Luận Văn Thiết kế nhà máy bia năng suất 70 triệu lít/năm

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Thiết kế nhà máy bia năng suất 70 triệu lít/năm


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC HÌNH . vii
DANH MỤC CÁC BẢNG . viii
LỜI NÓI ĐẦU . 1
LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT . 3
1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới .3
2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam .3
3. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy 6
Chương I. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ, MÁY, THIẾT BỊ SẢN XUẤT, NHÂN LỰC SẢN XUẤT
10
1.1.Dây chuyền công nghệ sản xuất bia 10
1.1.1. Nguyên liệu dùng cho sản xuất bia 10
1.1.1.1. Malt đại mạch 10
1.1.1.1. Hoa houblon 11
1.1.1.2. Nguyên liệu thay thế 13
1.1.1.3. Nước . 14
1.1.1.4. Nấm men . 14
1.1.1.5. Các nguyên vật liệu và hóa chất phụ trợ . 15
1.1.2. Công nghệ sản xuất bia . 15
1.1.2.1. Sơ đồ quy trình sản xuất bia . 15
1.1.2.2. Thuyết minh quy trình . 18
1.1.3. Hệ thống thu hồi và xử lý CO2 . 31
1.2.TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 32
1.2.1. Lập kế hoạch sản xuất cho nhà máy . 32
1.2.2. Tính cân bằng nguyên vật liệu . 33
1.2.2.1. Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lít bia chai 12
o
Bx . 33
1.2.2.2. Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lít bia hơi 11
o
Bx . 43
1.3.TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ SẢN XUẤT 51
1.3.1. CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÂN XƯỞNG NẤU . 52
1.3.1.1. Silô chứa malt và gạo 52
1.3.1.3. Gầu tải malt và gạo từ silô đến máy nghiền 55
1.3.1.4. Máy sàng nguyên liệu 55
iii
1.3.1.5. Cân nguyên liệu 56
1.3.1.6. Máy nghiền malt . 56
1.3.1.7. Máy nghiền gạo . 56
1.3.1.8. Nồi hồ hóa 60
1.3.1.9. Nồi đường hóa 62
1.3.1.10. Thiết bị lọc đáy bằng . 64
1.3.1.11. Nồi nấu hoa . 66
1.3.1.12. Thùng chứa trung gian . 68
1.3.1.13. Thiết bị lắng xoáy 69
1.3.1.14. Thiết bị làm lạnh nhanh . 71
1.3.1.15. Thùng chứa bã nguyên liệu 72
1.3.1.16. Thiết bị chứa nước nấu 72
1.3.2. Các thiết bị trong phân xưởng lên men 75
1.3.2.1. Tank lên men . 75
1.3.2.2. Tank chứa bia thành phẩm . 78
1.3.2.3. Thiết bị nhân men giống 80
1.3.2.4. Thiết bị thu hồi men . 83
1.3.2.5. Máy lọc bia (máy lọc khung bản) . 83
1.3.2.6. Bơm 84
1.3.3. Các thiết bị trong phân xưởng hoàn thiện . 84
1.3.3.1. Hệ thống chiết bock . 84
1.3.3.2. Hệ thống chiết chai 85
1.3.4. Tính chọn hệ thống máy lạnh 87
1.4.TÍNH LỰC LƯỢNG LAO ĐỘNG . 93
1.4.1. Sơ đồ tổ chức quản lý nhà máy 93
1.4.2. Tính lực lượng lao động 95
1.4.2.1. Lực lượng lao động gián tiếp . 95
1.4.2.2. Lực lượng lao động trực tiếp 95
Chương II. QUY HOẠCH MẶT BẰNG NHÀ MÁY, TÍNH NHU CẦU NƯỚC, NĂNG LƯỢNG,
XỬ LÝ NƯỚC THẢI, TÍNH TOÁN HỆ THỒNG CIP 98
2.1.Quy hoạch mặt bằng nhà máy . 98
2.1.1. Thiết kế mặt bằng nhà sản xuất 98
2.1.1.1. Phân xưởng nấu . 98
2.1.1.2. Phân xưởng lên men 102
iv
2.1.1.3. Phân xưởng hoàn thiện 104
2.1.2. TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG PHỤ TRỢ 106
2.1.2.1. Kho nguyên liệu 106
2.1.2.2. Kho chứa sản phẩm . 107
2.1.2.3. Kho chứa vỏ chai, bock 107
