Nghiên cứu thăm dò khả năng ứng dụng phương pháp lọc sinh học trong xử lý nước thải sản xuất bia

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



LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU THĂM DO KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC TRONG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI SẢN XUẤT BIA
VŨ TRƯỜNG THÀNH

HÀ NỘI – 2005


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



LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU THĂM DÒ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC TRONG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI SẢN XUẤT BIA
NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

VŨ TRƯỜNG THÀNH

Nguời hướng dẫn khoa học:
PGS- TS Nguyễn Thị Sơn

HÀ NỘI 2005


LỜI CẢM ƠN

Lới đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến
PTS - TS Nguyễn Thị Sơn - Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường,
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi
hoàn thành luận văn này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn đến tất cả các thầy, cô giáo, cán bộ phòng
Thí nghiệm Nghiên cứu và phát triển Viện Khoa học và Công nghệ Môi
trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và làm việc
tại Viện.
Xin cảm ơn ban lãnh đạo Công ty Cổ phần bia Vinh - Nghệ An đã tạo
điều kiện giúp đỡ để tôi hoàn thành đợt thực tế tại Quý Công ty.
Xin cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Quan trắc - Phân tích Môi trường
biển Hải Quân đã tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này.
Cám ơn bạn bè, đồng nghiệp, những người thân trong gia đình đã
động viên tôi trong quá trình học tập.
Xin chân thành cảm ơn!
Hải phòng, tháng 11 năm
2005

Tác giả
VŨ TRƯỜNG THÀNH


Mục lục
Nội dung

Trang

M U

6

CHNG 1. TèNH HèNH SN XUT, TIấU TH BIA TRấN TH
GII, KHU VC V TI VIT NAM

8

1.1. Hin trng sn xut v tiờu th bia trờn th gii v trong khu vc

8

1.2. Hin trng sn xut, tiờu th v xu th phỏt trin ngnh bia Vit Nam

13

CHNG 2. TNG QUAN V CễNG NGH SN XUT BIA V
CC VN MễI TRNG

19

Danh mục các ký hiệu viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị

2.1. Công nghệ sản xuất bia

19

2.1.1. Các nguyên vật liệu chính

19

2.1.2. Công nghệ sản xuất bia

22

2.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất l-ợng bia

26

2.2. Các chất thải trong sản xuất bia

26

2.2.1.Chất thải rắn

27

2.2.2. N-ớc thải

28

2.2.3. Khí thải

29

2.3. Tác động của các chất thải đến môi tr-ờng

30

2.3.1. Tác động của chất thải đến môi tr-ờng không khí

30

2.3.2. Tác động của chất thải đến môi tr-ờng đất và n-ớc

31

CHƯƠNG 3. Cơ sở khoa học CủA ph-ơng xử lý pháp

33

sinh học HIU KH n-ớc thải
3.1. Ph-ơng pháp xử lý sinh học hiếu khí

33

3.2. Các yếu tố ảnh h-ởng đến qúa trình xử lý sinh học hiếu khí

36

3.3. Các dạng xử lý hiếu khí

43

2

3.4. Công nghệ xử lý bằng tháp lọc sinh học

52

CHƯƠNG 4. KT QU Nghiên cứu V THO LUN

61

4.1. Mc ớch, ni dung, phng phỏp nghiờn cu

61

4.1.1. Mc ớch, i tng nghiờn cu

61

4.1.2. Phng phỏp nghiờn cu

61

4.2. Kt qu nghiờn cu v tho lun

65

4.2.1. Kt qu kho sỏt c trng nc thi ca Cụng ty

65

4.2.2. Phng ỏn phõn lung dũng thi

66

4.2.3. Kt qu nghiờn cu mt s yu t nh hng

71

1.Tin hnh nghiờn cu ca ti

71

2. nh hng ca COD dũng vo

71

3. nh hng phng thc cp khớ

72

4. nh hng ca hm lng nit

74

5. nh hng ca hm lng photpho

77

CHƯƠNG 5. thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý

79

n-ớc thải công ty bia Vinh - nghệ an
Kết luận

89

Tài liệu tham khảo

91


3

Các ký hiệu viết tắt
COD

Nhu cầu oxy hoá học

BOD

Nhu cầu oxy sinh hoá

SS

Hàm lượng chất rắn lơ lửng

rsu

Tốc độ chuyển hoá COD

Y

Hệ số tạo sinh khối

COD

Nhu cầu oxy hoá học

BOD

Nhu cầu oxy sinh hoá

SS

Tổng chất rắn lơ lửng

Tk

Tải trọng khối


4

Danh mc cỏc bng
Bng 1.1

Sn lng tiờu th bia bỡnh quõn u ngi trờn th gii nm
1999

Bng 1.2

Mc tiờu th bia chõu

Bng 1.3

Sn lng v v trớ cỏc nc ụng Nam v sn xut bia

Bng 1.4

Tc tng trng bỡnh quõn ca ngnh sn xut bia Vit Nam

Bng 1.5

Din bin sn lng tiờu th bia bỡnh quõn trờn u ngi ti Vit
Nam

Bng 1.6

D bỏo sn lng bia ca mt s n v n 2010

Bng 2.1

Thnh phn húa hc ca malt v go t

Bng 2.2

Thnh phn húa hc ca hoa houblon

Bảng 2.3

Các nguồn thải chính và đặc tính ô nhiễm

Bảng 2.4

Đặc tr-ng n-ớc thải của một số công đoạn

Bng 3.1

Thnh phn hoỏ hc ca t bo vi sinh vt

Bng 3.2

Mt s kim loi cú kh nng c ch hot ng trao i cht ca vi
sinh vt trong nc thi

Bng 4.1

Kt qu phõn tớch cht lng nc thi sn xut ca Cụng ty 2004

Bảng 4. 2

Kết quả phân tích chất l-ợng n-ớc thải sản xuất của Công ty năm 2005

Bng 4.3

nh hng ca hm lng COD dũng vo

Bng 4.4

nh hng phng thc cp khớ n quỏ trỡnh chuyn hoỏ COD

Bng 4.5

nh hng ca hm lng nit n hiu sut chuyn hoỏ COD

Bng 4.6

nh hng ca hm lng photpho n quỏ trỡnh chuyn húa
COD


5

Danh mục các hình vẽ
Hình 1.1

Xu hướng diễn biến thị trường bia ở các Châu lục

Hình 2.1

Sơ đồ công nghệ sản xuất bia

Hình 2.2

Sơ đồ công nghệ sản xuất bia kèm dòng thải - Công ty bia Nghệ An.

Hình 3.1

Sơ đồ hệ thống aerotank thông thường

Hình 3.2

Sơ đồ cấu tạo chung tháp lọc sinh học nhỏ giọt

Hình 3.3

Tháp lọc với vật liệu đệm bằng sỏi

Hình 3.4

Cấu tạo đĩa và hệ thống đĩa lọc sinh học

Hình 3.5

Một số dạng vật liệu lọc

Hình 3.6

Một số dạng phân phối nước cho tháp lọc

Hình 3.7

Hệ thống phân phối nước dạng quay tròn

Hình 3.8

Các phản ứng trên màng sinh học

Hình 3.9

Đặc điểm màng và vận chuyển cơ chất qua màng

Hình 3.10

Biến đổi nồng độ chất thải vào độ sâu màng khác nhau

Hình 3.11

Phản ứng của màng hoạt tính với cơ chất

Hình 4.1

Mô hình tháp lọc sinh học

Hình 4.2

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Công ty bia Vinh - Nghệ An

Hình 4.3

Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ đến hiệu suất chuyển hoá COD

