = ∑Pcs × Tcs × Kcs (KWh) Kcs = 0,9 Hệ số thắp sáng đồng thời



∑Pcs: Tổng công suất chiếu sáng (KW) Tcs: Thời gian chiếu sáng trong năm (h) Một năm làm việc 12 tháng, mỗi tháng làm việc 25 ngày, mỗi ngày thắp sáng 14 giờ thì: Tcs = 12 × 25 × 14 = 4200(h) Ta có: Acs = ∑Pcs × Tcs × Kcs = 44,0 × 4200 × 0,9 = 166320(KWh)

b. Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm Asx = ∑Psx × Tsx × Ksx (KWh) Ksx = 0,6 Hệ số làm việc đồng thời ∑Psx: Tổng công suất điện tiêu thụ cho sản xuất (KW) Tsx: Thời gian sản xuất trong năm (h) Một năm làm việc 12 tháng, mỗi tháng làm việc 25 ngày, mỗi ngày làm việc cả 3 ca là 24h thì: Tsx = 12 × 25 × 24 = 7200(h) Asx = ∑Psx × Tsx × Ksx = 340,7 × 7200 × 0,6 = 1471824(KWh)

c. Điện năng tiêu thụ cả năm

A = cs sxA Aη+ (KWh)

Coi tổn thất điện năng trên mạng hạ áp là 5% thì η = 0,95

A = cs sxA Aη+ =

95,01471824166320 + = 1724362(KWh)



Phần VI: Tính toán và thiết kế về xây dựng của nhà máy

A. Phân tích và lựa chọn địa điểm xây dựng Căn cứ vào mục đích thiết kế nhà máy bia năng suất 25 triệu lít/năm em

lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong khu công nghiệp Quang Minh thuộc tỉnh Vĩnh Phúc. Chọn khu đất xây dựng nhà máy là khu đất hình vuông, có kích thước 160m × 160m, diện tích 2,56ha.

Khu công nghiệp Quang Minh là khu công nghiệp tập trung có diện tích rộng tổng diện tích lên tới 850 ha. Khu công nghiệp này mới được qui hoạch xây dựng, giai đoạn đầu 345 ha, giai đoạn 2 tăng thêm 402 ha và giai đoạn 3 sẽ tăng thêm 100 ha. Tỉnh Vĩnh Phúc đang kêu gọi đầu tư cho khu công nghiệp vào các dự án: sản xuất phụ tùng cơ khí, điện tử, điện lạnh, trang thiết bị nội thất, sản xuất chế biến lương thực thực phẩm… và tại đây đã có một số nhà máy sản xuất và chế biến thực phẩm được xây dựng trong đó đã có một số nhà máy đi vào hoạt động. Do đó việc xây dựng nhà máy bia ở đây là phù hợp với qui hoạch cụm kinh tế công nghiệp đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt.

Về mặt giao thông đây là nơi giao nhau giữa đường cao tốc Bắc Thăng Long – Nội Bài và tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai. Khu công nghiệp nằm ngay cạnh đường cao tốc Bắc Thăng Long – Nội Bài, cách sân bay Nội Bài 5 km và cách trung tâm thành phố Hà Nội 20 km. Trong khu công có ga đường sắt tuyến Hà Nội – Lào Cai. Bên cạnh đó còn có các tuyến giao thông quan trọng như quốc lộ 18, quốc lộ 2. Theo quốc lộ 18 thì khu công nghiệp này cách cảng Hải Phòng và cảng Cái Lân (Quảng Ninh) khoảng 150 km. Như vậy vị trí đặt nhà máy sẽ rất thuận lợi về mặt giao thông.

Sự thuận lợi về mặt giao thông cũng sẽ đảm bảo thông suốt cho sự vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu từ các nguồn cung cấp cho hoạt động sản xuất của nhà máy. Nguồn điện năng của nhà máy sử dụng lấy từ mạng lưới điện quốc gia cung cấp cho cả khu công nghiệp đảm bảo ổn định. Với nền địa chất và mạch nước ngầm ổn định nhà máy có thể sử dụng nguồn nước từ hệ thống giếng khoan và xử lý để đạt yêu cầu công nghệ.

Trong khu công nghiệp này và các khu công nghiệp gần đó như khu công nghiệp Bắc Thăng Long, khu công nghiệp Nội Bài đã có một số công ty nhà máy trong lĩnh vực xây lắp và vật liệu xây dựng hoạt động nên nhà máy mới



xây dựng sẽ rất thuận lợi trong việc lựa chọn nhà cung cấp vật liệu cũng như thực hiện vận chuyển lắp đặt nhà xưởng, máy móc thiết bị.

Các khu dân cư xung quanh, hay rộng hơn là các tỉnh thành lân cận, đặc biệt là khoảng cách không xa tới trung tâm thành phố Hà Nội cùng với sự thuận lợi về mặt giao thông sẽ đảm bảo thị trường phân phối, tiêu thụ cho sản phẩm của nhà máy. Điều này cũng sẽ đảm bảo nguồn nhân công kể cả những lao động có tay nghề hay những chuyên gia có trình độ cao cho công tác giám sát vận hành khi nhà máy đi vào hoạt động.

Như vậy địa điểm lựa chọn đã thỏa mãn các yêu câu chung đối với một nhà máy công nghiệp.

Đối với yêu cầu về kỹ thuật xây dựng: Khu vực này là giáp ranh giữa tỉnh Vĩnh Phúc và thành phố Hà Nội, nằm ở vị trí trung tâm của Đồng bằng sông Hồng có khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, phân hóa theo mùa rõ rệt, ít chịu ảnh hưởng của gió bão. Hướng gió chủ đạo ở đây là gió Đông Nam đem hơi nước từ biển vào nên nhà thiết kế quay mặt chính ra hướng Đông Nam. Nơi đây có địa hình tương đối bằng phẳng, cao ráo, nền đất tự nhiên là đất sét pha cát, có cường độ chịu lực 2,0 kg/cm2, điều kiện thủy văn và nền địa chất ổn định không thuộc miền đứt gãy hay chịu tác động của núi lửa, khu vực này cũng không có các mỏ khoáng sản hay mỏ khí thiên nhiên. Những điều này đã đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật xây dựng của nhà máy. Đối với yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp: Nhà máy đặt trong khu vực qui hoạch của khu công nghiệp nên đã được cách ly tránh gây tác động trực tiếp đến khu dân cư, các công trình công cộng hay các di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh trong diện được bảo tồn. Tuy nhiên để bảo vệ môi trường sinh thái và phát triển bền vững nước thải trong quá trình sản xuất của nhà máy không được thải trực tiếp ra môi trường xung quanh. Yêu cầu này có thể được thỏa mãn với thiết kế cho nhà máy một trạm xử lý nước thải, và nước thải của nhà máy sau khi qua xử lý để giảm mức độ ô nhiễm, đạt tiêu chuẩn của nước thải loại B mới được đổ vào hệ thống thoát nước thải chung của khu công nghiệp.



B. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy Căn cứ vào sơ đồ dây chuyền công nghệ em xây dựng sơ đồ công nghệ khối tổng thể nhà máy

Kho nguyên liệu

Nghiền nguyên liệu

Nấu

Lên men Bộ phận cấp men

Chiết chai, chiết bock

Lọc và tàng trữ bia

Kho tàng trữ sản phẩm

Hệ thống lạnh

Khu xử lý nước thải

Lò hơi

Bộ phận thu hồi CO2

Trạm điện

Trạm xử lý nước cấp

Chai, bock tái sử dụng

Nhập nguyên liệu

Xuất sản phẩm

Phụ phẩm

Than



I. Tính toán các hạng mục công trình

1. Khu vực sản xuất a. Nhà sản xuất chính

Các thiết bị chính trong nhà sản xuất chính: TT Tên thiết bị Kích thước Số lượng 1 Nồi hồ hóa D = 2,4m; H = 4,08m 1 2 Nồi đường hóa D = 3,6m; H = 4,26m 1 3 Thùng lọc đáy bằng D = 3,8m; H = 4,29m 1 4 Nồi nấu hoa D = 4,0m; H = 4,32m 1 5 Thùng trung gian D = 3,8m; H = 4,29m 1 6 Thùng lắng xoáy D = 3,41m; H = 4,26m 1 7 Thiết bị lạnh nhanh 2,0m × 0,7m × 1,6m 1 8 Thùng nước nấu D = 4,0m; H = 6,28m 2 9 Thùng CIP nấu D = 1,41m; H = 2,88m 3 10 Máy nghiền malt ướt 1,0m × 0,8m × 3,2m 1 11 Máy nghiền gạo 1,8m × 1,6m × 1,65m 1 12 Gầu tải R = 0,5m; H = 2 – 4m 4 13 Thùng nhân men cấp I D = 1,8m; H = 4,1m 1 14 Thùng nhân men cấp II D = 2,4m; H = 5,4m 1 15 Thùng men sữa D = 1,8m; H = 4,57m 1 16 Thùng hoạt hóa men D = 1,2m; H = 2,54m 1 17 Thùng CIP lạnh D = 2,21m; H = 4,24m 3 18 Tank tàng trữ D = 3,2m; H = 5,6m 4 19 Thùng nước đá D = 3,8m; H = 5,96m 1

Trong nhà sản xuất chính các thiết bị được sắp xếp theo dây chuyền sản xuất. Dựa theo kích thước các thiết bị và yêu cầu thao tác vận hành chọn kích thước nhà sản xuất chính: Chiều dài: 36(m) Chiều rộng: 24(m) Chiều cao: 7,2(m) Diện tích: S = 24 × 36 = 864(m2)



b. Khu tank lên men Tổng số có 24 tank lên men, đường kính mỗi tank D = 4,6m. Các tank lên men được đặt ngoài trời trên các giàn đỡ bằng bê tông cốt thép. Kích thước khu tank lên men: Chiều dài: 36(m) Chiều rộng: 24(m) Diện tích: S = 24 × 36 = 864(m2)

c. Nhà hoàn thiện sản phẩm

Ở nhà hoàn thiện sản phẩm bố trí dây chuyền chiết chai và chiết bock, nên cần nhiều diện tích cho lắp đặt dây chuyền và thao tác vận hành. Bố trí dây chuyền chiết chai thành một vòng khép kín, còn các thiết bị rửa bock và chiết bock đặt ở một góc của nhà hoàn thiện. Vị trí của các máy rửa chai, rửa két, rửa bock gần với bãi vỏ chai; đầu ra của sản phẩm nằm ở phía gần với kho thành phẩm để thuận tiện trong việc nhập và xuất hàng. Thiết kế nhà một tầng, một nhịp, kết cấu khung thép, tường xây bằng gạch, mái lợp tôn có lớp cách nhiệt và phản quang. Kích thước của nhà hoàn thiện: Chiều dài: 36(m) Chiều rộng: 30(m) Chiều cao: 5,4(m) Diện tích: S = 30 × 36 = 1080(m2)

2. Kho tàng a. Kho chứa nguyên liệu

Nhà máy cần dự trữ nguyên liệu cho 1 tháng sản xuất tức là khoảng 25 ngày. Nguyên liệu được đặt trên các kệ kê và được vận chuyển bằng xe đẩy. Tính diện tích kho chứa: Lượng nguyên liệu cần sử dụng trong một ngày là: 16,62 tấn malt và 4,16 tấn gạo. Nguyên liệu mua về được đóng bao 50kg. Dung trọng của malt vào khoảng 530 – 560 g/l, tức một bao 50 kg malt có thể tích vào khoảng: 92 lít. Dung trọng của gạo vào khoảng 660 – 700 g/l, tức một bao 50 kg gạo có thể tích vào khoảng 74 lít. Diện tích chiếm chỗ trung bình của mỗi bao (cả gạo và



malt) vào khoảng 0,3m2, chiều dày trung bình của mỗi lớp bao vào khoảng 30 cm. Nguyên liệu trong kho dùng cho cả tháng là: Malt: 25 × 16620/50 = 8310(bao) Gạo: 25 × 4160/50 = 2080(bao) Sau khi nhập kho nguyên liệu được xếp theo từng chồng khoảng 15 lớp. Số bao mỗi lớp là: (8310 + 2080)/15 = 693(bao). Diện tích vùng chứa nguyên liệu vào khoảng: 693 × 0,3 = 208(m2). Khoảng cách giữa các chồng bao và diện tích thao tác chiếm khoảng 70% diện tích kho, diện tích kho cần đạt khoảng: 208/0,7 = 297(m2) Chiều cao kho cần đạt 4,7m. Thiết kế nhà một tầng, một nhịp, kết cấu khung thép, tường xây bằng gạch, mái lợp tôn. Kích thước nhà: Chiều dài: 24(m) Chiều rộng: 15(m) Chiều cao: 5,4(m) Diện tích: S = 15 × 24 = 360(m2)

b. Kho chứa thành phẩm Do bia thành phẩm được xuất kho đưa ra thị trường ngay nên trong kho chỉ chứa số lượng bock của 1 ngày sản xuất và số lượng két của 2 ngày sản xuất. Số bock sử dụng là: 2000 bock 50l/ngày Tổng số bock chứa trong kho là 2000 bock. Trong kho bock xếp thành 3 lớp, mỗi lớp 667 bock, chia thành 20 hàng, mỗi hàng khoảng 34 bock. Mỗi bock loại 50 lít có đường kính 600mm. Nên diện tích khu vực xếp bock vào khoảng: 20 × 0,6(m) × 34 × 0,6(m) = 245(m2) Số chai sử dụng là: 222223 chai 450ml/ngày Chai được xếp vào két, mỗi két 20 chai. Kích thước két: 0,4m × 0,3m × 0,25m. Tổng số két sử dụng là: 11112 két/ngày. Kho chứa lượng két trong 2 ngày, tổng số két chứa trong kho là: 22224 két. Két được xếp chồng khoảng 15 lớp. Mỗi lớp 1482 két, chia 30 hàng, mỗi hàng 50két. Diện tích khu vực xếp két vào khoảng: 30 × 0,4(m) × 50 × 0,3(m) = 180(m2)



Tổng diện tích khu vực xếp két và xếp bock là: 245 + 180 = 425(m2) Diện tích thao tác bằng 70% diện tích kho, tổng diện tích kho cần đạt khoảng: 425/0,7 = 607(m2) Chiều cao kho cần đạt 4,5m. Thiết kế nhà một tầng, một nhịp, kết cấu khung thép, tường xây bằng gạch, mái lợp tôn. Kích thước nhà: Chiều dài: 42(m) Chiều rộng: 15(m) Chiều cao: 5,4(m) Diện tích: S = 15 × 42 = 630(m2)

3. Các phân xưởng phụ trợ sản xuất Các nhà phụ đều có thể sử dụng kết cấu khung zamil steel để giảm tải trọng nền móng cũng như đảm bảo tính cơ động.

a. Trạm biến áp Kích thước: dài 12m, rộng 6m. Diện tích: S = 6 × 12 = 72(m2)

b. Xưởng cơ điện

Kích thước: dài 18m, rộng 12m. Diện tích: S = 12 × 18 = 216(m2)

c. Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén

Kích thước: dài 18m, rộng 12m. Diện tích: S = 12 × 18 = 216(m2)

d. Phân xưởng hơi Phân xưởng hơi bao gồm nhà đặt lò hơi và bãi than. * Nhà nấu hơi: Kích thước: dài 12m, rộng 9m. Diện tích: S = 9 × 12 = 108(m2) * Bãi than: Kích thước: dài 9m, rộng 9m. Diện tích: S = 9 × 9 = 81(m2)



e. Khu xử lý nước cấp Bao gồm trạm bơm với các bể lọc, cột lọc bể chứa nước sạch và tháp lọc nước để phục vụ cho toàn nhà máy. Kích thước: dài 18m, rộng 12m. Diện tích: S = 12 × 18 = 216(m2)

g. Khu xử lý nước thải Kích thước: dài 24m, rộng 12m. Diện tích: S = 12 × 24 = 288(m2)

h. Bãi vỏ chai Kích thước: dài 20m, rộng 12m, diện tích S = 12 × 20 = 240(m2).

