Tiểu luận thiết kế nhà máy sản xuất bia chai lager đen với năng suất 20 triệu lít/năm

Chuyên khảo phân tích Tiểu luận thiết kế nhà máy sản xuất bia chai lager đen năng suất 20 triệu lítnăm sử dụng nguyên, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu

Trường đại học

Trường Đại Học

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Đề Tài Tốt Nghiệp

2023

76
2
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

1. CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1. Tổng quan về bia đen

1.2. Lựa chọn sản phẩm của nhà máy

1.3. Lựa chọn địa điểm xây dựng và năng suất nhà máy

1.3.1. Yêu cầu lựa chọn địa điểm xây dựng

1.3.2. Vị trí địa lý và giao thông

1.3.3. Cơ sở hạ tầng

1.3.4. Nguồn nhân lực

1.3.5. Nguồn cung cấp nguyên liệu

2. CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

2.1. Lựa chọn nguyên liệu

2.1.1. Malt đại mạch

2.1.2. Hoa houblon

2.1.3. Chế phẩm hoa houblon dùng trong sản xuất bia

2.2. Lựa chọn và thuyết minh quy trình công nghệ

2.2.1. Lọc dịch đường

2.2.2. Làm lạnh dịch đường

2.2.3. Lên men bia

2.2.4. Lọc trong bia

2.2.5. Hoàn thiện sản phẩm

2.2.6. Quy trình CIP

2.2.7. Hệ thống xử lý nước thải

3. CHƯƠNG 3: LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM

3.1. Lập kế hoạch sản xuất

3.2. Tính cân bằng sản phẩm

3.2.1. Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn

3.2.2. Tính lượng malt

3.2.3. Tính lượng bã malt

3.2.4. Tính lượng hoa houblon

3.2.5. Tính lượng men giống

3.2.6. Tính nồng độ cồn

3.2.7. Tính lượng CO2

3.2.8. Tính nguyên liệu phụ trợ

4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ

4.1. Xử lý nguyên liệu

4.1.1. Silo nhập liệu

4.1.2. Thiết bị vận chuyển nguyên liệu nhập vào silo

4.1.3. Thiết bị vận chuyển nguyên liệu đến nơi sản xuất

4.1.4. Hệ thống sàng và tách sạn

4.1.5. Hệ thống cân và nghiền nguyên liệu

4.2. Phân xưởng nấu

4.2.1. Thiết bị hồ hoá

4.2.2. Thiết bị đường hoá

4.2.3. Thiết bị lọc bã

4.2.4. Thiết bị nấu hoa

Tóm tắt

I. Tổng quan về bia đen

Bia đen là một loại thức uống có cồn được sản xuất từ lúa mạch, hoa houblon và nước. Đặc điểm nổi bật của bia đen là màu sắc sẫm tối, thường là nâu hoặc đen. Lịch sử phát triển của bia đen bắt đầu từ thế kỷ 18, khi sản xuất bia trở nên công nghiệp hóa. Hai loại bia đen phổ biến nhất là Stout và Porter. Porter ra đời đầu tiên vào năm 1721 tại Luân Đôn và nhanh chóng trở nên phổ biến nhờ hương vị đậm đà và giá thành hợp lý. Bia Stout, một biến thể của Porter, cũng được ưa chuộng. Thị trường bia đen toàn cầu đang tăng trưởng với tốc độ 4.1% từ 2020 đến 2025, nhờ vào nhu cầu đồ uống có cồn ngày càng tăng và sự phát triển của các quốc gia như Trung Quốc và Ấn Độ. Tại Việt Nam, mặc dù bia đen chưa phổ biến như bia vàng, nhưng đang dần chiếm được sự ưa chuộng từ người tiêu dùng.

1.1. Thị trường bia đen tại Việt Nam

Thị trường bia tại Việt Nam vẫn khả quan, với lượng tiêu thụ rượu bia tăng từ 0,9 lít/người/tháng năm 2018 lên 1,3 lít/người/tháng năm 2020. Bia đen, mặc dù không phổ biến như bia vàng, đang dần được ưa chuộng. Các nhà hàng lớn như Hoa Viên và Lion đều phục vụ bia đen trong thực đơn. Các doanh nghiệp lớn như Heineken và AB InBev cũng đã cho ra mắt thương hiệu bia đen của riêng mình. Thị trường bia đen tại Việt Nam có nhiều tiềm năng để khai thác, với nhu cầu ngày càng tăng và thị hiếu người tiêu dùng hướng tới sản phẩm mới.

