THIẾT kế NHÀ máy sản XUẤT BIA THEO PHƯƠNG PHÁP HIỆN đại NĂNG SUẤT 90 TRIỆU lít năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & MƠI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA THEO PHƯƠNG
PHÁP HIỆN ĐẠI NĂNG SUẤT 90 TRIỆU LÍT/NĂM

Người hướng dẫn: TS. Ngô Thị Minh Phương
Sinh viên thực hiện: Lê Trọng Tiến
Mã sinh viên: 1811507310145
Lớp: 18HTP1

Đà Nẵng, tháng 06/2022


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & MƠI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA THEO PHƯƠNG
PHÁP HIỆN ĐẠI NĂNG SUẤT 90 TRIỆU LÍT/NĂM

Người hướng dẫn: TS. Ngô Thị Minh Phương
Sinh viên thực hiện: Lê Trọng Tiến
Mã sinh viên: 1811507310145
Lớp: 18HTP1

Đà Nẵng, tháng 06/2022





TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu
lít/năm
Sinh viên thực hiện: Lê Trọng Tiến
Mã SV: 1811507310145 Lớp: 18HTP1
Mở đầu
Chương 1: Lập luận kinh tế và kỹ thuật
Chương 2: Tổng quan về sản phẩm bia và nguyên liệu sản xuất bia
Chương 3: Quy trình cơng nghệ sản xuất bia
Chương 4: Tính cân bằng vật chất
Chương 5: Tính và chọn thiết bị
Chương 6: Tính nhu cầu năng lượng của nhà máy
Chương 7: Tính tốn và thiết kế xây dựng
Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm
Chương 9: Vệ sinh xí nghiệp và an tồn lao động
Kết luận

LỜI NĨI ĐẦU
Để hồn thành đồ án này, trước hết em xin chân thành cảm ơn cô TS. Ngô Thị
Minh Phương đã tận tình hướng dẫn để em hồn thiện đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Đà
Nẵng, Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơng nghệ Hóa học – Mơi trường và các thầy cô bộ môn
đã tạo điều kiện để em học tập và rèn luyện trong suốt thời gian qua.
Em cũng xin chân thành cảm ơn sự động viên, giúp đỡ của gia đình và bạn bè
trong suốt thời gian học tập và hoàn thiện đồ án.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hồn chỉnh nhất. Song
khơng tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em rất mong nhận được sự góp ý của quý
thầy cô và các bạn để đồ án được hồn thiện hơn.
Cuối cùng em kính chúc q Thầy Cơ, bạn bè sức khỏe và thành công trong sự
nghiệp cũng như trong cuộc sống.

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CN HĨA HỌC – MƠI TRƯỜNG

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: TS. Ngô Thị Minh Phương
Sinh viên thực hiện: Lê Trọng Tiến
1. Tên đề tài:

Mã SV: 1811507310145

Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
90 triệu lít/năm
3. Nội dung chính của đồ án:
Mở đầu
Chương 1: Lập luận kinh tế và kỹ thuật
Chương 2: Tổng quan về sản phẩm bia và nguyên liệu sản xuất bia
Chương 3: Quy trình cơng nghệ sản xuất bia
Chương 4: Tính cân bằng vật chất
Chương 5: Tính và chọn thiết bị
Chương 6: Tính nhu cầu năng lượng của nhà máy
Chương 7: Tính tốn và thiết kế xây dựng
Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm
Chương 9: Vệ sinh xí nghiệp và an toàn lao động
Kết luận
4. Các sản phẩm dự kiến
- Bài tổng hợp đồ án chi tiết
- Bản vẽ sơ đồ dây chuyền cơng nghệ
(A1)
- Bản vẽ sơ đồ bố trí tổng mặt bằng nhà máy
(A1)
- Bản vẽ kỹ thuật mặt bằng phân xưởng sản xuất (A1)
- Bản vẽ kỹ thuật mặt cắt phân xưởng sản xuất (A1)
5. Ngày giao đồ án: 14/02/2022
6. Ngày nộp đồ án: 10/06/2022
Đà Nẵng, ngày 10 tháng 6 năm 2022
Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn

ii


MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN
NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN
TÓM TẮT
LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .................................................................. ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU................................................... vii
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT................................... 3
1.1. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam ..................... 3
1.2. Địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường ........................................... 4
1.2.1. Vùng nguyên liệu.................................................................................................. 4
1.2.2. Vùng tiêu thụ sản phẩm ....................................................................................... 4
1.2.3. Nguồn cung cấp điện, nước, lạnh........................................................................ 4
1.2.4. Nguồn cung cấp nhiên liệu .................................................................................. 5
1.2.5. Nguồn nhân lực .................................................................................................... 5
1.2.6. Giao thông vận tải ................................................................................................ 5