2.1.2.4. Kho chứa nắp chai, nhãn, hồ dán, caramen . 107
2.1.2.5. Phân xưởng cơ điện . 108
2.1.2.6. Trạm biến áp 108
2.1.2.7. Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO
2 108
2.1.2.8. Kho chứa nhiên liệu (than) . 108
2.1.2.9. Nhà nấu hơi . 108
2.1.2.10. Khu chứa và xử lý nước cấp . 108
2.1.2.11. Khu xử lý nước thải . 109
2.1.2.12. Khu vực nhà điều hành 109
2.1.3. Các công trình khác . 109
2.1.3.1. Nhà hành chính 109
2.1.3.2. Hội trường . 110
2.1.3.3. Nhà ăn . 110
2.1.3.4. Nhà để xe 110
2.1.3.5. Phòng vệ sinh, phòng tắm, phòng thay áo quần bảo hộ . 110
2.1.3.6. Phòng bảo vệ . 110
2.1.3.7. Phòng y tế 111
2.2.TÍNH NHU CẦU NƯỚC, NĂNG LƯỢNG 114
2.2.1. Tính lượng nhiệt sử dụng 114
2.2.1.1. Nhiệt cung cấp cho nồi hồ hóa . 114
2.2.1.2. Nhiệt cung cấp cho nồi đường hóa . 116
2.2.1.3. Lượng nhiệt cung cấp cho nồi đun hoa . 119
2.2.1.4. Tính lượng nhiệt để đun nước nóng 120
2.2.1.5. Lượng nhiệt cung cấp để thanh trùng bia chai 121
2.2.1.6. Tính lượng hơi sử dụng 121
2.2.1.7. Tính chọn lò hơi 122
2.2.1.8. Tính lượng nhiên liệu cung cấp cho nồi hơi 122
2.2.2. Tính lượng nước 123
v
2.2.2.1. Lượng nước cung cấp cho phân xưởng nấu 123
2.2.2.2. Lượng nước cung cấp cho phân xưởng lên men 124
2.2.2.3. Lượng nước cung cấp cho phân xưởng hoàn thiện 124
2.2.2.4. Lượng nước cung cấp cho nồi hơi 125
2.2.2.5. Lượng nước phục vụ các nhu cầu sinh hoạt: . 125
2.2.3. Tính điện 125
2.2.3.1. Tính điện chiếu sáng 125
2.2.3.2. Tính điện động lực . 128
2.2.3.3. Tính chọn máy biến áp . 129
2.2.3.4. Tính điện năng tiêu thụ hằng năm 129
2.3.PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI . 129
2.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường trong nhà máy 129
2.3.2. Phương pháp xử lý nước thải . 130
2.3.2.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải 130
2.3.2.2. Thuyết minh quy trình xử lý nước thải . 131
2.4.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CIP 133
2.4.1. CIP cho phân xưởng nấu . 133
2.4.2. CIP cho phân xưởng lên men . 135
CHƯƠNG 3. TÍNH KINH TẾ . 138
3.1.Vốn đầu tư cho nhà máy . 138
3.1.1 Vốn đầu tư cho công trình xây dựng 138
3.1.1 Vốn đầu tư cho thiết bị 139
3.2.Tính giá thành cho sản phẩm 141
3.2.1. Chi phí nguyên liệuchính . 141
3.2.2. Chi phí nguyên liệu phụ 142
3.2.3. Chi phí nhiên liệu và động lực . 142
3.2.4. Chi phí tiền lương . 142
3.2.5. Chi phí bảo hiểm tính theo lương . 143
3.2.6. Chi phí khấu hao tài sản cố định 143
3.2.7. Chi phí ngoài sản xuất . 143
3.2.8. Tiền bán sản phẩm phụ 144
3.2.9. Giá thành 1 đơn vị sản phẩm . 144
23.2.10 Định giá sản phẩm 145
vi
3.3. Đánh giá các chỉ tiêu kết quả và hiệu quả 145
3.3.1. Tổng doanh thu của nhà máy . 145
3.3.2. Doanh thu thuần (DTT) . 145
3.3.3. Tổng lợi nhuận 146
3.3.4. Đánh giá các chỉ tiêu hiệu quả . 147
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT . 148
TÀI LIỆU THAM KHẢO 149
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất bia .16
Hình 1.2. Biểu đồ gia nhiệt cho quá trình nấu nước nha 21
Hình 1.3. Silô chứa nguyên liệu .54
Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống nghiền malt 58
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống nghiền gạo .59