II. Quy trình sản xuất bia lager đen

Quy trình sản xuất bia lager đen bao gồm nhiều bước quan trọng, từ lựa chọn nguyên liệu đến lên men và hoàn thiện sản phẩm. Nguyên liệu chính bao gồm malt đại mạch, hoa houblon, nấm men và nước. Malt đại mạch đóng vai trò quyết định đến màu sắc và hương vị của bia. Trong sản xuất bia đen, cần sử dụng cả malt nền và malt đen. Malt nền thường là Pilsner Malt và Munich Malt, trong khi malt đen được sử dụng để tăng tính cảm quan cho sản phẩm. Hoa houblon cũng là nguyên liệu quan trọng, tạo nên vị đắng và hương thơm đặc trưng cho bia. Quy trình lên men được thực hiện ở nhiệt độ thấp, giúp kiểm soát chất lượng sản phẩm tốt hơn.

2.1. Lên men bia

Quá trình lên men bia là bước quan trọng trong sản xuất bia lager đen. Nấm men sẽ chuyển hóa đường thành cồn và khí CO2, tạo ra hương vị đặc trưng cho bia. Thời gian lên men thường kéo dài từ 7 đến 14 ngày, tùy thuộc vào loại bia và điều kiện môi trường. Sau khi lên men, bia sẽ được lọc để loại bỏ cặn và hoàn thiện sản phẩm. Quy trình này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng mà còn đến hương vị và màu sắc của bia thành phẩm.

III. Thiết kế nhà máy sản xuất bia

Thiết kế nhà máy sản xuất bia chai lager đen năng suất 20 triệu lít/năm cần đảm bảo các yếu tố về quy trình sản xuất, lựa chọn thiết bị và hệ thống xử lý nước thải. Nhà máy cần được xây dựng tại vị trí có cơ sở hạ tầng tốt, thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm. Hệ thống xử lý nước thải cũng cần được thiết kế đồng bộ để đảm bảo vệ sinh môi trường. Bản vẽ thiết kế nhà máy cần thể hiện rõ các khu vực sản xuất, kho chứa nguyên liệu và sản phẩm, cũng như các thiết bị cần thiết cho quy trình sản xuất.

3.1. Lựa chọn thiết bị

Việc lựa chọn thiết bị cho nhà máy sản xuất bia là rất quan trọng. Các thiết bị cần đảm bảo hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng và dễ dàng bảo trì. Các thiết bị chính bao gồm hệ thống lọc, nấu, lên men và đóng chai. Hệ thống lọc cần được thiết kế để loại bỏ cặn và tạp chất, trong khi hệ thống nấu cần đảm bảo nhiệt độ và thời gian chính xác để tạo ra sản phẩm chất lượng. Hệ thống lên men cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo quá trình lên men diễn ra hiệu quả.

01/02/2025
Tiểu luận thiết kế nhà máy sản xuất bia chai lager đen năng suất 20 triệu lítnăm sử dụng nguyên liệu gồm 90 malt nền và 10 malt đen

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: LẬP LUẬN KINH TẾ XÃ HỘI 1. Tổng quan về bia đen 1.1 Bia đen là gì? – Lịch sử phát triển bia đen Bia đen, đúng như tên gọi của nó, là thức uống có cồn được lên men từ hỗn hợp các loại nguyên liệu: lúa mạch, hoa houblon và nước. Đặc biệt hơn, nó có màu sẫm tối, thường là nâu hoặc đen. Về lịch sử phát triển của bia đen, loại bia này chính thức phổ biến vào thế kỉ thứ 18, khi sản xuất bia ngày càng được công nghiệp hóa với quy mô lớn.

Hai loại bia đen phổ biến nhất khi đó và vẫn còn được ưa chuộng đến tận bây giờ là Stout và Porter. Porter được ra đời trước vào đầu năm 1721 tại Luân Đôn (Anh Quốc) và nhanh chóng trở nên phổ biến bởi hương vị đậm đà cũng như có giá thành rẻ hơn các loại bia khác[1]. Trong vài thập kỉ, quy mô của các nhà máy sản xuất Porter đã phát triển vượt bậc chưa từng thấy khi một lượng lớn bia được xuất khẩu sang Ireland[1]. Người làm được điều này chính là Arthur Guinness, cha đẻ của hãng bia đen Guinness lừng danh thế giới.

