[Luận văn]nghiên cứu cải tiến một số thiết bị trong dây chuyền sản xuất bia nhằm nâng cao năng xuất và chất lượng của công ty cổ phần bia ninh bình

Bộ giáo dục và đào tạo

Trờng Đại học nông nghiệp I

Hoàng hải đăng

Nghiên cứu cải tiến một số thiết bị trong
dây chuyền sản xuất bia nhằm nâng cao
năng xuất và chất lợng của công ty cổ
phần bia ninh bình

ơ

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp
M
số: 60.52.14
Ngời hớng dẫn khoa học: GS.TS Phạm Xuân Vợng

Hà nội - 2007


lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và cha từng đợc ai công bố
trong bất kì công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đ

đợc chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn kí tên

Hoàng Hải Đăng

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật --------------------------------

i


Lời cám ơn
Đề tài: Nghiên cứu cải tiến một số thiết bị trong dây chuyền sản
xuất bia nhằm nâng cao năng suất và chất lợng của Công ty Cổ phần bia
Ninh Bình đợc thực hiện dới sự hớng dẫn của GS.TS Phạm Xuân
Vợng đến nay đ
hoàn thành.
Tôi xin trân trọng cám ơn GS.TS Phạm Xuân Vợng đ
trực tiếp hớng dẫn,
chỉ bảo, giúp đỡ định hớng cho tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin trân trọng cám ơn tập thể cán bộ, giáo viên trong khoa Cơ Điện Trờng Đại học Nông Nghiệp I - Hà Nội.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thày cô giáo đ
trực tiếp giảng
dạy tôi trong quá trình học tập tại trờng và các thày cô giáo Khoa Sau Đại họcTrờng Đại học Nông Nghiệp I - Hà Nội.
Tôi xin trân trọng cám ơn Ban giám hiệu, các thày cô Khoa máy thi
công-Trờng Cao đẳng nghề Cơ giới Ninh Bình ®
tạo điều kiện và giúp
đỡ tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin trân trọng cám ơn ban l
nh đạo và cán bộ công nhân viên
Công ty Cổ phần bia Ninh Bình đ
tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá

trình thực tập và thu thập số liệu.
Tác giả luận văn kí tên

Hoàng Hải Đăng

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật --------------------------------

ii


Mục lục
Lời cam đoan
Lời cám ơn
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
mở đầu
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
1.2. Đối tợng, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.3. Tóm tắt nội dung luận văn

Chơng 1
Tổng quan nghiên cứu
1.1. Hiện trạng công nghiệp bia trên thế giới

1.1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Châu á
1.2. Tình Hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam

1.2.1. Hiện trạng về năng lực sản xuất

1.2.2. Hiệu quả kinh tế
1.2.3. Chủng loại bia
1.2.4. Định hớng phát triển nền công nghiệp bia tại Việt Nam đến năm 2010
1.3. Các điều kiện của Công ty cổ phần bia Ninh bình

1.3.1. Điều kiện tự nhiên x
hội
1.3.2. Nguồn nhân lực
1.3.3. Nguồn cung cấp nguyên liệu

i
ii
iii
vi
vii
1
1
2
2
3
3
3
3
4
5
5
6
6
7
8

8
8

1.4. Quy trình công nghệ sản xuất bia của công ty cổ phần bia
ninh bình

9
1.4.1. Thành phần hoá học và dinh dỡng của bia
9
1.4.2. Thành phần và các chỉ tiêu của nguyên liệu
10
1.4.3. Dây chuyền sản xuất
14
1.4.4. Sơ đồ công nghệ
16
1.4.5. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
17
Chơng 2
Tính toán kiểm tra các thông số công nghệ của một
số thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất bia
36
2.1. Hệ thống xử lý nguyên liệu
36
2.1.1. Máy nghiền gạo
36
2.1.2. Máy nghiền malt
36
2.2. Tính toán hệ thống thiết bị phân xởng nấu
37
2.2.1. Công suất nhà nấu