Hình 1.6. Nồi hồ hóa .62
Hình 1.7. Nồi đường hóa 64
Hình 1.8. Thùng lọc đáy bằng 66
Hình 1.9. Nồi đun hoa 68
Hình 1.10. Thùng lắng xoáy .71
Hình 1.11. Tank lên men 78
Hình 1.12. Tank chứa bia thành phẩm 80
Hình 1.13. Sơ đồ tổ chức của nhà máy 94
Hình 2.1. Sơ đồ mặt bằng tầng 1 nhà xử lý nguyên liệu 99
Hình 2.2. Sơ đồ mặt bằng khu vực nấu .101
Hình 2.3. Sơ đồ mặt bằng khu lên men .103
Hình 2.4. Sơ đồ mặt bằng phân xưởng hoàn thiện 134
Hình 2.5. Sơ đồ mặt bằng kho nguyên liệu .137
Hình 2.6. Sơ đồ mặt bằng nhà máy 113
Hình 2.7. Hệ thống CIP phân xưởng nấu .135
Hình 2.8. Hệ thống CIP phân xưởng lên men 136
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của malt . 11
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của hoa houblon . 13
Bảng 1.3. Kế hoạch sản xuất của nhà máy 32
Bảng 1.4. Tổn thất nguyên liệu qua từng công đoạn 33
Bảng 1.5. Tỷ lệ nguyên liệu sản xuất bia chai 33
Bảng 1.6. Tổ ng k ết nguyên li ệ u chính, bán thành ph ẩm tương ứng v ới bia chai 12
o
Bx 41
Bảng 1.7. Các nguyên liệu phụ, sản phẩm phụ tương ứng bia chai 12
o
Bx . 42
Bảng 1.8. Tổng k ết nguyên li ệu chính, bán thành ph ẩm tương ứng với bia hơi 11
0
Bx 50
Bảng 1.9. Tổng kết nguyên liệu phụ tương ứng với bia hơi 11
0
Bx 51
Bảng1.10. Thống kê máy, thiết bị chính của nhà máy 92
Bảng 1.11. Lực lượng lao động gián tiếp . 95
Bảng 1.12. Bảng tổng hợp lực lượng lao động trực tiếp . 97
Bảng 2.1. Tổng hợp các công trình xây dựng trong mặt bằng nhà máy 111
Bảng 2.2. Tổng hợp các khu vực sử dụng đèn chiếu sáng trong nhà máy 127
Bảng 2.3. Công suất các thiết bị trong nhà máy 128
Bảng 2.4. Tiêu chuẩn cho phép của nước thải công nghiệp 132
Bảng 3.1. Vốn đầu tư các công trình xây dựng 138
Bảng 3.2. Vốn đầu tư các thiết bị chính 139
Bảng 3.3. Chi phí nguyên vật liệu chính cho sản xuất 1000 lít bia chai . 141
Bảng 3.4. Chi phí nguyên vật liệu chính cho sản xuất 1000 lít bia hơi . 141
Bảng 3.5.Chi phí nhiên liệu và động lực trong 1 năm . 142
Bảng 3.6. Chi phí vật tư để sản xuất 1 chai bia 145
1
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 houblon .
Ngoài giá trị dinh dưỡng bia còn 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 CO
2
. 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.
Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1980. 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 có năng suất cao với cơ
2
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.
Qua thời gian học tập và nghiên cứu tại trường, em đã được trang bị những
kiến thức về cơ sở lý thuyết và chuyên môn ngành công ngh ệ thực phẩm nói chung
và công nghệ sản xuất bia nói riêng tương đối đầy đủ. Bằng sự đam mê và thích thú
với công nghệ sản xuất bia, cùng với triển vọng kinh tế khá cao của ngành công
nghệ sản xuất bia. Do đó, em đã đăng ký đề tài tốt nghiệp là : “Thiết kế nhà máy bia
năng suất 70 triệu lít/năm”
 Nội dung đồ án gồm những phần chính sau:
 Lập luận kinh tế kỹ thuật cho thiết kế.
 Chọn dây chuyền công nghệ sản xuất bia.
 Tính cân bằng vật chất của quá trình sản xuất.
 Tính chọn máy, thiết bị sản xuất.
 Tính lực lượng lao đông.