Hình 1: Sản phẩm bia đen Porter của Guinness Bia Stout thực ra chính là biến thể từ Porter. Do sự phát triển của bia Porter, có rất nhiều thương hiệu bia được ra đời, trong đó, có "Stout Porter", sau này được gọi tắt là Stout, để chỉ các loại bia đen có hương vị mạnh mẽ, đậm đà hơn. Tieu luan Không chỉ tại Anh Quốc mà các nước Châu Âu khác cũng rất ưa chuộng bia đen, trong số đó không thể không kể đến Đức, nơi được mệnh danh là “vương quốc bia”. Schwarzbier, một loại bia đen lâu đời của Đức (từ năm 1543) cũng rất nổi tiếng và được xuất khẩu đi nhiều quốc gia trên thế giới[2].

Khác với các loại bia đen có nguồn gốc từ Anh, Schwarzbier cùng một số loại bia khác tại Đức chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp lên men lạnh. Thị trường bia đen trên thế giới Thị trường bia đen toàn cầu có tốc độ tăng trưởng kép (CAGR) là 4.1% trong giai đoạn dự báo từ năm 2020-2025[3]. Động lực thúc đẩy cho sự tăng trưởng này là do nhu cầu về đồ uống có cồn ngày một lớn, cùng với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng và thu nhập bình quân tăng ở các nước đang phát triển. Về mặt địa lý, Châu Âu chiếm thị phần lớn nhất trên thị trường bia đen toàn cầu vì nó có nguồn gốc từ Đức và phổ biến sang các nước xung quanh[3].

Song song với đó, thị trường bia đen tại Châu Á - Thái Bình Dương cũng nhận thấy sự tăng trưởng vượt bậc để đáp ứng số lượng lớn nhu cầu tiêu thụ đồ uống có cồn tại các quốc gia trong khu vực này[3]. Điển hình là Trung Quốc và Ấn Độ với số lượng lớn các nhà máy sản xuất bia cùng sự đầu tư nghiên cứu trong việc sáng tạo, phát triển sản phẩm đã thúc đẩy thị trường bia đen tại các quốc gia này. Hình 2: Bản đồ phân bố thị trường bia đen theo từng khu vực trên thế giới[3] 1. Thị trường bia đen tại Việt Nam Dù cho Việt Nam đang gặp khó khăn do tác động của đại dịch COVID-19, tuy nhiên, lượng tiêu thụ đồ uống có cồn của nước ta vẫn tiếp tục tăng.

Theo kết quả khảo sát mức sống dân cư năm 2020 vừa được Tổng cục Thống kê công bố, lượng tiêu thụ rượu bia tăng trong năm 2020, từ 0,9 lít/người/tháng năm 2018 lên 1,3 lít/người/tháng năm 2020[4]. Tieu luan Điều đó cho thấy thị trường bia nói chung tại Việt Nam vẫn rất khả quan và đáng để đầu tư trong những năm tới. Nói riêng về bia đen, mặc dù không phổ biến như bia vàng truyền thống, song vẫn đang dần chiếm được sự ưa chuộng từ người tiêu dùng. Bằng chứng là các nhà hàng lớn phục vụ bia tươi tại Việt Nam như Hoa Viên, Lion, GoldMalt.

đều không thể thiếu bia đen trong thực đơn. Thậm chí, mỗi ngày Hoa Viên bán ra từ 800 - 900 lít bia, trong đó, tỷ lệ sản xuất bia đen là 4/6, tức 40% bia đen và 60% bia vàng (còn tỷ lệ bia đen ở Lion là 45%)[5]. Ngoài các nhà hàng bia thủ công, các doanh nghiệp lớn cũng rất chú trọng phân khúc bia đen. Các “ông lớn” ngành bia như Heineken, AB InBev cũng cho ra mắt thương hiệu bia đen của riêng mình.

Tại Việt Nam, phần nhiều bia đen là từ nước ngoài nhập khẩu vào để tiêu thụ, song, vẫn có các tập đoàn, công ty đứng ra sản xuất bia đen nội địa. Điển hình là tập đoàn Hương Sen với nhãn hiệu bia đen Đại Việt đã rất quen thuộc với người tiêu dùng trong nước. Từ những phân tích trên, có thể đánh giá thị trường bia đen tại Việt Nam vẫn có nhiều điểm mạnh để khai thác, đầu tư như: thị trường nội địa ít cạnh tranh; nhu cầu của người dùng ngày một tăng; thị hiếu của người dùng ưa thích những sản phẩm mới, hương vị mới. Các phương pháp sản xuất bia đen Tương tự như bia vàng, bia đen nói chung cũng được chia thành hai dòng chính là Ale và Lager.