37
2.2.2. Công suất một mẻ nấu
37

Trng i hc Nụng nghip Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật --------------------------------

iii


2.2.3. Tính nồi hồ hoá
2.2.4. Tính nồi đờng hoá
2.2.5. Tính thiết bị lọc dịch đờng
2.2.6. Tính nồi nấu hoa
2.3. Tính toán hệ thống thiết bị phân xởng lên men

2.3.1. Tính thiết bị lên men
2.3.2. Tính tank chứa bia thành phẩm
2.3.3. TÝnh hƯ thèng läc bia
2.4. TÝnh hƯ thèng thiÕt bÞ gây men

2.4.1. Thiết bị gây men giống cấp 1
2.4.2. Thiết bị gây men giống cấp 2
2.4.3. Thiết bị gây men giống cấp 3
2.5. nhận xét và đánh giá thiết bị

Chơng 3
Tính toán kiểm tra nhiệt một số quá trình
3.1. Các quá trình nấu

3.1.1. Quá trình nấu trong nồi hồ hoá

3.1.2. Quá trình nấu trong nồi đờng hoá
3.1.3. Quá trình nấu trong nåi hoa
3.2. TÝnh nhiƯt cÇn cung cÊp cho hƯ thèng nåi nÊu

3.2.1. NhiƯt cÇn cung cÊp cho nåi hå hoá
3.2.2. Nhiệt cần cung cấp cho nồi đờng hoá
3.2.3 Nhiệt cần cung cấp cho nồi hoa
3.3. nhận xét và đánh giá thiết bị

37
40
42
44
45
45
49
50
51
51
52
53
54
55
55
55
55
56
57
58
58

63
68
73

Chơng 4
đề xuất đóng góp ý kiến hoàn thiện dây chuyền sản
xuất bia
74
4.1. tính toán máy nghiền malt

4.1.1. Yêu cầu công nghệ của quá trình nghiền
74
4.1.2. Cấu tạo của máy nghiền trục
79
4.1.3. Tính toán các thông số cơ bản của máy nghiền trục
80
4.1.4. Kết luận
89
4.2. Đề xuất phơng án hoàn thiện thiết bị Lên men phụ và
tàng trữ bia
89
4.2.1. yêu cầu công nghệ của quá trình lên men và tàng trữ bia
89
4.2.2. Đề xuất
90
Kết luận và đề nghị
92
Tài liƯu tham kh¶o
93

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật --------------------------------

iv


Danh mục các bảng

Số bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 4-1 ảnh hởng của mức độ nghiền malt đến thể tích bột nghiền
và thể tÝch khèi b


75

Bảng 4-2 Sự liên quan giữa thiết bị lọc b
và các thông số nghiền malt

77

Bảng 4-3 Các thông số cơ bản của máy nghiền

82

Bảng 4-4 Kích thớc của r
nh

85

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật --------------------------------

v


Danh mục các hình
Số hình
Tên hình
Trang
Hình 1-1 Cấu tạo hạt đại mạch
10
Hình 1-3 Cấu tạo của nồi đờng hoá
19
Hình 1-4 Máy lọc ép khung bản
20
Hình 1-5 Nồi đun hoa
21
Hình 1-6 Thùng lắng
22
Hình 1-7 Máy làm lạnh tấm bản hai cấp
23
Hình 1-8 Dây truyền công nghệ nhân men giống từ chủng thuần khiết 24
Hình 1-9 Thiết bị lên men chính
26
Hình 1-10 Tank đứng
28
Hình 1-11 Máy lọc bản có chất trợ lọc diatomit

28
Hình 1-12 Máy chiết chai đẳng áp
32
Hình 2-1 Nồi hồ hoá
38
Hình 2-2 Nồi đờng hoá
40
Hình 2-3 Thiết bị lọc dịch đờng
42
Hình 2-4 Nồi nấu hoa
44
Hình 2-5 Tanh lên men
46
Hình 3-1 Đồ thị nhiệt của nồi hồ hoá
56
Hình 3-2 Đồ thị nhiệt của nồi đờng hoá
57
Hình 3-3 Đồ thị nhiệt của nồi hoa
58
Hình 4-1 Cấu tạo của máy 4 trục nghiền dùng để nghiền hạt
79
Hình 4-2 Sơ đồ tính toán để xác định đờng kính cho phép nhỏ nhất của trục
nghiền
80
Hình 4-3 Cấu tạo trục
81
Hình 4-4 Cấu tạo răng khía của trục
83
Hình 4-5 Sơ đồ tác động của cặp trục nghiền hạt
84

Hình 4-6 Sơ đồ của cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa các trục
86
Hình 4-7 Sơ đồ để dựng quỹ đạo bay của hạt sản phẩm có trục cán
cấp liệu
87
Hình 4-8 Van tiết lu kiểu hình quạt để điều chỉnh số lợng sản phẩm đa vào
trong máy
89

Trng i hc Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật --------------------------------

vi


mở đầu
1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Bia là một loại nớc giải khát lâu đời. Bia đợc sản xuất bằng phơng
pháp lên men từ các nguyên liệu chủ yếu là malt, nớc, hoa houblon và nấm
men. Do đợc sản xuất từ các nguyên liệu trên nên bia luôn có hơng thơm và
vị đắng đặc trng của hoa houblon và là sản phẩm không thể thiếu đợc trong
lĩnh vực giải khát. Khác với những loại giải khát khác bia có chứa một lợng
cồn thấp (3%ữ5%), hơng thơm và vị của bia là do các hợp chất chiết từ các
nguyên liệu, từ các quá trình lên men dịch đờng sinh ra nh− CO2 b
o hoà
trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của ngời uống. Ngoài ra bia
còn chứa lợng nhỏ chất kích thích, làm tăng sự tiêu hoá thức ăn của dạ
dày.Về mặt dinh dỡng bia có chứa nhiều loại vitamin nh B1, B2 và axít
amin rất cần thiết cho cơ thể.
Trải qua hàng nghìn năm cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học

kỹ thuật, đặc biệt là sự phát triển của công nghệ sinh học, công nghệ thực
phẩm nên công nghệ sản xuất bia không ngừng phát triển và ngày càng đợc
mở rộng. Hiện nay ngành sản xuất bia đựơc coi nh một ngành công nghiệp
mang tính chất thơng mại ở nhiều nớc trên thế giới, đó là một trong những
ngành sản xuất mang lại hiệu quả kinh tÕ cao cho nhiỊu qc gia.
ViƯt Nam lµ mét n−íc cã khÝ hËu nãng, Èm nhu cÇu vỊ bia nói riêng và
các loại nớc giải khát nói chung là rất lớn. Trong vòng 15 năm trở lại đây,
ngành công nghiệp sản xuất bia trong nớc có những bớc đột phá đáng kể
nhằm nâng cao chất lợng và sản lợng bia chủ yếu tập chung vào các lĩnh
vực: Sử dụng nguyên liệu thay thế, nghiên cứu công nghệ lên men bia nồng độ
caonhằm mục đích nâng cao hiệu suất trích ly nguyên liệu cải thiện chất
lợng dịch đờng, tăng hiệu suất lên men và rút ngắn chu kỳ sản xuất.
Thực tế sản xuất bia ở Công ty Cổ phần bia Ninh Bình có những điểm
khác biệt nh sử dụng gạo làm nguyên liệu thay thế cao, thời gian lên men vµ

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật --------------------------------