 Tính điện, nước, năng lượng
 Xử lý chất thải
 Quy hoạch măt bằng sản xuất.
 Tính kinh tế
3
LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới
Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia
được sử dụng như một thứ nước giải khát thông dụng. Hiện nay trên thế giới có trên
25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 100 tỷ lít/năm, trong đó, Mỹ, Đức, mỗi
nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm, Trung Quốc 7 tỷ lít/năm .
Thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công nghiệp tiến
tiến như sau: Cộng hòa Czech hơn 150 lít/người/năm, Đức 115 lít/người/năm, Úc
khoảng 110 lít/người/năm .
Năm 2009, sản lượng bia trên toàn thế giới tăng 0,4% so với năm 2008, đạt
181 triệu kl, phá vỡ kỷ lục trong 25 năm qua.
Châu Á đã vượt qua châu Âu để trở thành châu lục đứng đầu thế giới về sản
xuất bia, với sản lượng 58,67 triệu kl, tăng 5,5% so với năm 2008, so với mức giảm
tương ứng 5,1% của châu Âu xuống 55,15 triệu kl.
Châu Á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ đang tăng nhanh,
các nhà nghiên cứu thị trường bia của thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần giữ
vị trí dẫn đầu về tiêu thụ bia trên thế giới.
Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng
bia sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau. Tại Mỹ và Châu Âu, do thị
trường bia đã ổn định, chiến lược kinh doanh bia là dành thị phần giảm chi phí sản
xuất. Ngược lại, tại Trung Quốc là nơi thị trường đang tăng trưởng (nhất là đối với
các loại bia chất lượng cao) chiến lược là phát triển sản xuất, tăng sản lượng và
nâng cao chất lượng.
2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam
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, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử trên
100 năm.
4
a. Tình hình sản xuất bia trong nước
Năm năm trở lại đây, do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng trưởng
GDP, tốc độ tăng dân số, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư . mà ngành công nghiệp
bia đã phát triển với tốc độ tăng trưởng cao.
Thị trường bia Việt Nam hiện hình thành thế “chân vạc” với 3 doanh nghiệp
lớn nhất là Sabeco, Habeco và VBL. Ba công ty này chiếm tới 95% thị phần sản
lượng. Trong đó, Sabeco chiếm 51,4%, VBL chiếm 29,7% và Habeco chiếm 13,9%.
Các doanh nghiệp khác có Bia Huế, Tân Hiệp Phát, Liên doanh nhà máy bia Đông
Nam Á .
Sabeco là đơn vị đứng đầu thị trường, chiếm 51,4% thị phần sản lượng các
nhà sản xuất bia tại Việt Nam. Các sản phẩm chính của Sabeco có Bia Sài Gòn Đỏ
(Sài Gòn Export 355), Bia lon 333, Bia Sài Gòn Lager, Bia Sài Gòn Xanh
Sản lượng năm 2010 của Bia Sài Gòn đạt mốc 1 tỷ lít, qua đó Sabeco đứng thứ 21
trong số các doanh nghiệp sản xuất bia hàng đầu thế giới và Top 3 các nhà sản xuất
bia Đông Nam Á.
Doanh số hợp nhất năm 2010 đạt 19.913 tỷ đồng, tương ứng 1 tỷ USD.Lợi
nhuận tr ước thuế đạt 3.485 tỷ đồng, L ợi nhuận sau thuế của công ty me đạt 2.429 tỷ đồng


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vũ Duy Đô (2011), Bài giảng “Cơ sở thiết kế nhà máy chế biến thực phẩm”
Trường Đại học Nha Trang.
2. Nguyễn Thị Hiền, Bùi Ái (2003), Công nghệ sản xuất Malt và bia, Nhà xuất
bản KHKT Hà Nội
3. Trần Thị Luyến (1998), Công nghệ chế biến các sản phẩm lên men, Nhà xuất
bản Nông nghiệp.
4. Nguyễn Văn Thoa (2002), Cơ sở thiết kế nhà máy chế biến thực phẩm, Trường
Đại Học Dân lập Văn Lang.
Một số trang web tham khảo
5. http://biz.cafef.vn/20110703091649783CA47/10-loai-bia-duoc-tieu-thu-nhieu-nhat-tai-viet-nam.chn
6. http://www.sabeco.com.vn/
7. http://polyco.com.vn/
8. http://www.eresson.vn/Default.asp