Sở dĩ chia ra như vậy là do sự khác nhau điển hình về phương pháp lên men của hai dòng bia này. + Về dòng bia Ale, là loại bia được sản xuất bằng phương pháp lên men nổi ở nhiệt độ cao hơn so với bia Lager (15-26ºC). Trong quá trình lên men, tạo ra nhiều các este, các hương liệu thứ cấp và các sản phẩm tạo mùi khác, kết quả bia tạo ra có mùi vị của quả như táo, lê, dứa,… Do thời gian lên men ngắn cũng như có thể tạo ra nhiều hương vị khác nhau nên các nhà hàng bia thủ công rất ưa chuộng dòng bia này + Về dòng bia Lager, là loại bia được sản xuất bằng phương pháp lên men chìm với nhiệt độ tương đối thấp, thường lên men ở 7 – 12ºC (lên men chính) và 0 – 4ºC (lên men phụ). Đây là loại bia được nhiều doang nghiệp lớn đưa vào sản xuất do phương pháp này giúp dễ dàng kiểm soát quá trình lên men hơn, tạo ra sản phẩm với chất lượng đồng đều hơn.

Tieu luan Bảng 1. So sánh bia Ale và bia Lager[6] Bia Ale Bia Lager Phương pháp lên men Lên men nổi Lên men chìm Nhiệt độ lên men Nhiệt độ cao, thường từ 15 Nhiệt độ thấp hơn, thường – 26ºC lên men ở 7 – 12ºC (lên men chính) và 0 – 4ºC (lên men phụ) Thời gian lên men Nhanh hơn Lâu hơn Lượng hoa bia Nhiều hơn giúp quá trình Ít hơn do đã được lên men lên men nhiệt độ cao bảo ở nhiệt độ thấp quản tốt hơn Cảm quan Hương vị đậm đà, với màu Hương vị nhẹ nhàng, với sắc đục hơn, độ cồn cao màu sắc trong hơn, độ cồn hơn, có vị đắng hơn thấp hơn, ít đắng hơn 1. Lựa chọn sản phẩm của nhà máy: Sau khi nghiên cứu tình hình cũng như sở thích của người tiêu dùng trên thị trường nhà máy quyết định sản xuất sản phẩm bia đen dạng chai thủy tinh (do thời gian bảo quản sẽ lâu hơn bia hơi cũng như giá thành sản xuất sẽ rẻ hơn so với bia lon). Về phương pháp sản xuất, nhà máy lựa chọn sản xuất bia đen Lager do với quy mô sản xuất lớn, phương pháp này giúp dễ dàng kiểm soát quá trình lên men hơn, dễ đồng bộ hóa quy trình và chất lượng sản phẩm.

Sản phẩm của nhà máy sản xuất ra phải đạt các chỉ tiêu chất lượng như sau: Bảng 1. Chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm STT Tên chỉ Yêu cầu tiêu Sản phầm của nhà máy TCVN 6057: 2013[7] 11 Màu sắc 17-20 SRM Đặc trưng cho từng loại sản phẩm Tieu luan 22 Mùi vị Có vị đắng và mùi thơm đặc Đặc trưng của bia sản xuất trưng của hoa houblon, không từ hoa houblon và malt đại có mùi vị lạ. mạch, không có mùi vị lạ. 33 Bọt Bọt mịn, có độ bền nhất định.