1


tàng trữ ngắn, hệ thống thiết bị đôi khi còn cha đồng bộ một số thiết bị nhập
từ nớc ngoài một số thiết bị sản xuất tại Việt Nam nh máy nghiền gạo và
malt nên năng suất và chất lợng bia cha cao. Để nâng cao năng suất chất
lợng và giảm giá thành sản phẩm thì việc nghiên cứu cải tiến một số thiết bị
là vấn đề cấp thiết. Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên chúng tôi tiến hành
nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu cải tiến một số thiết bị trong dây chuyền sản
xuất bia nhằm nâng cao năng suất và chất lợng của Công ty cổ phần bia
Ninh Bình.
1.2. Đối tợng, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề
tài

- Cải tiến một số thiết bị trong dây chuyền sản xuất bia nhằm nâng
cao năng suất và chất lợng, đáp ứng đợc nhu cầu thực trạng của Công ty
cổ phần bia Ninh Bình.
- Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao năng suất và chất lợng và
hạ giá thành sản phẩm.
- Kết quả của đề tài góp phần thúc đẩy nền công nghiệp sản xuất bia
phát triển.
1.3. Tóm tắt nội dung luận văn

Nội dung luận văn gồm:
Mở đầu
Chơng 1: Tổng quan nghiên cứu
Chơng 2: Tính toán kiểm tra các thông số công nghệ của một số thiết
bị chính trong dây chuyền sản xuất bia
Chơng 3: Tính toán cân bằng nhiệt một số quá trình
Chơng 4: Đề xuất đóng góp ý kiến hoàn thiện dây chuyền sản xuất bia
Kết luận và kiến nghị

Trng i hc Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật --------------------------------

2


Chơng 1
Tổng quan nghiên cứu
1.1. Hiện trạng công nghiệp bia trên thế giới

1.1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới
Đối với các nớc có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cũng

nh thu nhập khá cao thì bia đợc xem nh một loại nớc giải khát thông
dụng. Còn đối với các nớc đang phát triển nh nớc ta thì nền công nghiệp
bia vẫn còn non trẻ, sản phẩm bia đợc coi là một loại nớc giải khát xa xỉ.
Tuy nhiên những năm gần đây bia cũng dần đợc phổ biến một cách rộng r
i
hơn với sản lợng ngày càng cao.
Hiện nay trên thế giíi cã nhiỊu qc gia s¶n xt bia víi s¶n lợng lớn
cỡ trên hàng tỉ lít/năm nh: Mỹ, CHLB Đức mỗi nớc sản xuất trên dới 10 tỉ
lít/năm, Trung Quốc 7 tỉ lít/năm.
Thống kê bình quân trên mức tiêu thụ bia hiện nay ở một số nớc công
nghiệp tiên tiến nh sau: Cộng Hoà Czeh - Slovakia 150 lít/ngời/năm, CHLB
Đức 147 lít/ngời/năm, Đan Mạch 125 lít/ngời/năm. Các nớc xung quanh ta
nh Singapore đạt 18 lít/ngời/năm, Philippin đạt 20 lít/ngời/năm ...[4]
ở các nớc trên thế giới hầu hết sử dụng dây truyền sản xuất hiện đại
của các nớc nh Nhật Bản, Đức và Ba Lan... Vì vậy năng suất và chất lợng
đợc nâng cao.
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Châu á
Châu á là khu vực có số dân đông nhất thế giới do vậy đây là khu vực
đầy tiềm năng, tuy nhiên do mức sống cũng nh thu nhập trung bình của
ngời dân ở đây cha cao.
Qua một vài năm gần đây, theo số liệu thống kê cho thấy sản lợng bia
tiêu thụ ở khu vực Châu á tăng nhanh và theo nhận định của các nhà nghiên
cứu thị trờng bia của thế giới thì bia của Châu á đang ngày càng giữ vị trí

Trng i hc Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật --------------------------------

3


dẫn đầu trên thị trờng bia thế giới. Trong khi đó ở Châu Âu có phần chững

lại, từ năm 1989ữ1993 tăng bình quân 4,4%/năm, thì ở Châu á trớc kia
nhiều nớc có mức tiêu thụ bia trên đầu ngời thấp ®Õn nay ®