Nâng cấp, cải tạo hệ thống xử lý nước thải sản xuất công ty cổ phần bia nghệ an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

NGUYỄN NGỌC TÚ

NÂNG CẤP, CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
SẢN XUẤT CÔNG TY CỔ PHẦN BIA NGHỆ AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – 2005


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

NGUYỄN NGỌC TÚ

NÂNG CẤP, CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
SẢN XUẤT CÔNG TY CỔ PHẦN BIA NGHỆ AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN NGỌC NGÂN

Hà Nội - 2005

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU............ ........................................................................................................01
CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ TRONG LUẬN ÁN ................................02
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP RƯỢU BIA TẠI VIỆT NAM VÀ
TRÊN THẾ GIỚI ........ ........................................................................................................03

I.1. Giới thiệu về ngành công nghiệp rượu bia – nước giải khát.................03
I.2. Hiện trạng sản xuất, tiêu thụ bia trên thế giới và trong khu vực .........04
I.3. Hiện trạng sản xuất, tiêu thụ bia và xu thế phát triển ngành bia Việt
Nam ............. ........................................................................................................06
I.3.1. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam ................................06
I.3.2. Xu thế phát triển ngành bia Việt Nam ..............................................08
I.4. Công nghệ sản xuất bia.............................................................................09
I.4.1. Nguyên liệu cho sản xuất bia ............................................................09
I.4.1.1. Nguyên liệu chính ....................................................................09
I.4.1.2. Phụ liệu ...................................................................................12
I.4.2. Công nghệ sản xuất bia .....................................................................13
I.4.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu ..............................................................13
I.4.2.2. Nấu-đường hoá ........................................................................13
I.4.2.3. Quá trình lên men......................................................................15
I.4.2.4. Lọc bia ........................................................................................16
I.4.2.5. Bão hoà CO2 và chiết bia ............................................................16
I.4.3. Nhu cầu về vật tư, nhiên liệu, năng lượng và nước .............................18
I.4.4. Các nguồn thải chính trong sản xuất bia ..............................................19
I.4.4.1. Các chất thải gây ô nhiễm môi trường không khí .......................19
I.4.4.2. Chất thải rắn .................................................................................20
I.4.4.3. Nước thải ........................................................................................21
I.4.4.4. Các nguồn ô nhiễm khác .................................................................25

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SINH HỌC ................ .......................................................................................... 26


II.1. Nguyên lý chung của quá trình xử lý sinh học ......................................26
II.2. Phương pháp xử lý hiếu khí ....................................................................27
II.2.1. Cơ chế ...............................................................................................27
II.2.2. Tác nhân sinh học ..............................................................................28
II.2.3. Xử lý hiếu khí trong điều kiện tự nhiên .............................................30
II.2.4. Xử lý hiếu khí trong điều kiện nhân tạo ............................................31
II.2.5. Quá trình oxy hoá bằng bể aeroten ....................................................32
II.2.6. Các phương thức cấp khí ...................................................................38
II.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp vi sinh yếm khí .............................40
II.4. Xử lý yếm khí có lớp cặn lơ lửng(UASB) ...............................................43
II.4.1. Cấu tạo hệ thống UASB....................................................................43
II.4.2. Quy trình hoạt động ..........................................................................43
II.4.3. Phân bố bùn trong bể ........................................................................44
II.4.4. Quá trình lắng ...................................................................................44
II.4.5. Chỉ tiêu thiết kế .................................................................................45
II.4.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải bằng thiết bị
UASB .......... ........................................................................................................46
CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP NÂNG CẤP CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI CÔNG TY CỔ PHẦN BIA NGHỆ AN ...........................................................................48

III.1. Giới thiệu khái quát về công ty cổ phần bia Nghệ An ..........................48
III.1.1. Giới thiệu công ty cổ phần bia Nghệ An ...........................................48
III.1.2. Quá trình hình thành và phát triển công ty cổ phần bia Nghệ An .....48
III.2. Hiện trạng thiết bị và công nghệ xử lý chất thải nhà máy bia Vida ...48
III.2.1. Hệ thống thiết bị sản xuất ..................................................................48
III.2.2. Nhu cầu nguyên liệu và năng lượng ..................................................49

III.2.3. Hệ thống xử lý nước thải hiện tại ......................................................50
III.2.4. Lựa chọn công nghệ xử lý .................................................................51
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY CỔ PHẦN
BIA NGHỆ AN .......... ........................................................................................................54

IV.1. Tính toán thiết kế bể điều hoà - lắng 1 ..................................................54


IV.2. Tính toán bể UASB .................................................................................55
IV.2.1. Tính toán các kích thước bể UASB....................................................55
IV.2.2. Tính toán lượng bùn tạo thành ...........................................................57
IV.2.3. Tính toán lượng bùn tạo thành ...........................................................57
IV.2.4. Chọn hệ thống phân phối nước vào bể UASB ...................................58
IV.2.5. Chọn kết cấu thu bio-gas ....................................................................58
IV.3. Tính toán thiết kế bể điều hoà lắng 2 ......................................................59
IV.4. Tính toán thiết kế bể Aeroten ..................................................................61
IV.4.1. Tính thể tích của bể aeroten ...............................................................62
IV.4.2. Tính thời gian lưu của nước trong bể .................................................63
IV.4.3. Tính tốc độ tăng trường của bùn ........................................................63
IV.4.4. Tính lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày ...................................63
IV.4.5. Tính lưu lượng bùn tuần hoànq ..........................................................63
IV.4.6. Xác định lượng khí cần cấp cho quá trình oxy hoá trong bể aeroten .65
IV.4.7. Tính đường kính phân phối khí chính ................................................66
IV.5. Tính toán thiết kế bể lắng thứ cấp ..........................................................67
IV.6. Phương án nâng cấp - cải tạo hệ thống xử lý nước thải hiện có ..........70
IV.7. Lựa chọn thiết bị vật tư chính .................................................................73
IV.7.1. Chọn lựa thiết bị cấp khí cho bể aeroten .............................................73
IV.7.2. Lựa chọn bơm bùn ..............................................................................73
IV.7.3. Lựa chọn bơm nước thải .....................................................................73
IV.7.4. Dự toán kinh phí xây dựng và vận hành hệ thống ..............................74

IV.7.4.1. Dự toán kinh phí xây dựng ............................................................74
IV.7.4.2. Tính toán chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải của công ty .75
IV.7.5. Các biện pháp quản lý kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải Công ty cổ phần
bia Nghệ An ............ ........................................................................................................76
KẾT LUẬN ............... ........................................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................81
PHỤ LỤC


Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

Luận văn thạc sỹ khoa học

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Tên viết tắt

Tên tiếng Anh

Nghĩa tiếng Việt

COD:

Chemical Oxygen Demand.

Nhu cầu ôxy hóa học.

BOD:

Biological Oxygen Demand.

Nhu cầu ôxy sinh học.

SS:

Suspended Solid

Hàm lượng chất rắn lơ lửng.

SVI:

Sludge Volume Index.

Chỉ số thể tích bùn.

MLSS:

Mix Liquoz Suspended Solid.

Hàm lượng sinh khối

UASB:

Upflow Anaerobic Sludge Blanket.

Xử lý yếm khí dòng ngược có lớp
bùn lơ lửng.

F/M:

Nguyễn Ngọc Tú

Food/Microoganism.

Tỷ lệ thức ăn/vi sinh vật.

Lớp CH CNMT 2003-2005

1


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

LỜI NÓI ĐẦU.

Trong những năm gần đây, điều kiện kinh tế xã hội nước ta phát triển, chất
lượng cuộc sống được nâng cao vì vậy nhu cầu của người tiêu dùng tăng nhanh,
trong đó có nhu cầu về đồ uống. Rượu-bia-nước giải khát là một mặt hàng tiêu
dùng mang tính chiến lược trong phát triển kinh tế đất nước vì nó vừa mang lại lợi
nhuận cao đồng thời đóng góp đáng kể cho ngân sách của nhà nước. Song trên
quan điểm bảo vệ môi trường, ngành rượu-bia-nước giải khát cũng là một trong
những ngành sản xuất gây áp lực lớn lên tài nguyên, môi trường từ khai thác
nguyên liệu, nhiên liệu, năng lượng đầu vào cho đến quá trình sản xuất và tiêu thụ
sản phẩm.
Theo số liệu thống kê của Bộ Công nghiệp, đến nay, toàn ngành đã đầu tư rất
lớn để xây dựng mới và nâng cấp máy móc thiết bị các cơ sở sản xuất bia. Tuy
nhiên theo đánh giá của các tổ chức, chuyên gia đầu ngành thì sự phát triển tự phát
ở quy mô nhỏ, thiếu tính quy hoạch đã khiến một phần khá lớn trong số vốn này tỏ

ra bị lãng phí, không phát huy được hiệu quả đầu tư như mong muốn ban đầu, ảnh
hưởng lớn đến sự phát triển của ngành. Mặt khác, sự thiếu tính quy hoạch và manh
mún này đồng nghĩa với việc chưa đầu tư đúng mức cho công tác bảo vệ môi
trường trong quá trình sản xuất, đặc biệt là xử lý chất nước thải - dạng chất thải ô
nhiễm chính của loại hình công nghiệp sản xuất bia.
Công ty cổ phần bia Nghệ An (Vinh, Nghệ An) là một nhà máy có sản lượng
bia hơi và bia chai hàng năm tương đối lớn, công ty đã nâng công suất từ 10 triệu
lít/năm lên trên 50 triệu lít/năm do đó đáp ứng hầu hết nhu cầu tiêu dùng của dân
cư trong tỉnh và các tỉnh xung quanh. Do nhu cầu nâng cao sản lượng sản xuất, nhà
máy đã tiến hành đầu tư máy móc, mở rộng quy mô sản xuất vì vậy hệ thống xử lý
nước thải hiện có của nhà máy không đảm bảo được công suất xử lý nước thải

Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

1


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

tương ứng và gây ra những tác động không nhỏ tới môi trường xung quanh khu vực
nhà máy.
Đứng trước tình hình như hiện nay, việc đầu tư nâng cấp hệ thống xử lý nước
thải cho nhà máy là việc làm hết sức cần thiết. Đây là lý do để tác giả lựa chọn đề
tài: "Nâng cấp, cải tạo hệ thống xử lý nước thải Công ty cổ phần bia Nghệ An” cho
bản luận văn của mình.

Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

2


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

CHNG I

TNG QUAN V NGNH CễNG NGHIP BIA

I.1. Gii thiu v ngnh cụng nghip bia.
Bia l mt loi nc gii khỏt cao cp v rt thụng dng trong i sng
hng ngy, c mi ngi a chung. Bia mang hng v c trng riờng v l
loi nc ung mỏt b cú bt mn xp, cú cn thp, cú v ng d chu. Khi
c s dng ỳng mc, bia to nờn s thoi mỏi v tng cng sc lc cho c
th. Bia khụng nhng cha cỏc thnh phn dinh dng cao m cũn cú tỏc dng
gii khỏt rt hiu qu do cha CO2 bóo ho. Nh nhng u im ny m bia c
s dng rng rói hu khp cỏc nc trờn th gii v sn lng ngy cng tng.
Vit Nam l nc thuc khớ hu nhit i giú mựa núng m, vi dõn s
trờn 80 triu ngi ha hn mt th trng y tim nng ca cỏc loi nc gii
khỏt trong ú cú bia. Ngnh cụng nghip sn xut bia Vit Nam trong thi gian
gn õy ó t c nhng bc tin ỏng k trờn nhiu phng din t nng lc
sn xut, cht lng sn phm n úng gúp ngõn sỏch nh nc, to cụng vic
cho hng vn lao ng v tng bc vn ra th trng th gii. Hin nay, cỏc c
s sn xut bia Vit Nam cựng song song tn ti v phỏt trin vi cỏc hóng bia

danh ting trờn th gii.
Phỏt trin sn xut cụng nghip mt mt gúp phn tng sn phm cho xó
hi, phc v i sng con ngi, nhng mt khỏc, chớnh cụng nghip cng s gõy
ra nhng tỏc hi to ln cho mụi trng sinh thỏi, vỡ nú to ra cỏc cht thi gõy ụ
nhim mụi trng. Bo v mụi trng l vn ngy cng tr nờn cp thit mang
tớnh ton cu vỡ cht lng mụi trng nh hng ti mi hot ng sng v phỏt
trin trờn hnh tinh. Cựng vi cỏc ngnh cụng nghip khỏc, s phỏt trin nhanh
v s lng v quy mụ ca cỏc doanh nghip sn xut bia cng nh s tng
Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

3


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

nhanh v sn lng bia ó to ra mt lng ln cỏc cht thi gõy ụ nhim mụi
trng di c ba dng: cht thi rn, khớ thi v nc thi.
Hin nay, hu ht cỏc c s sn xut bia u thi trc tip nc thi vo h
thng thoỏt nc cụng cng khụng qua x lý. Hn na, phn ln cỏc c s cụng
nghip ny u nm trong thnh ph xen vi khu dõn c. Vic thi mt lng ln
cht hu c ra mụi trng s to ngun ụ nhim v cỏc dch bnh, nh hng
trc tip ti sc kho ca cng ng. Ngun gõy ụ nhim chớnh ca sn xut bia
l nc thi vi lu lng ln, ti lng cỏc cht bn hu c cao, gõy nhng hu
qu nghiờm trng cho mụi trng, cn c u tiờn gii quyt.
Vi iu kin kinh t nc ta cũn nghốo, vic nhp khu mt dõy chuyn
x lý nc thi vi h thng thit b hon chnh l mt vn rt khú khn i

vi khụng ch cỏc c s sn xut bia cụng sut nh m ngay c i vi cỏc nh
mỏy bia ln. Vỡ vy, phự hp vi thc t khỏch quan trờn, cn phi nghiờn cu
v thit k h thng x lý kh thi v mt cụng ngh cng nh giỏ thnh chi phớ x lý.
I.2. Hin trng sn xut v tiờu th bia trờn th gii v trong khu vc.
Bia l loi nc gii khỏt ó c sn xut t rt lõu i trờn th gii. T
thi c i, bia ó c ch bin t lỳa mch nhng phi n th k 19, khi Louis
Pasteur thnh cụng trong nhng nghiờn cu v sinh vt v Christian Hansen
(ngi an Mch) phõn lp c nm men v ỏp dng vo sn xut bia thỡ bia
mi thc s tr thnh mt ung ho hng, c nhiu ngi khp ni trờn th
gii a chung. Cỏc nc cú sn lng bia cao l M, CHLB c (trờn 10t
lớt/nm). Nhng nm gn õy, vi tc phỏt trin kinh t nhanh ca nhiu nc
trờn th gii, cht lng cuc sng ca ngi dõn ngy cng c m bo, nhu
cu tiờu dựng gia tng ó lm cho sn lng bia trờn ton th gii tng ti
2,3%/nm. c tớnh ti nm 2005 sn lng bia t 153 t lớt/nm. Nm 1999,

Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

4


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

ba nc ng u th gii v tiờu th bia l CH Sộc, Ailen v c trong khi M
v trớ th 12.
Bng I.1: Sn lng tiờu th bia bỡnh quõn u ngi trờn th gii nm 1999 [1]
Nc

c
an Mch
Anh
Australia
M
Hungary
Canada
B o Nha
Thu in

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Sn lng (lớt/ngi)
127,5
104,6
99,0
95,0
84,4
70,7
68,1
64,3

59,3

Tuy nhiờn, Chõu u tỡnh hỡnh sn xut v tiờu th bia cng cú chiu
hng thay i khỏc nhau:
- Ti CHLB c, tỡnh hỡnh sn xut v tiờu th bia cú chiu hng gim
trong vi nm tr li õy: nm 2002 gim so vi nm 1999 ti 4,9% (bng I.2).
Tng tiờu th tuy gim nhng xut khu li tng u hng nm: nm 2002 tng
hn so vi nm 1999 l 16,68%.
Bng I.2: Tỡnh hỡnh sn xut, tiờu th v xut, nhp khu bia ti CHLB c [1]
1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

Sn xut
(t lớt/nm)

11,42

11,48

11,17

11,28

11,04

10,85

10,83

Xut khu
(triu lớt/nm)

899,9

923,7

893

947,5

1075,2

1084,2 1105,6

Nhp khu
(triu lớt/nm)

301,5

327,9

282,3

305,4

368,9

380,6

Tng tiờu th
10,799 10,768
(t lớt/ nm)

10,455

10,477

10,311

10,090 10,039

Nguyễn Ngọc Tú

330,5

Lớp CH CNMT 2003-2005

5

Luận văn thạc sỹ khoa học

Tiờu th trờn
u ngi
(lớt/ngi)

131,9

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

131,2

127,5

127,5

125,3

122,4

121,5

- Ti í, sn lng bia t 1,22 t lớt/nm trong nm 1998. Mc dự sn
lng bia ca í thp hn so vi cỏc nc khỏc chõu u, nhng mc tiờu th
trờn u ngi li rt cao: 26,9 lớt/ngi trong nm 1998. Do vy lng bia nhp
khu vo nc í tng cao, t 368,1 triu lớt/nm, bia c nhp t: c (159,4
triu lớt), H Lan (45,27 triu lớt), Anh (36,2 triu lớt), an Mch (35,7 triu lớt).
Tuy nhiờn, í cng xut khu bia, con s ny ch chim mt phn rt nh (37,3
triu lớt/nm). Cỏc nc nhp khu bia í ú l Anh, Hy Lp, Tõy Ba Nha, B,

Albani v M.
- mt s nc Chõu , tỡnh hỡnh sn xut bia cú chiu hng gia tng,
in hỡnh l Trung Quc, õy l th trng bia ln th 2 trờn th gii ch sau M
v d bỏo s vt M trong vi nm ti. Sn lng bia ca Trung Quc t xp
x 22 t lớt bia/nm. Tuy nhiờn, lng tiờu th bia tớnh trờn u ngi nc ny
vn cũn thp 15 lớt/ngi, so vi lng bia bỡnh quõn tiờu th trờn th gii 22,1
lớt/ngi (2001), v thp hn so vi mt s nc Chõu khỏc nh i Loan v
Singapore.
I.3. Hin trng sn xut, tiờu th bia v xu th phỏt trin ngnh bia Vit
Nam.
I.3.1. Hin trng sn xut v tiờu th bia Vit Nam.
Ngnh cụng nghip bia Vit Nam ó cú lch s phỏt trin t rt lõu. Nh
mỏy bia u tiờn Vit Nam c xõy dng di thi Phỏp thuc vo nm 1890
- Nh mỏy bia H Ni. Ban u nh mỏy ch sn xut 150lớt/ngy vi hn 30
cụng nhõn. n nm 1954, khi min Bc c gii phúng, Nh mỏy bia H Ni
c Nh nc trc tip qun lý, tip tc sn xut bia v ngy cng m rng v

Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

6


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

quy mụ, s lng cng nh v cht lng sn phm, khụng ngng phỏt trin cho
ti ngy nay.

Sau gii phúng min Nam, mt lot cỏc nh mỏy, c s sn xut bia khỏc
ó c hỡnh thnh nc ta nh: Nh mỏy bia Si Gũn, nh mỏy bia Nng
(thit b ca Tip Khc), nh mỏy bia Huda Hu (thit b an Mch), nh mỏy
bia Vinh (thit b an Mch), nh mỏy bia ụng Nam (thit b an Mch),
cụng ty bia Vit H, cỏc nh mỏy bia liờn doanh trung ng v a phng
khỏc,gúp phn nõng cao sn lng bia trờn ton quc.
Bng I.3: Hin trng cụng ngh ngnh bia [1]
T
T

Loi hỡnh c s

1

Quc doanh TW

a.

Bia Si Gũn

S c

Thc trng ngun gc thit

s

b v cụng ngh

ỏnh giỏ

2
Thit b nc ngoi, ch yu Hin i, t ng
ca c, Phỏp, Nht... v mt húa mt phn.
s trong nc ch to

b.

Bia H Ni
H thng lờn men

Thit b lờn men t thi Phỏp, Phng phỏp lờn

c

cụng ngh truyn thng.

H thng lờn men

Thit b c, cụng ngh hin Hin i, t ng

mi

i kt hp vi truyn thng.

men cụng ngh c.

mt phn, phng
phỏp lờn men Tank
out door.

2

Liờn doanh nc

6

Thit b v cụng ngh nc Hin i, t ng
ngoi; thit b mi; mt s húa mt phn.

ngoi

thit b c ó s dng.
3

Bia a phng

Nguyễn Ngọc Tú

14

Thit b nc ngoi, cụng Hin i, t ng

Lớp CH CNMT 2003-2005

7


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

ngh nc ngoi, mt s cụng húa nhiu b phn.
ngh trong nc.
4

Bia a phng

20

Thit b ch to trong nc Khụng

ng

b,

hoc nhp l mt phn thit b cha t ng húa
nc ngoi, cụng ngh trong
nc, 2 dng cụng ngh: Cụng
ngh lờn men c hoc cụng
ngh lờn men mi
5

Bia a phng

427

Thit b ch to trong nc, Khụng ng b, lc
cụng ngh trong nc, cú 2 hu, lao ng th
dng cụng ngh: lờn men c cụng, cht lng
v lờn men mi.

kộm.

Ngnh sn xut bia Vit Nam cú tc tng trng nhanh. Tuy nhiờn t
nm 1998 n nay, tc tng trung bỡnh n nh 8 10%.
Bng I.4: Tc tng trng bỡnh quõn ca ngnh sn xut bia Vit Nam
[1]
Giai on

Tc tng trng bỡnh quõn, %

1991 1992

26,62

1993 1994

44,3

1995 1996

17

1997 1998

10

1998 - 2003

8 - 10

Theo s liu ca Hip hi Ru - Bia - Nc gii khỏt Vit Nam, nm
2001 sn lng bia tiờu th ton ngnh t 803,2 triu lớt, tng 11% so vi nm
2000, bỡnh quõn tiờu th 9 - 10 lớt/ngi/nm.
Trong vi nm gn õy, nn kinh t nc ta ó cú nhng phỏt trin vt
bc trờn mi lnh vc, i sng ca xó hi ngy cng c nõng cao, nhu cu tiờu
Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

8


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

th v bia cng nh cỏc loi nc gii khỏt cng vỡ th m tng theo dn n vic
hỡnh thnh hng lot cỏc doanh nghip, c s sn xut bia. Bờn cnh ú, vi v
th l mt ngnh cú li nhun cao, ru - bia - nc gii khỏt ó tr thnh ngnh
cụng nghip tiờu dựng quan trng, cú mc tng trng v úng gúp ngõn sỏch
tng i ln. T ch ch cú hai nh mỏy bia H Ni v Si Gũn thỡ n nay c
nc ó cú ti 469 c s sn xut bia vi cỏc thnh phn kinh t tham gia,
trong ú bao gm 2 Cụng ty quc doanh trung ng, 6 Cụng ty liờn doanh vi
nc ngoi v 461 c s sn xut bia a phng, t nhõn, c phn, c phõn
b tp trung ch yu cỏc thnh ph ln v nhng khu vc dõn c ụng ỳc [1].
Bia địa
ph-ơng,
t- nhân,
cổ phần

42%

33%

Bia TW

Bia liên
doanh
25%

Hỡnh I.1: T trng ca cỏc loi hỡnh sn xut bia Vit Nam [1]
ỏp ng nhu cu ca th trng, cỏc sn phm bia cng rt a dng v
phong phỳ v chng loi. Ngoi cỏc sn phm bia trung bỡnh tiờn tin nh bia
333, bia H Ni v cỏc loi bia liờn doanh khỏc, trờn th trng cng xut hin
nhng sn phm bia cao cp ca cỏc hóng bia ni ting trờn th gii nh Tiger,
Heniken, Carlsberg.
Trong 5 nm (1995 2000), Tng cụng ty Ru - Bia - Nc gii khỏt
Vit Nam ó u t i mi cụng ngh, thit b vi s vn l 410 t ng [1].
Cụng ty bia H Ni ang thc hin d ỏn u t i mi thit b, nõng
cụng sut t 50 triu lớt/nm n 100 triu lớt/nm, trong ú cú mt s hng mc
Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

9


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

ó hon thnh nh: thit b lũ hi, mỏy phỏt in, h thng x lý nc, ci to
nh mỏy chit chai, h thng chit keg vi cụng sut 80 keg/gi, h thng dõy
chuyn chit chai 30000 chai/gi, v ang tip tc nhn v lp t h thng thit
b nh nu, h thng tank lờn men.
Cụng ty bia Si Gũn ó thc hin d ỏn u t nõng cụng sut t 140 triu
lớt/nm lờn cụng sut 160 triu lớt/nm v ang tip tc u t b sung thit b
ng b t n cụng sut 210 triu lớt/nm. Trong 5 nm (1995 - 2000), Cụng
ty bia Si Gũn ó thc hin mt s d ỏn ci to v nõng cp trang thit b cụng
ngh nh: h thng thu hi CO2, dõy truyn chit chai, mỏy soi chai t ng, h
thng chit keg vi cụng sut 80 keg/gi, h thng pha bia t ng, mỏy th bia
nhanh, v mt s cụng trỡnh x lý cht thi khỏc.
Ton b cỏc cụng trỡnh u t chiu sõu, u t mi, u t b sung u cú
trang thit b v cụng ngh cao, hin i, tiờn tin nht ang c ỏp dng cỏc
nc cú nn cụng nghip phỏt trin, va ỏp ng c yờu cu phỏt trin ca
Tng cụng ty Ru - Bia - Nc gii khỏt Vit Nam, va khng nh c vai
trũ nũng ct ht nhõn ca Tng cụng ty trong s nghip cụng nghip hoỏ, hin i
hoỏ ngnh Ru - Bia - Nc gii khỏt Vit Nam.
I.3.2. Xu th phỏt trin ngnh bia Vit Nam.
Bia c xem l ngnh cụng nghip trng im ca Vit Nam vỡ úng gúp
nhiu cho ngõn sỏch quc gia. Theo ch trng ca Chớnh ph cng nh nh
hng phỏt trin n nm 2010, Vit Nam khụng cp giy phộp u t, cng
khụng phờ duyt m rng cụng sut ca cỏc d ỏn nc ngoi trong lnh vc
cụng nghip sn xut bia. Theo quy hoch phỏt trin, sn lng bia n nm 2010
l 1500 triu lớt, cú ngha l tip tc tng trng t 10 - 12% t nay n nm
2010. D bỏo sn lng bia n nm 2020 s tng so vi nm 2005 khong 1,8
ln, mc tiờu th bỡnh quõn u ngi tng khong 2 ln.
Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

10


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

Nu GDP t nay n nm 2020 l 5-6%, mc tng bia thp hn mc ny,
d kin 4-5%.

Bng I.5: D bỏo sn lng v mc tiờu th bỡnh quõn u ngi [1].
Mc tiờu th v sn
lng d bỏo
Mc tiờu th bỡnh quõn
Sn lng

Nm

n v
2005

2010

2020

lớt/ngi/nm

12

13

14-15

triu lớt

980

1.200

1.500

Vit Nam v Chõu l mt trong nhng khu vc cú mc tiờu dựng bia
ang tng nhanh. Cn c vo thu nhp, th hiu tiờu dựng, d kin chng loi sn
phm bia nh sau: Bia lon: 10 - 15%, bia chai: 50 - 60%, bia hi: 30%.
Vit Nam, th trng tiờu th bia trong nc vn l chớnh, th trng
xut khu ch yu l khu vc ụng Nam , Chõu Thỏi Bỡnh Dng, mt phn
Chõu u v M. Sn lng xut khu d kin khong 20 30 triu lớt/nm vi
sn phm ch yu ca Cụng ty bia H Ni v Cụng ty bia Si Gũn.

Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

11


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Bia Trung
-ơng

Bia liên
doanh

2000-2005

2005-2010

Bia địa
ph-ơng

Các thành
phần kinh tế
khác
2010-2020

Hỡnh I.2: D bỏo xu hng phỏt trin ca cỏc loi hỡnh sn xut bia [1].
Nh vy, xu hng ch yu s phỏt trin bia trung ng v bia liờn doanh
(2000: 69,38%, 2005: 75%, 2010: 78,66%), t l bia a phng gn nh c
duy trỡ (2000: 20,4%, 2005: 16%, 2010: 18%), gim t l bia t cỏc thnh phn
kinh t khỏc (2000: 10%, 2005: 8%, 2010: 3%).
I.4. Cụng ngh sn xut bia
I.4.1. Nguyờn liu cho sn xut bia
I.4.1.1. Nguyờn liu chớnh
Bia c sn xut t cỏc nguyờn liu chớnh gm: Malt (i mch), go t,
hoa houblon, nc, nm men. Hin nay, nguyờn liu chớnh sn xut bia l malt
i mch v hoa houblon u phi nhp ngoi. T nhiu nm nay, Vit Nam ó
trng th nghim i mch v houblon mt s vựng nhng nng sut thu hoch
cũn thp, cht lng u cha t yờu cu. dn cú th tin ti vic hn ch
nhp khu, nc ta ang tip tc cỏc cụng trỡnh trng th hai loi cõy trờn [2].
Bng I.6 ch ra thnh phn nguyờn liu ca malt v go.
* Malt (i mch)
Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

12


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

Malt l ht i mch c ny mm trong nhng iu kin nhõn to (
nhit v m thớch hp). Trong quỏ trỡnh ny mm, mt lng ln cỏc
enzym hỡnh thnh v tớch t trong ht i mch, trong ú ch yu l cỏc nhúm

enzym amylaza, ngoi ra cũn cú enzym proteaza v cỏc enzym khỏc. Cỏc enzym
trong malt i mch l tỏc nhõn phõn gii cỏc hp cht gluxit, protein trong malt
thnh nguyờn liu m nm men cú th s dng lờn men (cỏc loi ng, axit
amin t do, cỏc vitamin).
Ht i mch cha 4 5% m, hm lng hũa tan chim 76%. Thnh
phn hoỏ hc ch yu l tinh bt (khong 58%) v protein (10%).

* Go t
Vit Nam, go t thng c s dng lm th liu kốm theo malt h
giỏ thnh sn phm. T l s dng khong 30%. Go t l ngun nguyờn liu
trong nc, d kim, vi hm lng hũa tan chim 76%, 12% m. Thnh phn
hoỏ hc ch yu l tinh bt (75%) v protein (8%).
Ngoi go t, mt s loi ng cc khỏc giu tinh bt nh tiu mch, bt mỡ,
bt ngụ, thúc np, cng c s dng lm nguyờn liu kốm theo i mch
sn xut bia.
Bng I.6: Thnh phn hoỏ hc ca malt v go t tớnh theo phn trm cht
khụ [2].
T l phn trm
trong malt (%)

T l phn trm
trong go t (%)

4-5

12

ho tan

76

76

Tinh bt

58

75

Thnh phn
Hm m

Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

13


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

ng kh

4

-

Saccaroza

5

-

Cht bộo

2,5

1 1,5

Protein

10

8

Pentoza ho tan

1

-

2,5

1 1,2

X

6

0,5 0,8

Hexoza v pentoza khụng ho tan

9

-

Khoỏng

* Hoa houblon
Hoa houblon cha cỏc cht thm, cỏc cht cú v ng c trng. Nh ú
bia cú v d chu, cú hng thm, bt lõu tan v bn khi thi gian bo qun kộo
di.
Thnh phn hoỏ hc ca hoa houblon ch ra trong bng I.6 ch yu l cỏc
glycozit (cht ng) (15 - 21%) v cỏc hp cht protein (15 - 21%).
Bng I.7: Thnh phn hoỏ hc ca hoa houblon tớnh theo phn trm cht khụ [2]
Thnh phn

T l phn trm trong hoa houblon (%)

Nc

11 13

Cht ng

15 21

Polyphenol

2,5 6

Cht khoỏng

58

Protein

15 21

Tinh du thm

0,3 1

Xenluloza

12 14

Cỏc hp cht khỏc

26 - 28

* Nc.
Cụng nghip sn xut bia ũi hi mt lng ln nc cho cỏc mc ớch s
dng khỏc nhau: nc nguyờn liu, nc lm lnh, nc ra thit b, bao bỡ, v
Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

14


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

sinh nh xng, nc ni hi, Cht lng bia ph thuc nhiu vo cht lng
ngun nc cp. Nc dựng cho sn xut bia phi l nc ó qua x lý, t cỏc
tiờu chun nc nguyờn liu cho sn xut nc gii khỏt:
- Khụng mu, khụng mựi
- pH ca nc: 6,5 7
- NH3 v NO2-: khụng cú
- Ch s Coli = 0
- cng: 8 120H
- Fe2+: khụng cú hoc cú rt ớt
* Nm men
Nm men úng vai trũ quyt nh trong sn xut bia vỡ quỏ trỡnh trao i
cht ca t bo nm men bia chớnh l quỏ trỡnh chuyn hoỏ nguyờn liu thnh sn
phm, quỏ trỡnh chuyn hoỏ ny li gn lin vi s tham gia ca h enzym trong
t bo nm men, do ú vic nuụi cy nm men thu c mt h enzym cú hot
lc cao l mt khõu k thut ht sc quan trng. Hai chng nm men thng
c dựng trong sn xut bia l nm men ni Saccharomyces cerevisiae v nm
men chỡm Sacharomyces carlsbergensis. S dng nm men ni ũi hi phi kốm
theo nhng bin phỏp lc cn thn mi cú sn phm trong sut vỡ t bo nm men
vn cũn trong dch lờn men ngay c cui thi k lờn men ph. Nm men chỡm
cú u im hn ú l trong quỏ trỡnh phỏt trin, t bo ca chỳng kt dớnh vo
nhau thnh chựm ri lng xung ỏy thit b lờn men thnh lp cht, thun li
cho vic tỏch lp t bo ú lm men ging cho cỏc t sn xut tip sau [2].

Ngoi ra, nm men chỡm cú kh nng lờn men nhit di 0 0C trong khi nm
men ni ch cn nhit thp hn 100C ó tr nờn vụ hot. Nh nhng u im
ú m chng nm men S. carlsbergensis c s dng rt rng rói trong ngnh
cụng nghip sn xut bia.
Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

15


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

I.4.1.2. Ph liu.
Ngoi cỏc nguyờn liu chớnh, cụng ngh sn xut bia cũn s dng cỏc ph
liu sau:
- Cht tr lc diatomit: c s dng nhm nõng cao hiu qu v rỳt ngn
thi gian lc bia. Khi ra thit b, cht tr lc cun theo nc ra s lm tng
hm lng cht rn trong nc thi. Trong h thng x lý, cht tr lc thng
lng li b lng s cp. nh mc diatomit cho 1000 lớt bia l 1,5kg.
- Mui ht: c s dng nhm to ra cht ti lnh di dng dung dch
mui chng úng bng, phi m bo sch, ớt tp cht. nh mc mui ht cho
1000 lớt bia l 4kg.
- Hoỏ cht kh trựng (Xỳt + P3 + Reecon + Dioree, Ozonia,): c s
dng ch dung dch ra (CIP núng, CIP lnh), kh trựng, v sinh thit b. Cỏc
cht ny c tun hon tỏi s dng n khi pha loóng c x ra cựng vi nc
thi lm cho pH ca nc thi thay i.
- Du m, tỏc nhõn lnh (amonic, freon, glycon,): c s dng trong

mỏy nộn, mỏy lnh. Khi b rũ r chỳng s gõy ụ nhim mụi trng nc, khụng khớ.
I.4.2. Cụng ngh sn xut bia
Quy trỡnh cụng ngh sn xut bia c túm tt trong s hỡnh I.3
Quy trỡnh bao gm cỏc cụng on chớnh sau:
- Chun b nguyờn liu
- Nu - ng hoỏ
- Lờn men
- Lc bia
- Bóo ho CO2 v chit bia

Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

16


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

I.4.2.1. Chun b nguyờn liu
giai on ny malt c lm m trc khi nghin nh, go c nghin
thnh bt v ngõm trng nhm tng hiu qu ng hoỏ.
I.4.2.2. Nu - ng hoỏ
* Quỏ trỡnh nu:
Nguyờn liu go v malt t kho vt t tp kt ti phõn xng nghin
nguyờn liu, go v malt c nghin theo tng m vi khi lng ỳng theo
cụng thc nu cho tng loi bia.
Go sau khi nghin c a vo ni nu chỏo vi dung tớch 9m3, b sung

1300 lớt nc cú nhit 500C vo ni, thờm 50 kg bt malt trỏnh khờ khột v
cho cht ph gia, sau ú khuy u v nõng nhit t t ni chỏo lờn 90 0C
trong 20 phỳt ri nõng lờn 1000C trong thi gian 30 phỳt, tinh bt c h húa
hon ton t cht lng c chuyn vo ni ng húa.
* Quỏ trỡnh ng hoỏ:
Bt malt vi khi lng 550 kg v 1800 lớt nc ( nhit 450 C) c
a vo hai ni ng húa cú thit b khuy trn. Nc v malt c trn u,
khi nc v malt vo thỡ cho cỏc ph gia vo v vi thi gian l 10 phỳt.
Tip theo bm chỏo t ni chỏo sang ni ng húa, khi chỏo sang ht,
nhit ni ng húa t 670C gi trong thi gian 60 phỳt, sau ú nõng lờn
760C thi gian 5 n 10 phỳt th phn ng bng it. Trong giai on ny di
tỏc dng ca h enzim cú trong malt, tinh bt b thy phõn thnh ng, protein
c phõn gii thnh pộp tớt v axit amin. Sau ng húa dch hốm c bm
n ni lc. Trc khi bm dch hốm cn bm 200 lớt nc 76 0C n mc nc
ngp sng lc khong 1 cm sau ú mi tin hnh bm dch ng húa vo
lc, bó sau lc c ra 2 n 3 ln sao cho ng sút di 1% thỡ x bó.
Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

17


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

Nh tỏc dng ca h enzym gm , -amilaza, tinh bt c chuyn thnh
glucoza, maltoza, maltotrioza, maltotetraoza, fructoza, saccaroza v cỏc dextrin
cú phõn t lng khỏc nhau trong khong nhit 63 780C. Cỏc loi ng ny

ho tan vo dung dch chớnh l thnh phn chớnh ca nc nha. Lng protein
ho tan chim 40 50% lng protein cú trong malt. Enzym proteaza thu phõn
protein thnh albumin.pepton, polypeptit; enzym peptidaza thu phõn peptit
thnh cỏc aminoaxit nhit 45 520C. Nh tỏc dng ca enzym phitaza, cỏc
cht hu c cha photpho c chuyn hoỏ mnh to thnh axit photphoric
nhit ti u 480C. Cỏc photpho vụ c gi vai trũ rt quan trng trong s hỡnh
thnh tớnh m ca mụi trng, yu t ny rt quan trng, nõng cao tớnh n nh
v hot lc ca cỏc enzym.
* Lc dch ng nu hoa:
Quỏ trỡnh lc dch ng din ra theo 2 bc:
- Bc 1: Lc hn hp dch ng thu nc nha u.
- Bc 2: Dựng nc núng ra bó lc thu nc nha cui v tỏch bó malt.
Nc nha u v nc nha cui sau khi lc c a vo ni nu hoa. Quỏ
trỡnh nu hoa houblon nhm mc ớch to hng v cho bia. Nu hoa gm 2 giai
on: Khi dch ng ni nu hoa sụi, cho 2/3 lng hoa vo v trc khi kt
thỳc nu khong 10 - 15 phỳt thỡ cho nt lng hoa cũn li. Thi gian nu sụi t
60 - 90 phỳt. nhiu c s sn xut bia, hoa houblon c b sung di dng
bt hoc cao houblon.
* Tỏch bó v lm lnh dch ng:
Sau khi nu hoa, dch ng c lc tỏch bó hoa ri c bm vo thựng
lng xoỏy, lng trong 30 phỳt ri bm dch qua lnh nhanh bn mng h
nhit xung cũn khong 8 100C thớch hp cho quỏ trỡnh lờn men chớnh,
Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

18


Luận văn thạc sỹ khoa học

Viện KH&CN MT - ĐH. Bách Khoa Hà Nội

sau ú oxy c b sung vo vi lng 30 35ml khớ/lớt to iu kin thun li
cho nm men phỏt trin ri chuyn vo thit b lờn men. Lng nm men c b
sung vi t l 1 1,5% so vi lng dch ng.
I.4.2.3. Quỏ trỡnh lờn men.
õy l quỏ trỡnh quan trng nht trong cụng ngh sn xut bia: ng cú
trong nc nha c lờn men vi tỏc dng ca nm men.
Nm men ging c chun b trong thit b chuyờn dng theo quỏ trỡnh
vụ trựng kớn. Quỏ trỡnh lờn men gm lờn men chớnh v lờn men ph.
- Lờn men chớnh: Thi gian cho quỏ trỡnh lờn men chớnh t 6 - 10 ngy,
nhit duy trỡ trong giai on lờn men chớnh t 8 - 100C. Khi lờn men, nhit
ca dch ng trong thựng tng v cho phộp lờn n 14 - 160C vi ỏp sut khng
ch mc 1,3 - 1,5bar.
- Lờn men ph: Sau khi quỏ trỡnh lờn men chớnh kt thỳc, nhit h
xung 40C, gi tip trong mt ngy na ri tip tc lm lnh bia trong thựng
xung - 10C. Khi lm lnh, men lng xung phớa di ỏy thựng v c ly ra
chuyn vo thựng cha men, cỏc cn mn v cỏc cht keo t (tannin, protein,
pectin khụng tan v nha hoa houblon) lng lm trong bia cng c ly ra trc
khi i lc bia. Lng men thu hi c cú th c s dng li nhiu ln v theo
t l do b phn k thut cụng ngh quyt nh. Nhit trong thựng h xung
ti -10C gi thờm 1 - 3 ngy na sau ú em i lc.
Khớ CO2 thoỏt ra trong quỏ trỡnh lờn men khỏ sch, c nộn v úng chai
thu hi np li cho bia giai on bóo ho CO2. Lng CO2 d cú th bỏn cho
cỏc c s sn xut nc gii khỏt.
Thựng lờn men liờn hp (Combitank) c thit k cú ỏo lnh v bo ụn
bờn ngoi. Phn ỏo lnh c thit k sao cho cú th iu chnh c nhit
Nguyễn Ngọc Tú

Lớp CH CNMT 2003-2005

19