Khi rót ra cốc có bọt mịn, đặc trưng cho từng loại sản phẩm 44 Trạng thái Dạng lỏng, bia trong, có độ Dạng lỏng, trong sánh và được bảo quản trong chai Bảng 1. Chỉ tiêu hoá học của sản phẩm Yêu cầu ST Tên chỉ tiêu Sản phẩm của TCVN 6057: T nhà máy 2013[7] 11 Hàm lượng chất hoà tan ban 12oBx ≥10,5 đầu, % khối lượng ở 20oC 22 Hàm lượng etanol, % thể tích ở 5 ≥4 20oC 33 Hàm lượng cacbon dioxit, g/l 5 ≥5 44 Độ axit, số mililit dung dịch ≤1,6 ≤1,6 natri hydroxit (NaOH) 1 M để trung hòa 100 ml bia đã đuổi hết khí cacbonic (CO2) 55 Độ đắng, BU 18 Tự công bố 66 Hàm lượng diaxetyl, mg/l, ≤0,2 ≤0,2 Bảng 1. Chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm Yêu cầu ST Tên chỉ tiêu Sản phẩm của QCVN 6 – T nhà máy 3:2010[8] 11 Tổng số VSV hiếu khí, CFU/ ml 1000 1000 Tieu luan 22 E.coli, CFU/ ml 0 0 33 Cl.perfringens, CFU/ml 0 0 44 Coliforms, CFU/ml 0 0 55 Strep.feacal, CFU/ml 0 0 66 Tổng số nấm men và nấm mốc, 100 100 CFU/ml sản phẩm 1. Lựa chọn địa diểm xây dựng và năng suất nhà máy 1.

Yêu cầu lựa chọn địa điểm xây dựng: Nhà máy hoạt động với quy mô tương đối lớn, trực tiếp sản xuất tạo ra sản phẩm, chịu trách nhiệm về an toàn, chất lượng sản phẩm. Do đó, địa bàn xây dựng nhà máy cần đảm bảo các yêu cầu sau: + Nhà máy cần có cơ sở hạ tầng vững chắc, phù hợp với kế hoạch quy hoạch chung của tỉnh/ thành phố và địa phương xây dựng nhà máy. + Nhà máy phải được đặt ở vùng cung ứng nguyên liệu phù hợp và thị trường tiêu thụ sản phẩm. + Hệ thống giao thông và điện nước thuận tiện cho việc sản xuất, kinh doanh, vận chuyển nguyên vật liệu và sản phẩm.

+ Khí hậu thời tiết phù hợp, thuận lợi, ít xảy ra thiên tai. + Nguồn nhân lực đáp ứng được yêu cầu sản xuất. + Đảm bảo yêu cầu về vệ sinh môi trường và nước thải nhà máy. Dựa vào những yêu cầu trên cũng như dự thầu kinh phí xây dựng nhà máy, nhà máy sẽ được xây dựng trong Khu Công Nghiệp (KCN) Sài Đồng B, quận Long Biên, thành phố Hà Nội.

Đây là KCN lớn với nhiều đặc điểm thuận lợi về vị trí địa lý, giao thông cũng như có cơ sở hạ tầng và các công trình phụ trợ đầy đủ. Vị trí địa lý và giao thông Khu công nghiệp Sài Đồng B thuộc địa bàn quận Long Biên, phía Đông của thủ đô Hà Nội. Vị trí của KCN nằm gần Quốc lộ 5, nối Hà Nội với Hải Phòng, cách Hải Phòng, nơi có cảng biển quan trọng nhất ở miền Bắc Việt Nam khoảng 94 km.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài viết "Thiết kế nhà máy sản xuất bia chai lager đen năng suất 20 triệu lít/năm" cung cấp cái nhìn sâu sắc về quy trình thiết kế và xây dựng một nhà máy sản xuất bia với năng suất lớn. Nội dung bài viết không chỉ nêu rõ các yếu tố kỹ thuật cần thiết mà còn phân tích các lợi ích kinh tế và môi trường của việc sản xuất bia quy mô lớn. Đặc biệt, bài viết nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng công nghệ hiện đại để tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí.

Để mở rộng thêm kiến thức về lĩnh vực sản xuất thực phẩm và đồ uống, bạn có thể tham khảo bài viết Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cider với năng suất 30 triệu lít/năm, nơi bạn sẽ tìm thấy thông tin về quy trình sản xuất cider tương tự. Ngoài ra, bài viết Báo cáo đồ án công nghệ chế biến đề tài thiết kế nhà máy sản xuất mứt dâu năng suất 1000 kgh cũng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về quy trình chế biến thực phẩm. Cuối cùng, nếu bạn quan tâm đến hệ thống cung cấp điện cho các nhà máy, hãy xem bài viết Hệ thống cung cấp điện báo cáo đề tài thiết kế cung cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt để có cái nhìn tổng quát hơn về hạ tầng hỗ trợ sản xuất. Những tài liệu này sẽ giúp bạn mở rộng kiến thức và hiểu rõ hơn về các khía cạnh khác nhau trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm.