Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế nhà máy bia công suất 100 triệu lítnăm. Nhà máy sản xuất ba loại bia bia hơi, bia chai và bia lon (+bản vẽ)
Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Trang 6 LỜI NÓI ĐẦU ………………………………………………………………… 8 PHẦN 1 Lập luận kinh tế kỹ thuật …………………………………………… 12 PHẦN 2 Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ ………………… 12 12 1 CHỌN NGUYÊN LIỆU …………………………………………………… 13 1.1 Malt…………………………………………………………………… 13 1.2 Nguyên liệu thay thế…………………………………………………… 15 1.3 Hoa houblon…………………………………………………………… 15 1.4 Nước …………………………………………………………………… 17 1.5 Nấm men ……………………………………………………………… 17 1.6 Các chất phụ gia ……………………………………………………… 17 2 CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ …………………………………… 19 2.1 Nghiền nguyên liệu …………………………………………………… 19 2.2 Hồ hóa và đường hóa ……………………………………… … 19 20 2.2.1 Hồ hóa …………………………………………………………… 20 2.2.2 Đường hóa ……………………………………………………… 21 2.3 Lọc dịch đường ………………………………………………………… 22 2.4 Nấu hoa ………………………………………………………………… 22 2.5 Lắng trong dịch đường ……………………………………………… 23 2.6 Làm lạnh nhanh dịch đường ………………………………………… 25 2.7 Lên men ……………………………………………………………… 26 2.8 Lọc trong bia ………………………………………………………… 26 3 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ………………………… 28 3.1 Nghiền nguyên liệu…………………………………………………… 29 3.1.1 Nghiền malt……………………………………….……………… 30 3.1.2 Nghiền gạo ……………………………………………………… 31 3.2 Hồ hóa ………………………………………………………………… 32 3.3 Đường hóa ……………………………………………………………… 34 3.4 Lọc dịch đường ………………………………………………………… 34 3.5 Nấu hoa ………………………………………………………………… 35 3.6 Lắng trong dịch đường ……………………………………………… 35 3.7 Làm lạnh nhanh ……………………………………………………… 37 3.8 Bão hòa O2 và cấp nấm men…………………………………….…… 39 3.9 Lên men ………………………………………………….…………… 39 3.10 Lọc trong bia …………………………………………… 41 3.11 Bão hòa CO2 ………………………………………………………… 42 3.12 Chiết chai …………………………………………………………… 3.13 Chiết lon ……………………………………………………………… 3.14 Chiết bock…………………………………………………………… Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 1 Đồ án tốt nghiệp 4 KHU PHỤ TRỢ…………………………………………………………… 43 4.1 Hệ thống xử lý nước nấu……………………………………………… 43 4.2 Hệ thống xử lý nước thải ……………………………………………… 44 PHÂN 3 Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm …………………… 45 1 LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT …………………………………………… 45 2 TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM ………………………………….……… 46 2.1 Tính cân bằng sản phẩm cho 1000 lít bia lon ……………………… 47 2.1.1 Tính lượng gạo và lượng malt …………………………………… 47 2.1.2 Tính lượng bã gạo và bã malt …………………………………… 48 2.1.3 Tính lượng nước dùng trong nấu và rửa bã …………………… 49 2.1.4 Lượng hoa houblon sử dụng …………………………………… 51 2.1.5 Các nguyên liệu khác …………………………………………… 51 2.2 Tính cân bằng sản phẩm cho 1000 lít bia chai ……………………… 54 2.2.1 Tính lượng gạo và lượng malt …………………………………… 54 2.2.2 Tính lượng bã gạo và bã malt …………………………………… 56 2.2.3 Tính lượng nước dùng trong nấu và rửa bã …………………… 57 2.2.4 Lượng hoa houblon sử dụng …………………………………… 59 2.2.5 Các nguyên liệu khác …………………………………………… 59 2.3 Tính cân bằng sản phẩm cho 1000 lít bia hơi ……………………… 62 2.3.1 Tính lượng gạo và lượng malt …………………………………… 62 2.3.2 Tính lượng bã gạo và bã malt …………………………………… 64 2.3.3 Tính lượng nước dùng trong nấu và rửa bã …………………… 64 2.3.4 Lượng hoa houblon sử dụng …………………………………… 66 2.3.5 Các nguyên liệu khác …………………………………………… 67 PHẦN 4 Tính toán và chọn thiết bị …………………………………………… 71 1 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG NẤU ……… 71 1.1 Cân và gầu tải ………………………………………………………… 71 1.2 Máy nghiền …………………………………………………………… 71 1.3 Nồi hồ hóa ……………………………………………………………… 72 1.4 Nồi đường hóa ………………………………………………………… 74 1.5 Thùng lọc đáy bằng …………………………………………….……… 77 1.6 Nồi nấu hoa …………………………………………………………… 79 1.7 Thùng lắng xoáy ……………………………………………………… 80 1.8 Thiết bị lạnh nhanh và sục khí ……………………………………… 81 1.9 Thùng nước nấu ……………………………………………………… 81 1.10 Hệ thống CIP ………………………………………………………… 83 2 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG LÊN MEN ……84 2.1 Tank lên men ………………………………………………………… 84 2.2 Thiết bị nhân giống cấp II …………………………………………… 85 2.3 Thiết bị nhân giống cấp I …………………………………………… 86 2.4 Thiết bị rửa men sữa kết lắng ………………………………………… 86 Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 2 Đồ án tốt nghiệp 2.5 Thiết bị hoạt hóa men ………………………………………….……… 87 2.6 Hệ thống CIP lạnh ………………………………………… .…… 88 3 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG HOÀN THIỆN89 3.1 Thiết bị lọc trong bia ………………………………………… …… 89 3.2 Tank chứa thành phẩm ……………………………………………… 89 3.3 Hệ thống chiết lon ………………………………………… …… 90 3.4 Hệ thống chiết chai …………………………………………… …… 91 3.5 Hệ thống chiết bock …………………………………………………… 92 PHẦN 5 Tính toán nhu cầu năng lượng và nước của nhà máy………………… 94 1 TÍNH NHIỆT LẠNH……………………………………………………… 94 1.1 Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho thiết bị làm lạnh nhanh …………… 94 1.2 Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men………………………… 95 1.3 Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống ………………… 98 1.4 Lượng lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện ………………………… 102 1.5 Hệ thống lạnh ………………………………………………………… 103 2 TÍNH LƯỢNG HƠI ………………………………………………………… 104 2.1 Lượng hơi cấp cho nồi hồ hóa ………………………………………… 104 2.2 Lượng hơi cấp cho nồi đường hóa …………………………………… 109 2.3 Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa ……………………………………… 110 2.4 Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng ………………………………… 111 2.5 Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện ………………………… 112 2.6 Lượng nhiên liệu cho nồi hơi ………………………………………… 114 3 TÍNH LƯỢNG NƯỚC ……………………………………………………… 115 3.1 Lượng nước cho phân xưởng nấu …………………………………… 115 3.2 Lượng nước cho phân xưởng lên men ……………………………… 115 3.3 Lượng nước cho phân xưởng hoàn thiện …………………………… 116 3.4 Lượng nước cho các hoạt động khác của nhà máy ………………… 116 4 TÍNH LƯỢNG ĐIỆN …………………………………………………… 117 4.1 Điện chiếu sáng ………………………………………………………… 117 4.2 Điện sản xuất ………………………………………………………… 118 4.3 Xác định thông số của hệ thống điện ………………………………… 120 4.4 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm …………………………………… 121 PHẦN 6 Tổ chức sản xuất …………………………………………………… 123 PHẦN 7 Tính toán và thiết kế xây dựng nhà máy……………………………… 125 1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY…… 125 2 TỔNG QUAN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH ………………………… 129 2.1 Khu sản xuất chính …………………………………………………… 129 2.2 Khu kho tàng ………………………………………………………… 132 2.3 Khu các phân xưởng phụ trợ ………………………………………… 135 2.4 Khu hành chính ……………………………………………………… 136 2.5 Các khu khác ………………………………………………………… 137 Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 3 Đồ án tốt nghiệp 2.6 Tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của nhà máy …………………… 140 3 THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH ………………………… 141 4 THIẾT KẾ MẶT BẰNG NHÀ MÁY ……………………………………… 142 PHẦN 8 Tính toán kinh tế ……………………………………………………… 143 1 PHÂN TÍCH THỊ TRƯỜNG ……………………………………………… 143 2 TÍNH CÁC CHỈ TIÊU DỰ ÁN ĐẦU TƯ ………………………………… 144 2.1 Nhu cầu vốn đầu tư …………………………………………………… 144 2.2 Tính giá thành sản phẩm ……………………………………………… 153 2.3 Tính dòng tiền và một số chỉ tiêu hiệu quả của nhà máy …………… 159 PHẦN 9 Vệ sinh an toàn lao động …………………………………………… 166 KẾT LUẬN …………………………………………………………… ……… 170 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………… 171 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Viện Công nghệ Sinh học & Thực phẩm Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên: Tạ Bích Hồng ; SHSV: 20031430 Lớp : CNSHB - K48 1 Tên đề tài: Thiết kế nhà máy bia công suất 100 triệu lít/năm Nhà máy sản xuất ba loại bia: bia hơi, bia chai và bia lon Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 4 Đồ án tốt nghiệp 2 Các số liệu ban đầu: số liệu từ thực tế quá trình sản xuất và tài liệu liên quan 3 Nội dung các phần: - Phần thuyết minh: Đề xuất, thiết kế và tính toán cho nhà máy bia (tính cân bằng sản phẩm, thiết bị, năng lượng - nước, xây dựng, kinh tế); - Phần bản vẽ (vẽ trên giấy A1): mặt bằng sản xuất, dây chuyền công nghệ, mặt bằng các khu sản xuất chính 2 Cán bộ hướng dẫn: Phần Giáo viên hướng dẫn Ký duyệt Công nghệ PGS.TS Nguyễn Văn Cách Xây dựng PGS.TS Nguyễn Văn Cách Kinh tế PGS.TS Nguyễn Văn Cách 3 Ngày nộp đồ án: Giáo viên hướng dẫn Ngày tháng năm 2008 Chủ nhiệm bộ môn Sinh viên thực hiện LỜI NÓI ĐẦU Bia là đồ uống giải khát có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài ra, trong bia còn chứa một hệ enzym khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzym kích thích tiêu hóa amylaza Bia có tính cảm quan rất hấp dẫn với con người: hương vị đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 khá cao giúp cơ thể con người giải khát một cách hiệu quả Cùng với sự phát triển của xã hội, ngành thực phẩm càng có cơ hội phát triển, sản phẩm đồ uống cũng là một trong những nhu cầu quan trọng của người tiêu dùng Trên Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 5 Đồ án tốt nghiệp thế giới bia được sản xuất rất sớm và phổ biến rộng rãi được tiêu thụ với sản lượng lớn như Đức, Mỹ có sản lượng bia lớn hơn 10 tỉ lít/năm Ở Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm, 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 Ngành công nghiệp sản xuất bia tỏ ra là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân, và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia vì đây là một ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thu hồi vốn nhanh 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 100 triệu lít/năm, ba sản phẩm là bia lon, bia chai và bia hơi Đây là một nhà máy với năng suất và chất lượng sản phẩm cao Đồ án bao gồm các phần: - Phần 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật; - Phần 2: Lựa chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ; - Phần 3: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm; - Phần 4: Tính toán thiết bị; - Phần 5: Tính toán nhu cầu năng lượng và nước của nhà máy; - Phần 6: Tổ chức sản xuất; - Phần 7: Tính toán, thiết kế xây dựng nhà máy; - Phần 8: Tính toán kinh tế; - Phần 9: Vệ sinh và an toàn lao động Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 6 Đồ án tốt nghiệp PHẦN 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BIA Ở VIỆT NAM Ngành bia Việt Nam có lịch sử trên 100 năm, bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của nhà máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội Những năm gần đây, do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng trưởng GDP, tốc độ tăng dân số, đô thị hóa…mà ngành bia phát triển với tốc độ tăng trưởng cao: Năm 2003, sản lượng bia đạt 1,29 tỷ lít, tăng 20,7% so với năm 2002, năm 2004 đạt 1,37 tỷ Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 7 Đồ án tốt nghiệp lít, năm 2005 đạt 1,5 tỷ lít, năm 2006 đạt 1,7 tỷ lít, năm 2007 đạt gần 2 tỷ lít, dự kiến đến 2010 sản lượng bia đạt 2,5 đến 3 tỷ lít Mức tiêu thụ bình quân đầu người cũng tăng lên đáng kể: 2003 đạt 16 lít/người/ năm, 2006 đạt 18 lít/người, 2007 đạt 23 lít/người, dự kiến 2010 mức tiêu thụ bình quân đạt khoảng 30 lít/người… Do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới, với nhiều nhà máy liên doanh với các hãng của nước ngoài Hiện cả nước có khoảng 20 nhà máy bia có công suất lớn (trên 50 triệu lít/năm), còn lại là các nhà máy qui mô 20 triệu lít/năm và các nhà máy nhỏ công suất 10 triệu lít/năm (rất khó thống kê đầy đủ do đây là các nhà máy ở địa phương, không tham gia Hiệp hội Rượu bia VN) Nhiều nhà máy bia với các thương hiệu đã quen thuộc với người tiêu dùng như bia Saigon, 333, Heineken, Tiger, Bivina, Carlsberg, Huda, Foster’s, Bia Hà Nội, Bia Bến Thành… Hai doanh nghiệp bia hàng đầu Việt Nam là bia Sài Gòn và bia Hà Nội cộng chung đã nắm khoảng 50% thị trường bia toàn quốc và đã triển khai phát triển sản lượng nhằm tiếp tục làm chủ tình hình trong tương lai Năm 2005, sản lượng của bia Sài Gòn là 460 triệu lít, năm 2006 đạt 550 triệu lít, 2007 đạt 645 triệu lít, công ty đang có kế hoạch tăng thêm 200 triệu lít năm 2008, đạt 1,2 tỷ lít vào năm 2010 Năm 2007, sản lượng của bia Hà Nội đạt 130 triệu lít, và dự kiến sẽ tăng lên 200 triệu lít vào năm 2010 Một loạt các dự án mới đang được triển khai hoặc sắp đi vào giai đoạn xây dựng với tổng vốn đầu tư lớn nên các nhà máy bia Việt Nam sẽ phải chịu sự cạnh tranh đến từ các nhà máy bia mới, một số là công ty liên doanh có vốn đầu tư của nhà sản xuất bia nổi tiếng thế giới: liên doanh giữa SABMiller, gã khổng lồ chuyên ngành bia và nước giải khát ở khắp thế giới với tổng công ty sữa Việt Nam Vinamilk với dự án đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất bia với công suất 100 triệu lít/năm tại tỉnh Bình Dương, Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 8 Đồ án tốt nghiệp Kronenbourg Việt Nam liên doanh giữa S&N và Tổng công ty Thuốc lá Việt Nam xây dựng nhà máy tại Long An với sản lượng dự kiến 150 triệu lít/năm… Ngoài mảng thị trường bia trong nước, gần đây đã xuất hiện sản phẩm bia cao cấp được nhập khẩu vào Việt Nam như Corona, Budweiser Budvar, Pilsner, Kronenbourg, Krombacher, Schneider Weisse Các loại bia này có chất lượng hảo hạng như Lucky Pilsner hương thơm hoa houblon, Lucky Dunkel mùi của lúa mạch rang xứ Munich, Pilsner bia nhập khẩu từ Đức Tuy nhiên, hiện nay bia nhập khẩu vào Việt Nam giá thánh rất cao, còn khá ít và không thông dụng Xét đến chất lượng, bia trên thị trường Việt Nam được đánh giá cao nhất là Heiniken uống êm không sốc, nặng vừa phải, vị đắng chỉ đủ làm cho đầu lưỡi hơi tê Còn xét về từng vùng, bia Hà Nội phổ biến ở miền Bắc với hương vị đặc trưng, còn bia Sài Gòn nổi tiếng với các sản phẩm như: Saigon Special, 333… 2 LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XẤY 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 Tiên Sơn Bắc Ninh Đây là một trong các mô hình khu công nghiệp đầu tiên trong cả nước được xây dựng đồng bộ về kinh tế và xã hội: khu công nghiệp gắn liền với khu đô thị, nhà ở và các dịch vụ hạ tầng xã hội Khu công nghiệp nằm trong tam giác tăng trưởng kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh, phía Nam giáp tuyến Quốc lộ 1 mới đi Lạng Sơn, phía Bắc giáp Quốc lộ 1 cũ, phía Đông giáp kênh Nam - Nội Duệ, phía Tây giáp đường tỉnh lộ 295, cách trung tâm Thủ đô Hà Nội 22 km, có vị trí địa lý tự nhiên và hệ thống giao thông cực kỳ ưu thế thuận lợi trong vận chuyển Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 9 Đồ án tốt nghiệp nguyên liệu và phân phối sản phẩm Hệ thống điện, nước, thông tin liên lạc của khu luôn ổn định, đạt tiêu chuẩn Ngoài ra, khu công nghiệp có phí thuê đất và thuê hạ tầng hợp lý, và có nhiều chính sách ưu đãi khuyến khích đầu tư của nhà nước, gần khu đông dân cư nên thuận tiện cho việc tìm nguồn nhân lực 3 NGUỒN NGUYÊN LIỆU Nguyên liệu chính đầu tiên để sản xuất bia là malt đại có thể nhập ngoại từ Đức, Úc, Pháp 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 4 NGUỒN 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 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 Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 10 ... bia công suất 100 triệu lít/năm Nhà máy sản xuất ba loại bia: bia hơi, bia chai bia lon Tạ Bích Hồng – CNSH B – K48 Đồ án tốt nghiệp Các số liệu ban đầu: số liệu từ thực tế trình sản xuất tài... thiết bị công nghệ cung cấp cho người tiêu dùng loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp vô cần thiết Trong đồ án em trình bày thiết kế nhà máy bia suất 100 triệu lít/năm, ba sản phẩm bia. .. TẾ KỸ THUẬT TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BIA Ở VIỆT NAM Ngành bia Việt Nam có lịch sử 100 năm, bia đưa vào Việt Nam từ năm 1890 với có mặt nhà máy bia Sài Gịn nhà máy bia Hà Nội Những năm