4. Các công trình khác a. Nhà hành chính

Nhà hành chính được xây dựng gồm các phòng sau: + Phòng giám đốc : 18(m2)

+ Phòng phó giám đốc phụ trách kỹ thuật: 18(m2) + Phòng phó giám đốc phụ trách kinh doanh: 18(m2) + Phòng kế toán tài vụ (3 người): 3 × 3,5 = 10,5(m2)

+ Phòng kế hoạch (3 người): 3 × 3,5 = 10,5(m2)

+ Phòng công đoàn (3 người): 3 × 3,5 = 10,5(m2) + Phòng vật tư (2 người): 2 × 3,5 = 7(m2) + Phòng kỹ thuật và KCS (6 người): 6 × 9 = 54(m2) + Phòng họp 30(m2) + Phòng khách 30(m2)

+ Nhà vệ sinh(2 phòng): 2 × 3 = 7(m2)

Tổng diện tích các phòng ban: 206,5(m2) Ngoài ra còn có hành lang rộng 2m chạy dọc nhà và cầu thang rộng 2m bố trí giữa nhà. Thiết kế nhà hành chính 2 tầng, mỗi tầng cao 3,5m. Kích thước nhà: dài 18m, rộng 8m, diện tích S = 8 × 18 = 144(m2).

b. Nhà giới thiệu sản phẩm Kích thước nhà: dài 32m, rộng 8m, diện tích nhà: S = 8 × 32 = 256(m2).



c. Hội trường Tính cho toàn bộ cán bộ, công nhân của nhà máy (khoảng 200 người) cần diện tích khoảng: 200 × 0,7 = 140(m2). Kích thước nhà: dài 18m, rộng 8m, diện tích S = 8 × 18 = 144(m2).

d. Nhà ăn, căng tin

Tính cho 1/3 số công nhân + số cán bộ (khoảng 80 người) cần diện tích khoảng: 80 × 2,25 = 180(m2). Kích thước nhà: dài 24m, rộng 8m, diện tích: S = 8 × 24 = 192(m2).

e. Gara ô tô Nhà máy có các ôtô sau: + Ôtô phục vụ việc giao dịch và đi lại của ban giám đốc 2 chiếc. + Ôtô chở sản phẩm và chở nguyên liệu 4 chiếc. Kích thước gara: dài 24m, rộng 12m, diện tích S = 12 × 24 = 288(m2).

g. Nhà để xe của nhân viên Tính cho 1/3 số công nhân + số cán bộ (khoảng 80 người) trong đó 75% đi xe máy (khoảng 60 người) và 25% đi xe đạp (khoảng 20 người). Diện tích cần là: 60 × 2,25 + 20 × 0,9 = 153(m2). Kích thước nhà để xe: dài 24m, rộng 8m, diện tích S = 8 × 24 = 192(m2).

h. Phòng bảo vệ Nhà máy có hai cổng vì vậy cần hai phòng bảo vệ. Kích thước: dài 6m, rộng 4m. Diện tích mỗi nhà: S = 4 × 6 = 24(m2).

i. Nhà vệ sinh Công trình vệ sinh phục vụ sản xuất tính cho một ca sản xuất (khoảng 70 người). Kích thước nhà: dài 6m, rộng 4m, diện tích S = 4 × 6 = 24(m2)



Bảng tổng hợp các công trình xây dựng TT Tên công trình Số lượng Kích thước

(m × m) Diện tích

(m2) 1 Nhà sản xuất chính 1 24 × 36 864 2 Khu tank lên men 1 24 × 36 864 3 Nhà hoàn thiện 1 30 × 36 1080 4 Kho nguyên liệu 1 15 × 24 360 5 Kho thành phẩm 1 15 × 42 630 6 Bãi vỏ chai 1 12 × 20 240 7 Trạm biến áp 1 6 × 12 72 8 Xưởng cơ điện 1 12 × 18 216 9 Nhà lạnh, thu CO2 1 12 × 18 216 10 Nhà nấu hơi 1 9 × 12 108 11 Bãi than 1 9 × 9 81 12 Khu xử lý nước cấp 1 12 × 18 216 13 Khu xử lý nước thải 1 12 × 24 288 14 Nhà hành chính 1 8 × 18 144 15 Nhà giới thiệu sản phẩm 1 8 × 28 224 16 Hội trường 1 8 × 18 180 17 Nhà ăn – căng tin 1 8 × 24 192 18 Gara ô tô 1 12 ×24 288 19 Nhà để xe của nhân viên 1 8 × 24 192 20 Phòng bảo vệ 2 4 × 6 48 21 Nhà vệ sinh 1 4 × 6 24

Tổng diện tích xây dựng 6527



II. Bố trí các hạng mục công trình Ở đây em lựa chọn bố trí mặt bằng nhà máy theo phương pháp phân vùng.

Khu vực sản xuất chính bố trí ở trung tâm nhà máy bao gồm nhà sản xuất chính, khu tank lên men ngoài trời và nhà hoàn thiện. Kho nguyên liệu cũng được đặt trong khu vực này để đảm bảo thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu sang khu vực sản xuất. Các phân xưởng phụ trợ bố trí ở khu vực bên cạnh khu vực sản xuất chính phía trong nhà máy. Đặc biệt các phân xưởng sản xuất dễ cháy nổ, độc hại như lò hơi, trạm xử lý nước thải bố trí ở góc trong cùng cuối hướng gió chủ đạo để đảm bảo an toàn trong sản xuất. Khu vực hành chính bố trí ở mặt tiền nhà máy, trồng nhiều cây xanh để tạo không khí làm việc dễ chịu và cảnh quan đẹp. Trong đó nhà giới thiệu sản phẩm đặt ở vị trí tiếp giáp với 2 trục giao bên ngoài nhà máy để thuận tiện cho việc bán và giới thiệu sản phẩm. Các nhà thuộc khu vực hành chính và khu vực sản xuất chính được thiết kế quay chiều dài nhà theo hướng nam để đón gió mát chủ đạo. Xung quanh nhà máy trồng nhiều cây xanh cách ly với bên ngoài đặc biệt là phía tiếp giáp với đường giao thông bên ngoài nhà máy.

Trong nhà máy xây dựng hệ thống đường giao thông cách ly giữa các khu vực sản xuất và đường giao thông giữa các phân xưởng trong khu vực sản xuất chính. Đường giao thông chính được thiết kế chạy thành vòng trong nhà máy và thông với 2 cổng ra các trục giao thông phía ngoài nhà máy đảm bảo yêu cầu cứu hoả khi xảy ra sự cố trong quá trình vận hành nhà máy.



III. Tính toán và đánh giá các thông số xây dựng Tổng diện tích chiếm đất xây dựng của các công trình: A = 6206(m2) Diện tích kho và sân bãi lộ thiên: B = 321(m2) Diện tích chiếm đất của các công trình kỹ thuật: C = C1 + C2 + C3 = 1300 + 1500 + 7800 = 10600(m2)

Diện tích của hè rãnh: C1 = 1300(m2) Diện tích của vỉa hè: C2 = 1500(m2) Diện tích của lòng đường: C3 = 7800(m2)

Tổng diện tích xây dựng: Sxd = A + B = 6206 + 321 = 6527(m2) Tổng diện tích sử dụng: Ssd = A + B + C = 6206 + 321 + 10600 = 17127(m2) Tổng diện tích nhà máy: S = 160 × 160 = 25600(m2)

Hệ số xây dựng: Kxd = S

BA + × 100% = 256006527 × 100% = 25,5%

Hệ số sử dụng: Ksd = S

CBA ++ × 100% = 2560017127 × 100% = 66,9%

Các hệ số xây dựng cho thấy thiết kế nhà máy là phù hợp với tiêu chuẩn của một nhà máy công nghiệp sản xuất thực phẩm.



IV. Thiết kế phân xưởng sản xuất chính

1. Đặc điểm và cách bố trí các thiết bị trong phân xưởng sản xuất chính Phân xưởng sản xuất chính là phân xưởng tập trung nhiều bộ phận sản xuất quan trọng của nhà máy bia. Giữa các bộ phận sản xuất của phân xưởng vừa có tính độc lập lại vừa có liên hệ qua lại với nhau nên bố trí các thiết bị trong phân xưởng theo từng tổ dựa theo quy trình sản xuất. Các tổ sản xuất trong phân xưởng sản xuất chính: * Tổ nghiền: Bao gồm các thiết bị cân, gầu tải và các máy nghiền. Đặc điểm sản xuất của tổ nghiền là phát sinh tiếng ồn và tạo nhiều bụi do đó tổ nghiền được đặt ở một góc của phân xưởng sản xuất chính, có tường ngăn để tránh bụi. Vị trí đặt tổ nghiền gần với kho nguyên liệu để thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu trong hoạt động sản xuất. * Tổ nấu: Bao gồm các thiết bị chính là nồi hồ hóa, nồi đường hóa, thùng lọc đáy bằng, nồi nấu hoa và thùng lắng xoáy. Do yêu cầu vận hành sản xuất và căn cứ vào kích thước các thiết bị nên thiết kế sàn thao tác cho các nồi nấu thấp hơn nắp các nồi nấu khoảng 75cm. Trong quá trình sản xuất nguyên liệu chính là malt và gạo sẽ qua chế biến ở tổ nghiền rồi mới được đưa sang tổ nấu nên vị trí đặt tổ nấu sát với tổ nghiền. Phòng điều khiển quá trình nấu được đặt ngay trên sàn thao tác để thuận tiện cho vận hành sản xuất. Ngoài các nồi nấu còn có các thùng nước, các thùng CIP nấu đặt ở một góc gần với tổ nấu để thực hiện cấp nước, CIP cho các nồi nấu. * Các thiết bị nhân men, rửa men, hoạt hóa men và hệ thống CIP lạnh được bố trí thành một tổ hợp gần các thùng nước. Phòng hóa nghiệm được thiết kế ở góc phân xưởng sản xuất chính, ở đây có phòng thí nghiệm thực hiện việc bảo quản men giống và nhân men trong phòng thí nghiệm. * Hệ thống làm lạnh bia, lọc bia và tàng trữ bia được bố trí thành một tổ hợp khác ở cạnh phòng hóa nghiệm.

2. Thiết kế xây dựng phân xưởng sản xuất chính

Phân xưởng sản xuất chính thiết kế thành một nhà một tầng, một nhịp, sử dụng kết cấu khung thép.



Kích thước nhà: Chiều dài 36m Chiều rộng 24m Chiều cao nhà 7,2m Diện tích 24 × 36 = 864(m2) Nhịp nhà L = 24m Bước cột B = 6m Kích thước cột: 320 × 220 (mm) Tường bao xây bằng gạch dày 220mm, cửa sổ và cửa ra vào rộng 3,6m. Kết cấu chịu lực mái: giàn thép Mái che bằng tôn, phía dưới có lớp xốp cách nhiệt và lớp phản quang để tăng độ chiếu sáng. Sàn lát gạch men dày 20mm, phía dưới có lớp bê tông gạch vỡ dày 100mm. Tổ nghiền diện tích 106m2, bao che bằng tường gạch. Tổ nấu có sàn thao tác bằng thép đặt trên hệ thống dầm cột thép cao 3m. Sàn thao tác được thiết kế cầu thang lên xuống bằng thép rộng 1,1m. Sàn và cầu thang được thiết kế tay vịn thép cao 80cm. Phòng điều khiển quá trình nấu đặt trên sàn thao tác, được bao che bằng khung nhôm kính, diện tích 13,6m2. Phòng hóa nghiệm diện tích 36m2, được bao che bằng khung nhôm kính.



Phần VII: Tính toán kinh tế

A. Phân tích thị trường Đồng bằng Sông Hồng là khu vực đông dân cư nhưng phân bố không đều. Dân cư tập trung đông ở các trung tâm hành chính, kinh tế, văn hoá lớn như thành phố Hà Nội và các tỉnh xung quanh, một bộ phận lớn dân cư cũng phân bố rải rác gần các trục đường giao thông chính, còn lại một bộ phận nhỏ dân cư sống phân tán. Nhà máy bia được xây dựng nằm trong khu công nghiệp Quang Minh là vị trí giáp ranh giữa tỉnh Vĩnh Phúc và thành phố Hà Nội. Nơi đây có hệ thống giao thông đường bộ thuận lợi và cách không xa trung tâm thành phố Hà Nội, là một trung tâm thương mại lớn của miền Bắc với dân số trên 4 triệu người và có mức sống trung bình vào loại cao trong cả nước nên nhu cầu tiêu thụ bia ở khu vực này là rất lớn và còn tăng mạnh trong tương lai không xa. Hiện tại trên thị trường Việt Nam có sản phẩm bia của rất nhiều hãng trong đó có cả các sản phẩm bia mang thương hiệu ngoại. Trước hết nói về các sản phẩm bia trong nước thì mới chỉ có Công ty rượu bia và nước giải khát Hà Nội ở miền Bắc và Công ty bia Sài Gòn ở miền Nam là có qui mô khá lớn và thương hiệu uy tín nhưng vẫn chưa đủ đáp ứng được nhu cầu và chiếm lĩnh được thị trường. Còn phần lớn các cơ sở sản xuất bia của nước ta có qui mô sản xuất nhỏ lẻ phân tán và chủ yếu phục vụ nhu cầu tại địa phương và cũng chưa tạo được chỗ đứng vững chắc với lòng tin của người tiêu dùng. Bên cạnh đó là các sản phẩm bia mang thương hiệu ngoại, tuy nhiên các sản phẩm bia ngoại do giá thành cao và hương vị chưa hẳn đã lôi cuốn hơn tất cả các sản phẩm bia mang thương hiệu Việt nên chỉ tiêu thụ được ở một bộ phận nhỏ dân cư có thu nhập cao và qui mô sản xuất chưa cao. Từ những phân tích ở trên cho thấy đồng bằng Sông Hồng là một thị trường đầy tiềm năng cho sản phẩm bia. Nhà máy bia được thiết kế với năng suất 25 triệu lít/năm trong đó sản xuất 20 triệu lít bia chai và 5 triệu lít bia hơi. Sản phẩm bia được sản xuất ở đây là loại bia vàng chất lượng cao, đây là loại bia được rất nhiều người ưa chuộng, và với giá thành không quá cao sẽ đảm bảo đáp ứng được yêu cầu và khả năng kinh tế của người tiêu dùng. Sản phẩm bia của nhà máy sẽ đáp ứng nhu cầu tại địa phương và có thể chiếm lĩnh thị trường bia của các tỉnh lân cận trên toàn miền Bắc.



B. Tính các chỉ tiêu dự án đầu tư I. Nhu cầu vốn đầu tư

1. Vốn lưu động a. Tiền lương

Nhân lực của nhà máy: TT Bộ phận Định mức lao

động Số ca/ngày Số công nhân

1 Tổ nghiền 2 3 6 2 Tổ nấu 3 3 9 3 Lên men 3 3 9 4 Lọc bia + bão hoà CO2 2 3 6 5 Rửa bock 2 2 4 6 Chiết bock 2 2 4 7 Rửa chai 4 2 8 8 Kiểm tra soi chai 1 2 2 9 Chiết chai 2 2 4 10 Kiểm tra 1 2 2 11 Thanh trùng 1 2 2 12 Dán nhãn 2 2 4 13 Kiểm tra 1 2 2 14 Vận chuyển bock, két 4 2 8 15 Phòng thí nghiệm 2 2 4 16 KCS 2 3 6 17 Xử lý nước 2 3 6 18 Lò hơi 4 3 12 19 Nhà cấp lạnh, khí nén,

thu CO2

3 3 9

20 Sửa chữa điện, cơ khí 2 3 6 21 Trạm biến áp 1 3 3 22 Xử lý nước thải 2 23 Lái xe 10 24 Bảo vệ 4 3 12



25 Thủ kho 2 2 4 26 Giới thiệu sản phẩm 3 2 6 27 Vệ sinh 2 3 6 28 Nấu ăn 3 3 9 29 Y tế 1 3 3 30 Ban giám đốc 3 1 3 31 Đảng uỷ công đoàn 2 2 2 32 Kế toán 2 2 4 33 Tổ chức hành chính 2 2 4 34 Quản đốc 5 35 Tổng số lao động 186

Trong đó: Bộ phận sản xuất: 143 Cán bộ trực tiếp quản lý sản xuất: 5 người Nhân viên bán hàng: 6 người Nhân viên quản lý chung: 27 người Cán bộ quản lý doanh nghiệp: 5 người Lương trả cho cán bộ quản lý là 2 triệu đồng/người/tháng Lương trả cho nhân viên 1 triệu đồng/người/tháng

Tiền lương trả cho bộ phận sản xuất trong một năm: 12 tháng × 143 người × 1 triệu đồng/người/tháng + 19% tiền bảo hiểm = 2042,04 triệu đồng Tiền lương trả cho bộ phận trực tiếp quản lý sản xuất trong một năm: 12 tháng × 5 người × 2 triệu đồng/người/tháng + 19% tiền bảo hiểm = 142,8 triệu đồng Tiền lương trả cho bộ phận bán hàng trong một năm: 12 tháng × 6 người × 1 triệu đồng/người/tháng + 19% tiền bảo hiểm = 85,68 triệu đồng Tiền lương trả cho bộ phận quản lý chung trong một năm: 12 tháng × (27 người × 1 triệu đồng/người/tháng + 5 người × 2 triệu đồng/người/tháng) + 19% tiền bảo hiểm = 528,36 triệu đồng Tổng chi phí để trả lương cho cả doanh nghiệp là: 2042,04 + 142,8 + 85,68 + 528,36 = 2798,88 (triệu đồng/năm)



b. Chi phí nhiên liệu, năng lượng Trong một năm nhà máy tiêu thụ điện năng vào khoảng 1724362KWh, và tiêu thụ than vào khoảng 4201 tấn. 1KWh điện giá 984,5 đồng VN 1 kg than giá 1342 đồng VN Bảng chi phí nhiên liệu, năng lượng của nhà máy trong một năm TT Tên Số lượng Đơn giá Thành tiền 1 Điện năng 1724362

(KWh/năm) 984,5

(đồng/KWh) 1.697.634.389

(đồng/năm) 2 Than 4201000

(kg/năm) 342 (đồng/kg) 5.637.742.000

(đồng/năm) 3 Tổng chi phí nhiên liệu, năng lượng 7.335.376.389

(đồng/năm) Trong những năm đầu nhà máy chỉ hoạt động bằng 80% năng suất nên chi phí nhiên liệu năng lượng một năm là: 5.868.301.111,2 đồng/năm. c. Chi phí marketing: 4000 triệu đồng Tổng vốn lưu động của nhà máy: Vlưu động = 2798,88 + 7335,376 + 4000 = 14134,256 (triệu đồng)

2. Vốn cố định Vốn cố định bao gồm vốn đầu tư xây dựng nhà xưởng, sân bãi, đường giao thông, tường bao quanh nhà máy và vốn đầu tư mua sắm dây chuyền thiết bị.

a. Vốn đầu tư cho xây dựng * Tiền thuê mặt bằng: Tổng diện tích mặt bằng nhà máy là 25600m2

Chi phí thuê mặt bằng: 50.000 đồng VN/m2/20 năm Tổng chi phí thuê mặt bằng: 50.000 × 25600 = 1.280.000.000 (đồng) * Vốn đầu tư xây dựng các hạng mục công trình trong nhà máy được tính theo giá chung trên thị trường xây dựng: Đơn giá cho nhà bao che khung thép mái tôn: 1,2 triệu đồng/m2 Đơn giá cho nhà để xe bến bãi: 400 nghìn đồng/m2

Đơn giá cho nhà hành chính, hội trường: 2 triệu đồng/m2



Bảng chi phí xây dựng các hạng mục công trình TT Tên công trình Diện tích

(m2) Đơn giá (đồng)

Thành tiền (triệu đồng)

1 Nhà sản xuất chính 864 1200000 1036,8 2 Khu tank lên men 864 1200000 1036,8 3 Nhà hoàn thiện 1080 1200000 1296 4 Kho nguyên liệu 360 1200000 432 5 Kho thành phẩm 630 1200000 756 6 Bãi vỏ chai 240 400000 96 7 Trạm biến áp 72 1200000 86,4 8 Xưởng cơ điện 216 1200000 259,2 9 Nhà lạnh, thu CO2 216 1200000 259,2 10 Nhà nấu hơi 108 1200000 129,6 11 Bãi than 81 400000 32,4 12 Khu xử lý nước cấp 216 1200000 259,2 13 Khu xử lý nước thải 288 1200000 345,6 14 Nhà hành chính 144 × 2 2000000 576 15 Nhà giới thiệu sản phẩm 224 2000000 448 16 Hội trường 180 2000000 360 17 Nhà ăn – căng tin 192 2000000 384 18 Gara ô tô 288 400000 115,2 19 Nhà để xe của nhân viên 192 400000 76,8 20 Phòng bảo vệ 48 × 2 2000000 192 21 Nhà vệ sinh 24 2000000 48 22 Tổng cộng 8225,2 23 Chi phí xây dựng đường giao thông, hè rãnh

bằng 8% tổng chi phí 658,0

24 Vốn đầu tư xây dựng các hạng mục công trình 8883,2 Tổng vốn đầu tư xây dựng của nhà máy:

Vxây dựng = 1280 + 8883,2 = 10163,2 (triệu đồng)



b. Vốn đầu tư mua dây chuyền thiết bị TT Tên hệ thống thiết bị Giá

(triệu đồng) 1 Hệ thống xử lý vận chuyển nguyên liệu 1200 2 Hệ thống nấu 2700 3 Hệ thống CIP nấu 125 4 Hệ thống nước nóng lạnh 1000 5 Hệ thống nhân, bảo quản men 500 6 Các tank lên men, tank tàng trữ bia 12000 7 Hệ thống CIP lên men và CIP đường ống 180 8 Hệ thống lọc bia 600 9 Hệ thống máy rửa, rót bock 500 10 Hệ thống chiết chai 13500 11 Hệ thống lạnh 1800 12 Hệ thống thu hồi CO2 1350 13 Hệ thống khí nén 180 14 Hệ thống lò hơi 800 15 Hệ thống xử lý nước cấp 540 16 Hệ thống xử lý nước thải 900 17 Hệ thống thiết bị phòng thí nghiệm 300 18 Hệ thống trạm biến áp và máy phát điện 700 19 Hệ thống chống sét và phòng cháy chữa cháy 50 20 Thiết bị vận tải 200 21 Phí thiết kế chuyển giao hồ sơ công nghệ 135 22 Phí vận chuyển thiết bị 60 23 Phí lắp đặt thiết bị 900 24 Tổng chi phí mua sắm dây chuyền thiết bị 39720

Thuế giá trị gia tăng (VAT): 5% × 39720 = 1986 (triệu đồng) Tổng vốn đầu tư mua dây chuyền thiết bị: Vthiết bị = 39720 + 1986 = 42206 (triệu đồng)

c. Tiền đầu tư mua phương tiện vận tải Xe con 2 chiếc, đơn giá 400 triệu đồng/chiếc



Xe nâng chuyển 1,5 tấn 2 chiếc, đơn giá 300 triệu đồng/chiếc Xe tải 5 tấn 4 chiếc, đơn giá 900 triệu đồng/chiếc Tổng vốn đầu tư cho phương tiện vận tải: Vphương tiện vận tải = 2 × 400 + 2 × 300 + 4 × 900 = 5000 (triệu đồng)

d. Tiền đầu tư ban đầu để mua chai, két, bock

Tiền mua chai, két: Coi thời gian quay vòng của chai là 6 tháng, trong quý II và quý III lượng bia chai sản xuất nhiều nhất tổng sản lượng là 11 triệu lít bia chai thành phẩm. Sử dụng loại chai thuỷ tinh màu sẫm dung tích 450ml. Khi đó số lượng chai cần sử dụng là: 11.106/0,45 = 24.444.445 (chai). Đơn giá 800 đồng/vỏ chai, thì tiền mua chai là: 24.444.445 × 800 = 19.555.556.000 (đồng) Sử dụng két loại chứa được 20 chai, thì số lượng két cần sử dụng là: 24.444.445/20 = 1222223 (két). Đơn giá 6000 đồng/két, thì tiền mua két là: 1222223 × 6000 = 7.333.338.000 (đồng) Tiền mua bock: Coi thời gian quay vòng của bock là 3 tháng, trong một quý lượng bia hơi sản xuất nhiều nhất là: 2 triệu lít bia hơi thành phẩm. Sử dụng loại bock gỗ dung tích 50 lít/bock. Khi đó số lượng bock cần sử dụng là: 2.106/50 = 40000 (bock). Đơn giá 30000 đồng/bock, thì tiền mua bock là: 40000 × 30000 = 1.200.000.000 (đồng) Tổng vốn đầu tư ban đầu để mua chai, két, bock là: 19.555.556.000 + 7.333.338.000 + 1.200.000.000 = 28.088.894.000 (đồng VN) Như vậy tổng vốn cố định đầu tư cho nhà máy: Vcố định = Vxây dựng + Vthiết bị + Vphương tiện vận tải + Vmua chai, két, bock =

= 10163,2 + 42206 + 5000 + 28.088,894 = 85458,094 (triệu đồng)

e. Khấu hao tài sản cố định Khấu hao cho xây dựng: Thời gian tồn tại của nhà máy là 20 năm, vậy giá trị khấu hao cho xây dựng trong một năm là: Kxây dựng = Vxây dựng/20 = 10163,2/20 = 508,16 (triệu đồng) Khấu hao cho thiết bị:



Độ bền của dây chuyền thiết bị là 20 năm, vậy giá trị khấu hao cho thiết bị trong một năm là: Kthiết bị = Vthiết bị/20 = 42206/20 = 2125,3 (triệu đồng) Khấu hao phương tiện vận tải: Thời gian sử dụng của phương tiện vận tải là 10 năm, vậy giá trị khấu hao cho phương tiện vận tải trong một năm là: Kphương tiện vận tải = Vphương tiện vận tải/10 = 5000/10 = 500 (triệu đồng) Khấu hao chai, két, bock: Thời gian sử dụng chai, két, bock là 5 năm, giá trị khấu hao trong một năm là: Kvỏ chai, két, bock = 28.088,894/5 = 5617,779 (triệu đồng) Tổng giá trị khấu hao tài sản cố định trong một năm là: K = Kxây dựng + Kthiết bị + Kphương tiện vận tải + Kvỏ chai, két, bock = 508,16 + 2125,3 + 500 + 5617,779 = 8751,239 (triệu đồng)

3. Nguồn vốn Tổng vốn đầu tư:

Vđầu tư = Vlưu động + Vcố định = = 14134,256 + 85458,094 = 99592,350 (triệu đồng)

Nguồn vốn 100% vay ngân hàng, lãi suất 10% một năm. Tiền trả lãi hàng năm: 10% × 99592,350 = 9959,235 (triệu đồng) Giả sử sẽ trả hết vốn vay ngân hàng trong vòng 20 năm, thì chi phí vốn phải trả cho ngân hàng mỗi năm là: 99592,350/20 + 9959,235 = 14938,853(triệu đồng)



II. Tính giá thành sản phẩm

1. Chi phí vận hành a. Chi phí nguyên vật liệu

Để sản xuất được 1000 lít bia chai thành phẩm cần 166,2 kg malt, 41,6 kg gạo, 318,8 gam hoa viên và 79,7 gam cao hoa. Để sản xuất được 1000 lít bia hơi thành phẩm cần 136,0 kg malt, 34,0 kg gạo, 260,9 gam hoa viên và 65,2 gam cao hoa. Giá:

1 kg malt: 7000 đồng, 1 kg gạo: 4000 đồng, 1 kg hoa viên: 60000 đồng, 1 kg cao hoa: 200000 đồng.

Chi phí cho các nguyên liệu phụ bằng khoảng 2 – 4% tổng chi phí cho các nguyên liệu chính. Bảng chi phí nguyên liệu để sản xuất 1000 lít bia chai TT Nguyên liệu Khối lượng

(kg) Đơn giá

(đồng/kg) Thành tiền

(nghìn đồng) 1 Malt 166,2 7000 1163,4 2 Gạo 41,6 4000 166,4 3 Hoa viên 0,3188 60000 19,1 4 Cao hoa 0,0797 200000 15,9 5 Tổng chi phí nguyên liệu chính 1364,9 6 Chi phí cho nguyên liệu phụ

(bằng 4% chi phí cho nguyên liệu chính) 54,6

7 Tổng chi phí nguyên liệu 1419,5 Trong một năm sản xuất khoảng 20 triệu lít bia chai sẽ cần chi phí nguyên liệu khoảng: 1419,5 × 20000 = 28389,254 (triệu đồng). Ngoài ra trong một năm sản xuất còn phải chi khoảng 4000 triệu đồng cho nắp chai, nhãn mác. Tổng chi phí nguyên vật liệu cho 20 triệu lít bia chai là: 28389,254 + 4000 = 32389,254 (triệu đồng) Như vậy chi phí nguyên vật liệu bình quân cho bia chai là: 32389,254/20 = 1619,5 (đồng/lít). Bảng chi phí nguyên liệu để sản xuất 1000 lít bia hơi



TT Nguyên liệu Khối lượng (kg)

Đơn giá (đồng/kg)

Thành tiền (nghìn đồng)

1 Malt 136,0 7000 952,0 2 Gạo 34,0 4000 136,0 3 Hoa viên 0,2609 60000 156,5 4 Cao hoa 0,0652 200000 13,0 5 Tổng chi phí nguyên liệu chính 1116,7 6 Chi phí cho nguyên liệu phụ

(bằng khoảng 2% chi phí cho nguyên liệu chính) 22,3

7 Tổng chi phí nguyên liệu 1139,0 Chi phí nguyên liệu bình quân cho bia hơi: 1139,0 (đồng/lít). Trong một năm sản xuất khoảng 5 triệu lít bia hơi sẽ cần chi phí nguyên liệu khoảng: 1139,0 × 5000 = 5695,0 (triệu đồng). Tổng chi phí nguyên vật liệu cho 1 năm sản xuất của nhà máy: 32389,254 + 5695,0 = 38084,254 (triệu đồng) Trong 3 năm đầu nhà máy hoạt động với 80% năng suất cực đại thì chi phí nguyên liệu của nhà máy mỗi năm là: 80% × 38084,254 = 30467,403 (triệu đồng)

b. Chi phí nhân công trực tiếp Lương trả cho bộ phận trực tiếp sản xuất: 2042,04 triệu đồng/năm. Sản lượng một năm sản xuất của nhà máy là: 25 triệu lít bia. Chi phí nhân công trực tiếp tính theo một đơn vị sản phẩm là: 2042,04/25 = 81,7 (đồng/lít)

c. Chi phí sản xuất chung Chi phí nhiên liệu năng lượng: 7335,376 triệu đồng/năm, trong những năm đầu chi phí nhiên liệu, năng lượng: 5.868,301 triệu đồng/năm. Khấu hao tài sản cố định: K = 8751,239 triệu đồng/năm. Chi phí bảo dưỡng máy móc, nhà xưởng: 1000 triệu đồng/năm. Lương trả cho cán bộ quản lý trực tiếp: 142,8 triệu đồng/năm. Tổng chi phí sản xuất chung: 7335,376 + 8751,239 + 1000 + 142,8 = 17229,415 (triệu đồng/năm) Tổng chi phí sản xuất chung trong những năm đầu: 5.868,301 + 8751,239 + 1000 + 142,8 = 15762,34 (triệu đồng/năm)



Chi phí sản xuất chung tính theo một đơn vị sản phẩm là: 17229,415/25 = 689,2 (đồng/lít)

d. Chi phí tiêu thụ sản phẩm

Lương trả cho nhân viên bán hàng: 85,68 triệu đồng/năm. Chi phí marketing: 4000 triệu đồng/năm. Tổng chi phí tiêu thụ sản phẩm: 85,68 + 4000 = 4085,68 (triệu đồng/năm) Chi phí tiêu thụ tính cho một đơn vị sản phẩm: 4085,68/25 = 163,4 (đồng/lít)

e. Chi phí quản lý doanh nghiệp Lương trả cho cán bộ, nhân viên quản lý doanh nghiệp: 528,36 triệu đồng/năm. Chi phí quản lý doanh nghiệp tính cho một đơn vị sản phẩm: 528,36/25 = 21,1 (đồng/lít) Tổng chi phí vận hành nhà máy:

Ct = 38084,254 + 2042,04 + 17229,415 + 4085,68 + 528,36 = 61969,749 (triệu đồng/năm) (t > 3)

Chi phí vận hành nhà máy trong những năm đầu: Ct = 30467,403 + 2042,04 + 15762,34 + 4085,68 + 528,36 = 52894,823 (triệu đồng/năm) (t = 1; 2; 3)

2. Các khoản thu, chi khác a. Thu nhập từ việc bán các sản phẩm phụ của nhà máy

Lượng sản phẩm phụ tương ứng với một lít bia thành phẩm là: 182,5g bã malt đối với sản phẩm bia chai, 151,1g bã malt đối với sản phẩm bia hơi, 15ml sữa men.

Giá bán các sản phẩm phụ: 400 đồng/1kg bã malt, 1000 đồng/1lít sữa men.

Tiền thu được từ sản phẩm phụ đối với một đơn vị sản phẩm bia chai là: 0,1825 × 400 + 0,015 × 1000 = 88,0 (đồng/lít)

Tiền thu được từ sản phẩm phụ đối với một đơn vị sản phẩm bia hơi là: 0,1511 × 400 + 0,015 × 1000 = 75,4 (đồng/lít)



Thu nhập từ việc bán các sản phẩm phụ của nhà máy trong một năm là: 88,0 × 20000000 + 75,4 ×5000000 = 2.137.000.000 (đồng)

b. Chi phí tiền vốn

Một năm nhà máy phải trả lãi ngân hàng 9959,235 triệu đồng. Chi phí tiền vốn tính trên một đơn vị sản phẩm là: 9959,235/25 = 398,4 (đồng/lít)

3. Giá thành sản phẩm * Đối với sản phẩm bia chai: Giá thành phân xưởng (giá thành sản xuất) = = CPnguyên vật liệu + CPnhân công trực tiếp + CPsản xuất chung – TNbán sản phẩm phụ + CPtiền vốn = 1619,5 + 81,7 + 689,2 – 88,0 + 398,4 = 2700,8 (đồng/lít) Giá thành công xưởng = Giá thành sản xuất + CPquản lý doanh nghiệp

= 2700,8 + 21,1 = 2721,9 (đồng/lít) Giá thành toàn bộ (z1) = Giá thành công xưởng + CPtiêu thụ sản phẩm =

= 2721,9 + 163,4 = 2885,3 (đồng/lít) * Đối với sản phẩm bia hơi: Giá thành phân xưởng (giá thành sản xuất) = = CPnguyên vật liệu + CPnhân công trực tiếp + CPsản xuất chung – TNbán sản phẩm phụ + CPtiền vốn = 1139,0 + 81,7 + 689,2 – 75,4 + 398,4 = 2232,9 (đồng/lít) Giá thành công xưởng = Giá thành sản xuất + CPquản lý doanh nghiệp

= 2232,9 + 21,1 = 2254,0 (đồng/lít) Giá thành toàn bộ (z2) = Giá thành công xưởng + CPtiêu thụ sản phẩm =

= 2254,0 + 163,4 = 2417,4 (đồng/lít)

4. Giá bán Gọi: giá thành toàn bộ của một đơn vị sản phẩm là z1 (bia chai) z2 (bia hơi), giá bán một đơn vị sản phẩm là p1 (bia chai), p2 (bia hơi). Thuế giá trị gia tăng (VAT): 10%p1 (bia chai), 10%p2 (bia hơi), Thuế tiêu thụ đặc biệt: 40%p1 (bia chai), 40%p2 (bia hơi) Lợi nhuận mong muốn trên một đơn vị sản phẩm: 20%p1(bia chai), 10%p2 (bia hơi) * Đối với bia chai: Ta có: p1 = z1 + (0,1p1 + 0,4p1) + 0,2p1 = z1 + 0,7p1



Suy ra: z1 = 0,3p1 hay p1 = z1/0,3 = 2885,3/0,3 = 9617,7 (đồng/lít) Giá bán chưa tính thuế một đơn vị sản phẩm: z1 + 0,2p1 = 0,3p1 + 0,2p1 = 0,5p1 = 4808,9 (đồng/lít) * Đối với bia hơi: Ta có: p2 = z2 + (0,1p2 + 0,4p2) + 0,1p2 = z2 + 0,6p2

Suy ra: z1 = 0,4p1 hay p1 = z1/0,4 = 2417,4 /0,4 = 6043,5 (đồng/lít) Giá bán chưa tính thuế một đơn vị sản phẩm: z2 + 0,1p2 = 0,4p2 + 0,1p2 = 0,5p2 = 3021,8 (đồng/lít)

5. Thu nhập trước thuế của dự án Thu nhập trước thuế của dự án năm thứ t: Rt

Rt = Công suất thiết kế × Giá bán chưa tính thuế = 0,5p1 × Q1 + 0,5p2 × Q2

= 4808,9 × 20 + 3021,8 × 5 = 111287 (triệu đồng/năm) (t > 3) Cộng với cả thu nhập từ việc bán các sản phẩm phụ thì tổng doanh thu trước thuế của nhà máy là: ∑Rt = 111287 + 2137 = 113424 (triệu đồng/năm) (t > 3) Giá bán trung bình chưa tính thuế của sản phẩm: 111287/25 = 4451,5 (đồng/lít) Tổng thu nhập trước thuế của dự án trong những năm đầu là: ∑Rt = 80% × 113424 = 90739,2 (triệu đồng) (t = 1; 2; 3)



III. Tính dòng tiền và một số chỉ tiêu hiệu quả của dự án Bảng tổng hợp tính toán qua 20 năm Chỉ tiêu Năm 0 Năm 1 Năm 2 Năm 3Công suất 0 20000000 20000000 20000000Giá 0 4451,5 4451,5 4451,5Doanh thu (Rt) 0 81444768 81444768 81444768 Chi phí vận hành (Ct) 0 48885823 48885823 48885823Chi phí nguyên vật liệu 0 30467403 30467403 30467403Chi phí nhân công trực

tiếp 0 2042040 2042040 2042040Chi phí sản xuất chung 0 15762340 15762340 15762340Chi phí tiêu thụ sản phẩm 0 85680 85680 85680Chi phí quản lý 0 528360 528360 528360 Vốn đầu tư (It) 99592350 29073109 28575147 28077185Vốn lưu động 14134256 14134256 14134256 14134256Vốn cố định 85458094 Chi phí vốn 0 14938853 14440891 13942929Tiền còn nợ ngân hàng 99592350 94612733 89633115 84653498 Thu nhập của dự án (At) -99592350 17620093 18118054 18616016NPV -99592350 -83646565 -68808167 -55010683



Chỉ tiêu Năm 4 Năm 5 Năm 6 Năm 7Công suất 25000000 25000000 25000000 25000000Giá 4451,5 4451,5 4451,5 4451,5Doanh thu (Rt) 101805960 101805960 101805960 101805960 Chi phí vận hành (Ct) 57969749 57969749 57969749 57969749Chi phí nguyên vật liệu 38084254 38084254 38084254 38084254Chi phí nhân công trực

tiếp 2042040 2042040 2042040 2042040Chi phí sản xuất chung 17229415 17229415 17229415 17229415Chi phí tiêu thụ sản phẩm 85680 85680 85680 85680Chi phí quản lý 528360 528360 528360 528360 Vốn đầu tư (It) 27579223 55170156 26583300 26085338Vốn lưu động 14134256 14134256 14134256 14134256Vốn cố định 28088894 Chi phí vốn 13444967 12947006 12449044 11951082Tiền còn nợ ngân hàng 79673880 74694263 69714645 64735028 Thu nhập của dự án (At) 30391244 2800311.5 31387167 31885129NPV -34626216 -32926427 -15684792 166046




tiếp 2042040 2042040 2042040 2042040Chi phí sản xuất chung 17229415 17229415 17229415 17229415Chi phí tiêu thụ sản phẩm 85680 85680 85680 85680Chi phí quản lý 528360 528360 528360 528360 Vốn đầu tư (It) 25587376 25089415 57680347 24093491Vốn lưu động 14134256 14134256 14134256 14134256Vốn cố định 33088894 Chi phí vốn 11453120 10955159 10457197 9959235Tiền còn nợ ngân hàng 59755410 54775793 49796175 44816558 Thu nhập của dự án (At) 32383091 32881053 290120 33876976NPV 14734722 28121782 28228676 39524543




tiếp 2042040 2042040 2042040 2042040Chi phí sản xuất chung 17229415 17229415 17229415 17229415Chi phí tiêu thụ sản phẩm 85680 85680 85680 85680Chi phí quản lý 528360 528360 528360 528360 Vốn đầu tư (It) 23595529 23097568 22599606 50190538Vốn lưu động 14134256 14134256 14134256 14134256Vốn cố định 28088894Chi phí vốn 9461273 8963312 8465350 7967388Tiền còn nợ ngân hàng 39836940 34857323 29877705 24898088 Thu nhập của dự án (At) 34374938 34872900 35370861 7779929NPV 49897309 59420412 68161666 69901634




tiếp 2042040 2042040 2042040 2042040Chi phí sản xuất chung 17229415 17229415 17229415 17229415Chi phí tiêu thụ sản phẩm 85680 85680 85680 85680Chi phí quản lý 528360 528360 528360 528360 Vốn đầu tư (It) 21603682 21105721 20607759 20109797Vốn lưu động 14134256 14134256 14134256 14134256Vốn cố định Chi phí vốn 7469426 6971465 6473503 5975541Tiền còn nợ ngân hàng 19918470 14938853 9959235 4979618 Thu nhập của dự án (At) 36366785 36864747 37362708 37860670NPV 77262154 84014466 90207698 95887131



Chỉ tiêu Năm 20Công suất 25000000Giá 4451,5Doanh thu (Rt) 101805960 Chi phí vận hành (Ct) 57969749Chi phí nguyên vật liệu 38084254Chi phí nhân công trực

tiếp 2042040Chi phí sản xuất chung 17229415Chi phí tiêu thụ sản phẩm 85680Chi phí quản lý 528360 Vốn đầu tư (It) 19611835Vốn lưu động 14134256Vốn cố định Chi phí vốn 5477579Tiền còn nợ ngân hàng 0 Thu nhập của dự án (At) 38358632NPV 101094491



NPV qua 20 năm = ∑= +

20

0 )1(tt

t

rA

Trong đó: r = MARR: suất thu lợi tối thiểu chấp nhận được hay lãi suất thấp nhất mà nhà đầu tư yêu cầu r = 10,5% At: giá trị dòng tiền mặt ở cuối năm t = thu nhập của dự án At = Rt – Ct – (It – Vốn lưu động) Rt: doanh thu của dự án ở năm t,

Rt = công suất thiết kế × giá bán chưa tính thuế. Ct: chi phí vận hành của dự án ở năm t It: chi phí đầu tư ở năm t Ta có: NPV = 101.094.491.000 (đồng) > 0 Theo bảng trên ta thấy thời gian thu hồi vốn khoảng 7 năm.

Kết luận: Dự án có hiệu quả.