CHƯƠNG 2: ........................................................................................................ 6
TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM BIA VÀ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA 6
2.1. Định nghĩa bia ......................................................................................................... 6
2.1.1. Thành phần hóa học của bia ............................................................................... 6
2.1.2. Các chỉ số cảm quan ............................................................................................. 7
2.2. Nguyên liệu sản xuất bia ........................................................................................ 7

2.2.1. Malt đại mạch ....................................................................................................... 7
2.2.2. Hoa houblon ......................................................................................................... 9
2.2.3. Nước .................................................................................................................... 11
2.2.4. Nấm men ............................................................................................................. 12
2.2.5. Nguyên liệu thay thế (Gạo) ................................................................................ 12
2.2.6. Các loại nguyên liệu phụ khác........................................................................... 12
2.3. Các phương pháp lên men trong sản xuất bia ................................................... 13

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA....................... 14
3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất bia............................................................................... 14
3.2. Thuyết minh quy trình ......................................................................................... 15
3.2.1. Làm sạch nguyên liệu......................................................................................... 15
3.2.2. Nghiền nguyên liệu ............................................................................................ 16
3.2.3. Nấu nguyên liệu .................................................................................................. 17
3.2.4. Lọc dịch đường ................................................................................................... 19
3.2.5. Houblon hóa ....................................................................................................... 20
3.2.6. Lắng trong và làm lạnh ...................................................................................... 21
3.2.7. Lên men ............................................................................................................... 21
3.2.8. Lọc trong bia ....................................................................................................... 23
3.2.9. Ổn định bia ......................................................................................................... 23
iii


3.2.10. Máy rửa, chiết rót, và đóng nắp chai tự động ................................................. 24
3.2.11. Thanh trùng bia ................................................................................................ 24
3.2.12. Dán nhãn .......................................................................................................... 25

CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT............................................... 26
4.1. Chọn số liệu ban đầu ............................................................................................ 26
4.2. Tính cân bằng sản phẩm ..................................................................................... 26

4.2.1. Tính cân bằng sản phẩm cho 100kg nguyên liệu ............................................. 26
4.2.2. Kế hoạch sản xuất của nhà máy ........................................................................ 31
4.2.3. Tính cân bằng cho một ngày .............................................................................. 32
4.2.4. Chi phí bao bì ...................................................................................................... 34

CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ .......................................... 38
5.1. Máy làm sạch nguyên liệu .................................................................................... 38
5.2. Gầu tải ................................................................................................................... 38
5.2.1. Malt ..................................................................................................................... 38
5.2.2. Gạo ...................................................................................................................... 38
5.3. Vít tải nguyên liệu vào xưởng nấu ...................................................................... 39
5.4. Cân ......................................................................................................................... 39
5.5. Máy nghiền ............................................................................................................ 40
5.5.1. Máy nghiền gạo .................................................................................................. 40
5.5.2. Máy nghiền malt lót ............................................................................................ 40
5.5.3. Máy nghiền malt ướt .......................................................................................... 40
5.6. Tính bunke chứa malt, gạo .................................................................................. 40
5.6.1. Bunke chứa malt................................................................................................. 41
5.6.2. Bunke chứa gạo .................................................................................................. 42
5.7. Nồi nấu nguyên liệu .............................................................................................. 42
5.7.1. Nồi nấu gạo ......................................................................................................... 43
5.7.2. Nồi nấu malt ....................................................................................................... 44
5.7.3. Nồi houblon hóa ................................................................................................ 45
5.7.4. Nồi nấu nước nóng ............................................................................................. 46
5.8. Thiết bị lọc khung bản ......................................................................................... 46
5.9. Thùng chứa bã nguyên liệu ................................................................................. 47
5.10. Thiết bị lắng Whirlpool ...................................................................................... 48
5.11. Thiết bị làm lạnh ................................................................................................. 49
5.12. Chọn bơm cho phân xưởng nấu ........................................................................ 50
5.13. Phân xưởng lên men ........................................................................................... 50

5.13.1. Thiết bị lên men ................................................................................................ 50
5.13.2. Thiết bị nuôi cấy nấm men ............................................................................... 52
5.14. Thiết bị lọc bia .................................................................................................... 54
5.15. Thùng phối trộn chất trợ lọc ............................................................................. 54
5.16. Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc .................................................................. 54
5.17. Chọn bơm cho phân xưởng lên men ................................................................. 55
5.18. Phân xưởng chiết rót .......................................................................................... 56
5.18.1. Máy rửa, chiết rót, và đóng nắp chai tự động ................................................. 56
5.18.2. Máy xếp chai vào két ........................................................................................ 56
5.18.3. Máy dán nhãn ................................................................................................... 56
5.18.4. Máy thanh trùng ............................................................................................... 57
iv


CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN NHU CẦU NĂNG LƯỢNG, NHU CẦU NƯỚC
CỦA NHÀ MÁY ................................................................................................ 58
6.1. Tính nhiệt lạnh ...................................................................................................... 58
6.1.1. Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho thiết bị lạnh nhanh .......................................... 58
6.1.2. Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men .................................................... 58
6.1.3. Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hồn thiện .......................................... 60
6.1.4. Hệ thống lạnh ..................................................................................................... 61
6.2. Tính nước .............................................................................................................. 62
6.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu ....................................................................... 62

6.2.1.1. Nước dùng để nấu nguyên liệu và rửa bã trong một mẻ: ................... 62
6.2.2. Nước dùng cho lò hơi ......................................................................................... 62
6.2.3. Nước dùng cho phân xưởng lên men ................................................................ 62
6.2.4. Nước dùng cho chiết rót, rửa chai, thanh trùng ............................................... 62
6.2.5. Nước dùng cho hệ thống lạnh ........................................................................... 62
6.2.6. Nước dùng cho sinh hoạt ................................................................................... 63

6.2.7. Dầu FO................................................................................................................ 63
6.3. Tính điện ................................................................................................................ 64
6.3.1. Phụ tải chiếu sáng .............................................................................................. 64
6.3.2. Phụ tải sản xuất .................................................................................................. 64
6.3.3. Xác định các thông số của hệ thống điện .......................................................... 65
6.3.4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm .................................................................... 65
6.4. Tính hơi ................................................................................................................. 66
6.4.1. Các cơng thức sử dụng để tính tốn .................................................................. 66
6.4.2. Tính nhiệt cho các nồi trong phân xưởng nấu ................................................. 68
6.4.3. Tính chi phí hơi cho các nồi .............................................................................. 71
6.4.4. Tính và chọn lị hơi............................................................................................. 71

CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ XÂY DỰNG NHÀ MÁY........ 73
7.1. Phân tích và lựa chọn địa điểm xây dựng .......................................................... 73
7.2. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy......................................................................... 74
7.3. Tính tốn các hạng mục cơng trình .................................................................... 75
7.3.1. Nhà sản xuất chính (nhà nấu) ........................................................................... 75
7.3.2. Phân xưởng lên men .......................................................................................... 75
7.3.3. Nhà hoàn thiện sản phẩm .................................................................................. 75
7.3.4. Kho chứa nguyên liệu ........................................................................................ 75
7.3.5. Kho chứa thành phẩm ........................................................................................ 76
7.3.6. Các xưởng phụ trợ .............................................................................................. 77
7.3.7. Các cơng trình khác ........................................................................................... 78

CHƯƠNG 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ÐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG
SẢN PHẨM ........................................................................................................ 80
8.1. Kiểm tra nguyên liệu ............................................................................................ 80
8.1.1. Kiểm tra chất lượng của malt ............................................................................ 80
8.1.2. Kiểm tra chất lượng của hoa houblon ............................................................... 80
8.1.3. Kiểm tra chất lượng của gạo .............................................................................. 80

8.1.4. Kiểm tra men giống ............................................................................................ 80
8.1.5. Kiểm tra nước dùng nấu bia .............................................................................. 81
8.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất ........................................................................ 81
v


8.2.1. Kiểm tra công đoạn nấu ..................................................................................... 81
8.2.2. Kiểm tra công đoạn lên men .............................................................................. 81
8.3. Kiểm tra sản phẩm ............................................................................................... 82
8.3.1. Các chỉ tiêu cảm quan ....................................................................................... 82
8.3.2. Các chỉ tiêu hoá lý .............................................................................................. 83
8.3.3.Các chỉ tiêu hoá học ............................................................................................ 83

CHƯƠNG 9: VỆ SINH XÍ NGHIỆP VÀ AN TỒN LAO ÐỘNG ............ 84
9.1. Vệ sinh công nghiệp .............................................................................................. 84
9.1.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân ........................................................................ 84
9.1.2. Vệ sinh máy móc, thiết bị ................................................................................... 84
9.1.3. Vệ sinh xí nghiệp ................................................................................................ 84
9.1.4. Xử lý phế liệu của quá trình sản xuất ............................................................... 84
9.1.5. Xử lý nước thải ................................................................................................... 84
9.1.6. Xử lý nước dùng để sản xuất ............................................................................. 85
9.2. An toàn lao động ................................................................................................... 85
9.2.1. Tai nạn xảy ra do các nguyên nhân sau ........................................................... 85
9.2.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động ...................................................... 85
9.2.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ....................................................... 86

KẾT LUẬN ........................................................................................................ 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 89
PHỤ LỤC ........................................................................................................... 91

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU

Hình 2. 1 Một số sản phẩm của bia

6

Hình 2. 2 Malt
Hình 2. 3 Đại mạch
Hình 2. 4 Cấu tạo hạt đại mạch

8
8
9

Hình 2. 5 Hoa Houblon
Hình 2. 6 Saccharomyces cerevisiae

10
12

Hình 3. 1 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất bia
Hình 3. 2 Máy nghiền trục (nghiền malt)

15
16

Hình 3. 3 Máy nghiền búa (nghiền gạo)

Hình 3. 4 Nồi nấu nguyên liệu
Hình 3. 5 Sơ đồ nâng nhiệt quá trình nấu
Hình 3. 6 Máy lọc khung bản

17
17
19
20

Hình 3. 7 Máy rửa, chiết rót, và đóng nắp chai tự động
Hình 3. 8 Máy thanh trùng
Hình 5. 1 Bunke chứa nguyên liệu

24
24
41

Hình 5. 2 Nồi nấu nguyên liệu
Hình 5. 3 Thùng chứa bã nguyên liệu
Hình 5. 4 Thiết bị lắng Whirlpool
Hình 5. 5 Thiết bị lên men
Hình 5. 6 Thiết bị ni cấy
Hình 5. 7 Thùng chứa ổn định bia

42
47
48
50
52
55

Bảng 4. 1 Bảng tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn

26

Bảng 4. 2 Biểu đồ sản xuất của phân xưởng nấu
Bảng 4. 3 Bảng tổng kết cân bằng vật chất
Bảng 5. 1 Thông số kỹ thuật của gầu tải phân xưởng nấu
Bảng 5. 2 Thống kê kỹ thuật của vít tải
Bảng 5. 3 Thống kê kỹ thuật của cân trước khi nghiền
Bảng 5. 4 Thông số kỹ thuật các máy nghiền
Bảng 6. 1 Công suất tiêu thụ điện của các thiết bị
Bảng 6. 2 Lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ cho các nồi
Bảng 6. 3 Lượng nhiệt dùng để giữ nhiệt cho các nồi

31
36
39
39
39
40
64
68
69

vii


Bảng 6. 4 Lượng nhiệt dùng để đun nóng vỏ thiết bị

69

Bảng 6. 5 Lượng nhiệt tổn thất
Bảng 6. 6 Lượng nhiệt cần để bốc hơi

70
70

Bảng 6. 7 Tổng lượng nhiệt dùng cho các nồi

70

viii


Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

MỞ ĐẦU

Bia là một loại thức uống có cồn được sản xuất từ nguyên liệu chính là malt đại
mạch, nấm men, hoa bia và nước. Ý tưởng cơ bản là trích xuất các loại đường từ ngũ
cốc (thường là lúa mạch) để lên men có thể biến nó thành rượu và CO2 , tạo ra bia.
Lịch sử bia cũng trải qua nhiều thăng trầm và cũng chịu tác động của các chế độ chính
trị, tôn giáo, thay đổi qua từng quốc gia, dân tộc. Chính vì thế, hiện nay bia là một
trong số những loại thực phẩm phong phú nhất với hơn 180 loại bia và hơn 20.000
nhãn hiệu trên toàn thế giới.
Nước ta là một nước gần xích đạo nên nóng và oi bức. Vì vậy nhu cầu về nước
giải khát chiếm một vị trí quan trọng trong mùa hè, ngành cơng nghiệp nước giải khát
nói chung và ngành bia hiện nay nói riêng rất được quan tâm. Sự phát triển của nền
kinh tế làm mức sống trong nhân dân tăng cao. Theo báo cáo về thị trường bia Việt

Nam năm 2018, tổng sản lượng tiêu thụ bia của Việt Nam là 4.2 tỉ lít và trung bình
mỗi người Việt Nam tiêu thụ 43.3 lít bia. Việt Nam tiêu thụ bia bình qn đầu người
cao nhất Đông Nam Á và thứ 3 Châu Á, chỉ xếp sau Nhật Bản và Trung Quốc. Nhu
cầu thị trường đòi hỏi sản xuất ra những loại bia đặc biệt có chất lượng cao. Ngồi các
nhà máy bia trong nước có cơng suất lớn là nhà máy bia Hà Nội, nhà máy bia Sài Gòn,
gần đây đã xuất hiện rất nhiều nhà máy sản xuất bia liên doanh với nước ngoài. Các
nhà máy này cùng với những cơ sở sản xuất ở hầu hết các tỉnh thành trong cả nước
nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng bia ngày càng tăng của mọi người. Hơn nữa bia là
một ngành cơng 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.
Với những yêu cầu trên, tôi đã lựa chọn đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất bia
theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm”. Sản phẩm được sản xuất ra
để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, góp phần vào sự phát triển của nền kinh tế quốc
dân.
Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp gồm:
Mở đầu
Chương 1: Lập luận kinh tế và kỹ thuật
Chương 2: Tổng quan về sản phẩm bia và nguyên liệu sản xuất bia
Chương 3: Quy trình cơng nghệ sản xuất bia
Chương 4: Tính cân bằng vật chất
SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngô Thị Minh Phương

1


Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

Chương 5: Tính và chọn thiết bị
Chương 6: Tính nhu cầu năng lượng của nhà máy
Chương 7: Tính tốn và thiết kế xây dựng
Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm
Chương 9: Vệ sinh xí nghiệp và an tồn lao động
Kết luận

SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngô Thị Minh Phương

2


Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT

1.1. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và tại Việt Nam
Trong các loại đồ uống 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. Cơng 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 Đơng 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 đơng dân cư, sản lượng bia ở Trung Quốc và Nhật Bản cũng gần
bằng sản lượng bia của Đức, Mỹ.

Theo một khảo sát mới được công bố, Australia là quốc gia có tỷ lệ sử dụng
rượu bia và các loại đồ uống có cồn cao gần gấp đơi so với mức trung bình của tồn
cầu.
Tại Việt Nam, theo Báo cáo của Hiệp hội Bia – rượu – nước giải khát cho thấy
năm 2017, lượng bia các loại tiêu thụ trên cả nước đạt hơn 4 tỉ lít, tăng 6% so với năm
2016. Con số này đã sát mục tiêu đạt 4,1 tỉ lít bia vào năm 2020 trong quy hoạch phát
triển ngành bia, rượu, nước giải khát Việt Nam do Bộ Công thương phê duyệt. Với dân
số 93,7 triệu người hiện nay, ước tính mỗi người dân Việt Nam uống gần 43 lít
bia/năm.
Trong giai đoạn 2016-2020, ngành cơng nghiệp sản xuất đồ uống phát triển với
tốc độ nhanh, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và đóng góp vào kim ngạch xuất
khẩu.
Hiện nay ở Việt Nam đời sống của mọi người đều được nâng cao nên việc dùng
bia làm nước giải khát hàng ngày trở nên thông dụng hơn. Tuy nhiều nhà máy mới
mọc lên và đang áp dụng tiến bộ khoa học kĩ thuật, sử dụng dây truyền thiết bị hiện đại
để tăng năng suất, nâng cao chất lượng nhưng vẫn khơng đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ.
Chính điều này đã thúc đẩy sự phát triển của ngành cơng nghiệp sản xuất nước giải
khát nói chung và cơng nghệ sản xuất bia nói riêng. Giữa sự phát triển ngành cơng
nghiệp bia & tăng trưởng kinh tế có sự tác động tương hỗ lẫn nhau. Phát triển công
nghiệp bia tạo công ăn việc làm cho rất nhiều người lao động, đáp ứng nhu cầu tiêu
dùng, có doanh thu lớn, góp phần vào tăng trưởng kinh tế. Ngược lại, nền kinh tế phát
SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngô Thị Minh Phương

3


Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

triển tạo điều kiện cho đầu tư mở rộng sản xuất, mở rộng thị trường tiêu thụ cả trong
nước và nước ngoài.
1.2. Địa điểm xây dựng, vùng nguyên liệu và thị trường
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 thơng.
• Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu.
• Nguồn nhân lực khơng quá khan hiếm.
Dựa vào những yêu cầu trên tôi chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong
khu công nghiệp Hòa Cầm, thuộc quận Cẩm Lệ, Thành phố Đà Nẵng. KCN Hồ Cầm
có vị trí địa lý giáp với đường Quốc lộ 14B thuộc trục hành lang kinh tế Đông Tây.
Đây là khu cơng nghiệp có vị trí thuận lợi nhất trong các KCN tại Đà Nẵng khi nằm
cách trung tâm thành phố Đà Nẵng 8km, cách các cơng trình hạ tầng quan trọng như:
cảng biển Tiên Sa, sân bay quốc tế Đà Nẵng, ga đường sắt trong khoảng từ 7 đến10
km. KCN Hịa Cầm có tổng diện tích 149,84 ha với tỷ lệ lấp đầy hiện tại đạt 88,2%.
Các khu dân cư và đô thị xung quanh đang được xây dựng và mở rộng. Mạng lưới điện
quốc gia ở đây cung cấp cho cả khu công nghiệp rất ổn định và thuận lợi.
1.2.1. 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 Quảng Nam,
Quảng Bình, Quảng Trị 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.
1.2.2. Vùng tiêu thụ sản phẩm
Bia nhà máy sản xuất ra cung cấp cho các cửa hàng trong thành phố và các tỉnh
lân cận như Huế, Quảng Nam, Quảng Ngãi,... 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.

1.2.3. 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.
SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngô Thị Minh Phương

4


Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

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 cơng 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.
1.2.4. 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.
1.2.5. Nguồn nhân lực
Đà Nẵng là thành phố có nền kinh tế phát triển mạnh và trọng điểm ở khu vực
miền Trung. Địa điểm xây dựng nhà máy cách không xa các khu dân cư, gần các tuyến

giao thông thuận lợi nên có nguồn nhân lực dồi dào. Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ
chức chun mơn phải được đào tạo đủ trình độ quản lý, điều hành. Các cơng nhân có
thể tuyển chọn lao động phổ thơng, học nghề ở các vùng dân cư xung quanh để đảm
bảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt.
1.2.6. 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.

SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngô Thị Minh Phương

5


Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM BIA VÀ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA

2.1. Định nghĩa bia
Bia là loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp một
lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzyme khá phong phú, đặc biệt là
nhóm enzyme kích thích tiêu hố amylaza. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là
malt đại mạch, hoa houblon, nước và sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo, ngơ, đường
saccaraza với một quy trình khá đặc biệt, cho nên bia có tính chất cảm quan khá hấp
dẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm
lượng CO2 khá cao giúp con người giải khát một cách triệt để khi ta uống. Lượng bia
sản xuất ngày càng tăng và sản phẩm ngày càng được đa dạng hoá mẫu mã nhằm đáp

ứng yêu cầu dinh dưỡng và cảm quan của người tiêu dùng [1].
Hiện nay trên thị trường có nhiều loại bia, tùy theo từng loại nguyên liệu sản xuất
mà ta có bia vàng và bia đen. Bia có vị đắng dịu và mùi thơm đặc trưng được quyết
định bởi nguyên liệu là malt và hoa houblon.

Hình 2. 1 Một số sản phẩm của bia
2.1.1. Thành phần hóa học của bia
Thành phần hóa học của bia phụ thuộc vào thành phần của nguyên liệu, nồng độ
dịch lên men ban đầu và mức độ lên men [2].
SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngô Thị Minh Phương

6


Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

2.1.1.1. Các chất bay hơi
Ngồi rượu Etylic và CO2, trong bia cịn chứa một lượng không nhiều các chất
bay hơi khác như rượu bậc cao, andehyt, các axit hữu cơ, este và một số chất khác.
Hàm lượng rượu etylic quyết định đến chất lượng của bia. Hàm lượng rượu etylic từ
1,8–7,0% so với thể tích và hàm lượng CO2 khoảng 0,3 – 0,5% khí CO2 tính theo trọng
lượng. Khí CO2 là thành phần quan trọng của bia, nó đảm bảo chất lượng cũng như vị
tươi mát cho bia. Rượu bậc cao là các chất có mùi, vị và tham gia tạo este ảnh hưởng
đến mùi vị của bia. Hàm lượng của nó khoảng 40–80mg/lit. Axetaldehyt và andehyt
chủ yếu có trong bia và nó chứa khoảng 5mg/lit. Trong bia cịn có chứa diaxetyl và một
số hợp chất chứa lưu huỳnh như SO2 khoảng 2-16 mg/lit, H2S khoảng 0,04 mg/lit, các
mecaptan bay hơi khoảng 0,07 mg/lit [1].
2.1.1.2. Các chất không bay hơi

Phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men ban đầu và mức độ lên men, bia thành phẩm
chứa 2,5-5% các chất không bay hơi. Trong đó saccarit chiếm 80-85%, các chất Nito 69%, Glyxerin 5-7%, các chất khoáng 3-4%, các chất đắng tanin và các chất màu 2-3%,
các axit hữu cơ không bay hơi 0,7-1% và một lượng nhỏ vitamin [1].
2.1.2. Các chỉ số cảm quan
Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bền của
bọt bia. Bia phải có mùi tinh khiết của hoa houblon và malt, khơng được có mùi lạ và
mùi chua. Độ axit trung bình của bia khoảng bằng 4, pH dao động 4,1- 4,8. Vị của bia
do các thành phần khác nhau của bia tạo nên, bia phải có vị đặc trưng. CO2 cũng góp
phần tạo vị cho bia, yêu cầu CO2 trong bia phải ở dạng liên kết và tách ra khỏi bia
chậm. Bia phải có bọt mịn, đặc và bền. Bia phải bão hịa đầy đủ CO2 thì khi rót bia vào
cốc các bọt khí CO2 tách khỏi bia chậm và tạo thành lớp bọt bền trên bề mặt bia. Bia
phải có màu vàng nâu hoặc vàng sáng và óng ánh, bia phải thật trong [4].
2.2. Nguyên liệu sản xuất bia
2.2.1. Malt đại mạch
Malt là hạt hòa thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo xác
định. Nó là sản phẩm rất giàu chất dinh dưỡng: đường đơn, các axit amin, các chất
khống, các nhóm vitamin và có hệ enzyme phong phú – chủ yếu là proteaza và
amylaza [3].
2.2.1.1. Vai trò của malt đại mạch

SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngô Thị Minh Phương

7


Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng để

sản xuất bia. Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và các tính chất cơng nghệ hơn
hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các hạt hòa thảo khác [4].
2.2.1.2. Cấu tạo của malt đại mạch
Hạt malt gồm 3 bộ phận chính: Vỏ hạt, phơi và nội nhủ.

Hình 2. 2 Malt

Hình 2. 3 Đại mạch
• Vỏ hạt (Hull): Vỏ hạt chia thành ba bộ phận chính: vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ alơron.
Phần này thường chiếm từ 8 - 15% trọng lượng hạt.
• Phôi: Là cơ quan sống, hô hấp của hạt. Phôi thường chiếm từ 2,5 - 5% trọng
lượng hạt. Trong phôi có từ 37 - 50% chất khơ là thành phần nitơ, khoảng 7%
chất béo, 5 - 6% đường saccharose, 7 - 7,5% pentose, 6 - 6,5% chất tro và một số
ít thành phần khác. Riêng tinh bột hầu như rất ít.
• Nội nhũ (Endosperm): Chiếm từ 45 - 68% trọng lượng hạt. Phần này của hạt
đại mạch giữ vai trò quyết định chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia.
Thành phần chính trong nội nhũ là hạt tinh bột hình trịn, có kích thước rất lớn (từ
20 - 30μ) hoặc rất bé (từ 2 - 10μ). Rất ít những hạt có kích thước trung bình. Nếu
hàm lượng protein trong đại mạch càng cao thì càng nhiều hạt tinh bột kích thước
nhỏ.
SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngơ Thị Minh Phương

8


Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

Hình 2. 4 Cấu tạo hạt đại mạch

2.2.1.3. Thành phần hóa học
Thành phần hóa học trung bình của malt bia tính theo phần trăm chất khô là: tinh
bột 58 %, đường khử 4 %, saccaroza 5 %, pentozan hịa tan 1 %, pentozan khơng hòa
tan và hexozan 9 %, xenluloza 6 %, chất chứa Nito 10 %, chất béo 2 %, chất khoáng
2,5 %. Ngồi ra cịn một số chất như inozit, các chất màu, các tanin và chất đắng.
Trong malt còn chứa các enzym thủy phân cần thiết cho sản xuất bia như: α-amylaza,
β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza, amylofotfataza…[1].
2.2.1.4. Yêu cầu đối với malt dùng trong sản xuất bia
Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị ngọt,
có màu vàng sáng đều. Khơng được có mùi vị lạ, khơng được mốc và khơng hơi khói.
u cầu kích thước của các hạt malt phải đều. Kích thước hạt malt đạt yêu cầu nếu như
hạt malt trên sàn 2,8 mm và 2,5 mm chiếm 94 %, hạt dưới sàn 2,2 mm không quá
0,5%. Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520-600g/l. Độ ẩm của malt không quá
6%. Độ chiết của malt: 75-82%. Thời gian đường hoá: 20-35 phút, hoạt lực amylaza
đạt 100-300 đơn vị, hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein
phải nằm trong khoảng 9-12%, nếu cao hơn bia sẽ đục, rất khó bảo quản, cịn nếu thấp
hơn thì bia kém bọt, vị kém đậm đà [1].
2.2.2. Hoa houblon
2.2.2.1. Vai trò của hoa houblon
Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất bia và hiện nay chưa
một loại nguyên liệu nào có thể thay thế được. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng
dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo
và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Thành phần hóa học của hoa gồm nhiều
chất khác nhau, những chất có giá trị cho bia là nhựa houblon, các chất tanin và tinh
dầu.
SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngô Thị Minh Phương

9

Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

Hình 2. 5 Hoa Houblon
2.2.2.2. Thành phần hoá học
Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau nhưng các chất
có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa houblon, các tanin và tinh dầu. Ngồi ra
trong hoa cịn chứa một số chất khác như: protein, mỡ, sáp, các hợp chất phiprotein,
xenluloza,…
• Nhựa hoa houblon là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon, bao gồm
nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α-nhựa mềm và β-nhựa mềm, trong nhựa
mềm gồm các dạng axít đắng là α, β, γ, δ-axít đắng. Vị đắng của bia chủ yếu là do αaxít đắng tạo nên, cịn các dẫn xuất của β-axít đắng tạo nên vị đắng hài hồ, dễ chịu.
• Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hồ tan trong nước, dễ bị
oxy hố nên nó bảo vệ nhựa houblon. Trong quá trình nấu bia, hầu hết tanin của hoa
houblon liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếu
là của malt và chỉ khoảng 10-20% là polyphenol của hoa houblon.
• Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydrat cacbon và nhiều
hợp chất chứa oxy dạng tecpen. Tinh dầu houblon khơng hồ tan trong nước nhưng dễ
bay theo hơi nước. Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu bị bay hơi
chỉ còn khoảng 2% tồn tại trong bia tạo hương thơm cho bia. Trong quá trình bảo
quản, tinh dầu sẽ mất dần do bay hơi và bị ơxy hố. Do đó khơng dùng hoa cũ để sản
xuất bia vì các sản phẩm chuyển hố của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất
lượng của bia [1].
2.1.2.3. Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng hoa
Để giữ chất lượng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong các điều kiện sau:
• Ngăn chăn sự xâm nhập của khơng khí vào hoa bằng cách bảo quản trong thùng
kín, mơi trường chân khơng hoặc mơi trường khí trơ.
• Xơng SO2 để hạn chế sự oxy hoá và phát triển của vi sinh vật.
SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngô Thị Minh Phương

10


Thiết kế nhà máy sản xuất bia theo phương pháp hiện đại năng suất 90 triệu lít/năm

• Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0oC vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kìm hãm các
q trình hố học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.
• Cách ẩm tốt.
Nếu bảo quản được trong các điều kiện trên thì hoa có thể bảo quản trong 2 năm
mà chất lượng không thay đổi. Hiệu quả sử dụng các chất đắng cịn phụ thuộc vào
nhiều yếu tố khi đun sơi hoa với dịch đường, quan trọng nhất là thời gian và cường độ
đun sôi, lượng và chất của hoa sử dụng và pH của dịch đường. Nếu tiến hành houblon
hoá trong điều kiện tối ưu thì lượng chất đắng sử dụng được trong giai đoạn này
khoảng 80-85%, còn 15-20% ở lại trong bã hoa [1].
2.2.3. Nước
2.2.3.1. Vai trò của nước
Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm trung bình khoảng 90%. Trong nhà
máy bia, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nấu
nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị, vệ sinh
xí nghiệp,…Do đó lượng nước dùng trong nhà máy rất lớn. Nước có ảnh hưởng lớn
đến tiến trình cơng nghệ và chất lượng sản phẩm. Vì vậy, nước dùng để nấu bia khơng
những địi hỏi phải có đầy đủ tiêu chuẩn của nước uống mà cịn có những yêu cầu riêng
đáp ứng cho công nghệ sản xuất bia.
2.2.3.2. Thành phần hoá học của nước
Nước thực chất là một dung dịch lỗng của các loại muối ở dạng ion.
• Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+,Al3+.
• Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43-.

Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước [1].
2.2.3.3. Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia
Nước dùng để nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, có mùi dễ chịu hoặc
khơng mùi và khơng chứa các vi sinh vật gây bệnh.
• Độ cứng trung bình của nước: 5-6 miligam đương lượng/lit.
• pH= 6,8-7,3.
• Độ oxi hố khơng vượt q 1-2 mg/lit.
• Hàm lượng căn khơ khơng vượt q 600mg/lit.
• Các chỉ tiêu sinh học:
- Chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300ml.
- Chỉ số coli không lớn hơn 3 [1].

SVTH: Lê Trọng Tiến

GVHD: TS. Ngô Thị Minh Phương

11