Phần VIII: Vệ sinh an toàn lao động

I. Vệ sinh Vệ sinh là một công việc luôn được các nhà máy sản xuất công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực thực phẩm quan tâm, đòi hỏi phải được thực hiện một cách nghiêm túc và nghiêm ngặt. Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố trong sản xuất, trong đó khâu vệ sinh đóng vai trò then chốt. Việc vệ sinh trong nhà máy bao gồm một số nội dung chính sau:

1. Vệ sinh cá nhân

- Đối với công nghệ sản xuất bia, công nhân trực tiếp tham gia sản xuất phải khỏe mạnh, không mắc các bệnh mãn tính hay truyền nhiễm. - Khi làm việc, công nhân phải mặc quần áo bảo hộ lao động, sạch sẽ, gọn gàng và luôn có ý thức bảo vệ chung. - Trong khu gây men giống thì chỉ những người có trách nhiệm mới được ra vào để đảm bảo vô trùng. - Trong khâu lọc bia, công nhân cần đeo khẩu trang và hạn chế nói chuyện. - Mọi công nhân trong nhà máy cần thường xuyên được kiểm tra sức khỏe.

2. Vệ sinh thiết bị nhà xưởng - Tất cả các thiết bị, dụng cụ tham gia vào dây chuyền sản xuất cần phải được vệ sinh sạch sẽ, theo định kỳ. - Đối với máy móc thiết bị ở các phân xưởng phụ trợ, phải kiểm tra, bảo dưỡng thường xuyên. - Khu vực nhà nấu, hoàn thiện sản phẩm cần thoáng mát, giải quyết tốt vấn đề thông gió và hút bụi. - Các phân xưởng có bụi, tiếng ồn cần phải được đặt ở vị trí hợp lý, không ảnh hưởng tới các khu vực khác. - Kho nguyên liệu cần bố trí hợp lý, rộng rãi, thoáng mát, có nhiệt kế, ẩm kế theo dõi, tránh để cho vi sinh vật phát triển làm hỏng nguyên liệu. - Khu vực hành chính xây dựng phía trước nhà máy cần phải được trồng nhiều cây xanh đề tạo vẻ đẹp mỹ quan và điều hòa không khí cho nhà máy. - Chất thải và nước thải từ nhà máy cần phải được xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra môi trường.



- Đường đi, hệ thống thoát nước, hệ thống xử lý nước thải của nhà máy cần phải được thường xuyên quét dọn, kiểm tra.



II. An toàn lao động Bảo hộ an toàn lao động cũng là một khâu quan trọng trong sản xuất vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe, tính mạng người lao động và tuổi thọ thiết bị. Đối với nhà máy sản xuất bia, cần phải quan tâm tới một số điểm quan trọng sau đây:

1. Chống khí độc trong nhà máy - Khí độc trong nhà máy bia chủ yếu là CO2 được sinh ra từ quá trình lên men và NH3 từ hệ thống lạnh. - Khói thải lò hơi: để hạn chế tác hại do khói thải lò hơi gây ra cho môi trường xung quanh, cần lắp đặt hệ thống ống khói cao trên 10m để khuếch tán khói lên cao, không ảnh hưởng tới môi trường xung quanh.

2. Chống ồn và rung động Tiếng ồn và rung động ảnh hưởng không tốt tới sức khỏe của công nhân, gây ra mệt mỏi, ảnh hưởng tới thính giác, dẫn đến sự kém tập trung, giảm khả năng làm việc. Do đó, cần phải có biện pháp khắc phục: - Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng để sửa chữa máy móc kịp thời. - Khi lắp các phận, nếu có thể thì nên lắp các tấm đệm có độ đàn hồi để chống rung.

3. An toàn khi vận hành thiết bị - Các thiết bị chịu áp như lò hơi, máy nén, bình nạp CO2 ... cần được kiểm tra định kỳ, vận hành cẩn thận, đúng hướng dẫn. - Các thiết bị khác cũng cần được kiểm tra thường xuyên để kịp thời phát hiện hỏng hóc. - Thường xuyên theo dõi, kiểm tra các đường ống, van, đồng hồ đo... để kịp thời xử lý sự cố. - Công nhân khi vận hành phải được trang bị đầy đủ bảo hộ lao động, không bỏ vị trí khi đang làm việc, thực hiện nghiêm túc chế độ giao ca.

4. An toàn về điện

Trong quá trình sản xuất, công nhân luôn phải thường xuyên tiếp xúc với các thiết bị sử dụng điện, do đó cần chú ý:



- Phải thực hiện tuyệt đối nội quy an toàn về điện để tránh xảy ra sự cố hay tai nạn. Cách điện tốt các phần mang điện, đặc biệt là tại các khu vực có độ ẩm cao và nhiều nước như phân xưởng lên men, phân xưởng hoàn thiện sản phẩm... - Bố trí các đường dây cách xa tầm tay hoặc lối đi lại của người sản xuất. Bố trí cầu dao điện hợp lý để có thể ngắt mỗi khi có sự cố.

5. Phòng cháy chữa cháy Mỗi phân xưởng đều phải có thiết bị chữa cháy, đặt ở vị trí hợp lý để có thể dễ tìm khi có sự cố.



Kết luận Trong những thức uống giải khát hiện nay thì bia là sản phẩm được ưa chuộng và dùng phổ biến trên toàn thế giới, sản xuất bia đem lại lợi nhuận kinh tế cao và đây cũng chính là động lực thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất bia ngày càng phát triển. Lịch sử ngành bia ở nước ta tuy chưa lâu song với quy mô và sức phát triển hiện nay đã khẳng định công nghiệp sản xuất bia là một ngành kinh tế quan trọng có chỗ đứng vững chắc trong nền kinh tế quốc dân và còn nhiều tiềm năng để phát triển. Chính vì vậy thiết kế nhà máy bia là một yêu cầu phù hợp với nhu cầu thực tiễn. Nhà máy sản xuất bia theo công nghệ lên men hiện đại bao gồm nhiều phân xưởng với các máy móc, trang bị hiện đại. Do đó thiết kế một nhà máy bia hoàn chỉnh với đầy đủ các bộ phận là một công việc rất phức tạp đòi hỏi nhiều thời gian và phải có kiến thức tổng hợp về nhiều lĩnh vực. Điều này cũng nói lên rằng thiết kế nhà máy bia là một yêu cầu và cũng là điêu kiện cần thiết để rèn luyện kỹ năng và tiếp cận gần hơn với công nghiệp sản xuất thực phẩm và đặc biệt là ngành công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men. Trong đồ án này em có nhiệm vụ thiết kế nhà máy bia với năng suất 25 triệu lít/năm, trong đó sản xuất 20 triệu lít bia chai và 5 triệu lít bia hơi. Sử dụng 20% nguyên liệu thay thế là gạo, dịch đường đi lên men có nồng độ chất khô 12˚Bx ứng với bia chai và 10,5˚Bx ứng với bia hơi. Nội dung đồ án gồm các phần chính sau: Phần I: Lập luận kinh tế kỹ thuật Phần II: Chọn phương pháp sản xuất và thuyết minh dây chuyền 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 nhu cầu nhiên liệu, năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy Phần VI: Tính toán và thiết kế xây dựng Phần VII: Tính toán kinh tế Phần VIII: Vệ sinh và an toàn lao động Năm bản vẽ:

Sơ đồ dây chuyền công nghệ (A1) Mặt bằng, mặt cắt nhà sản xuất chính (A1) Mặt bằng, mặt cắt khu tank lên men (A1) Mặt bằng nhà hoàn thiện sản phẩm (A1)



Tổng mặt bằng nhà máy (A1) Quá trình làm đồ án đã giúp em có thêm nhiều hiểu biết về công nghệ sản xuất bia theo công nghệ hiện đại, một ngành sản xuất hiện vẫn còn là tiềm năng và hứa hẹn phát triển ở nước ta. Được sự giúp đỡ tận tình của TS Quản Lê Hà, ThS KTS Hoàng Thanh Thuỷ, ThS Phạm Thị Kim Ngọc đồ án của em đã hoàn thành. Do kinh nghiệm bản thân còn ít và thời gian có hạn, đồ án của em chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô để em hoàn thiện kiến thức và rút ra được nhiều kinh nghiệm hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội tháng 05 năm 2006 Sinh viên Nguyễn Giang Sơn



Tài liệu tham khảo chính [1] – PGS,PTS Hoàng Đình Hoà. Công nghệ sản xuất malt và bia Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, năm 2000 [2] – PGS,TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng. Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, năm 2000 [3] – PGS,TS Bùi Đức Hợi (chủ biên). Chế biến lương thực (Tập 3) Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, năm 1985 [4] – Tập thể tác giả: Bộ môn Quá trình – thiết bị công nghệ hoá chất và thực phẩm. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất (Tập 1,2) Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1982 – 1992. [5] – PGS,TS Nguyễn Bin. Tính toán quá trình, thiết bị trong công nghệ hoá chất và công nghệ thực phẩm (Tập 1) Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, năm 2000 [6] – PGS Ngô Bình. Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp Bộ môn xây dựng công nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, năm 1997

san xuat bia_0979

Education