Hình 4.4

Ảnh hưởng của hàm lượng photpho đến hiệu suất chuyển hoá COD


6

MỞ ĐẦU
Ngành công nghiệp sản xuất bia đã được hình thành và phát triển từ lâu, ở
Việt Nam cùng xu thế phát triển kinh tế xã hội hiện nay, ngành sản xuất bia ngày
càng đóng góp không nhỏ vào đời sống cũng như nền kinh tế đất nước. Sản
lượng bia tăng liên tục cũng như tỷ trọng của ngành đóng góp vào nền kinh tế
được dự báo sẽ tăng mạnh trong những năm tới. Do đặc thù ngành sản xuất bia là
sử dụng lượng nước sản xuất lớn. Trong đó chỉ một phần nhỏ nước đi vào sản
phẩm, còn lại lượng nước thải rất lớn với hàm lượng chất hữu cơ cao. Nếu lượng
nước thải này đi trực tiếp vào nguồn tiếp nhận sẽ gây ra vấn đề ô nhiễm nặng nề
cho nguồn tiếp nhận.
Trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá sự phát triển mạnh mẽ của
nền công nghiệp đã đặt ra vấn đề môi trường ngày càng được quan tâm sâu sắc,
đảm bảo cho định hướng phát triển bền vững đất nước.
Để đáp ứng những yêu cầu phát triển của xã hội, mặc dù đã có nhiều
nghiên cứu khoa học công nghệ và đã được ứng dụng rộng rãi vào lĩnh vực xử lý
nước thải sản xuất bia tại Việt Nam như hệ thống aerotank đã mang lại hiệu quả
thiết thực. Nhưng với yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt của tiêu chuẩn xả thải vào
nguồn tiếp nhận đặt ra vấn đề phải xử lý triệt để hàm lượng chất hữu cơ trong
nước thải sản xuất bia. Nhằm thực hiện mục tiêu đó, chúng tôi tiến hành thực
hiện đề tài: " Nghiên cứu thăm dò khả năng ứng dụng phương pháp lọc sinh học
trong xử lý nước thải sản xuất bia đạt tiêu chuẩn thải loại B 5945 - 1995".
Nội dung bao gồm:
Mở đầu
Chương 1: Tình hình sản xuất, tiêu thụ bia trên thế giới, khu vực và tại
Việt Nam.


7

Chương 2: Tổng quan về công nghệ sản xuất bia và vấn đề môi trường.
Chương 3: Cơ sở lí thuyết của phương pháp xử lý sinh học hiếu khí nước
thải sản xuất bia.
Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận.
Chương 5: Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý Công ty bia Vinh - Nghệ
An.


8

CHƯƠNG 1
TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ BIA TRÊN THẾ GIỚI, KHU VỰC
VÀ TẠI VIỆT NAM
1.1. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới và trong khu vực:
Bia là một loại đồ uống rất được ưa chuộng ngày nay. Những năm gần
đây, cùng với sự phát triển kinh tế nhu cầu dùng dùng bia tăng mạnh đã làm tăng
sản lượng bia trên toàn thế giới tăng khoảng 2,3%/năm (bảng 1.1). Ước tính tới
năm 2005 sản lượng bia sẽ đạt 158 tỷ lít/năm [14] và mức tiêu thụ bia tính theo
đầu người cũng sẽ tăng. Các nước có sản lượng bia cao trên thế giới là Mỹ,
CHLB Đức (trên 10 tỷ lít/năm).
Ở châu Âu, châu lục của nhiều quốc gia có nền kinh tế, khoa học kỹ thuật
phát triển mạnh như: Đức, Hà Lan, Pháp, Ý, Anh... Điển hình là Đức với lịch sử
phát triển ngành bia lâu đời nhất đã sản xuất ra nhiều loại bia nổi tiếng khác nhau
được ưa chuộng. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Châu Âu cũng có những
thay đổi trong thời gian gần đây:
- Tại CHLB Đức, tình hình sản xuất và tiêu thụ bia có chiều hướng giảm:
năm 2002 giảm so với năm 1999 tới 4,9 %. Tổng tiêu thụ tuy giảm nhưng xuất
khẩu lại tăng đều hàng năm: năm 2002 tăng hơn so với năm 1999 là 16,68 %.
- Tại Ý, sản lượng bia đạt 1,22 tỷ lít vào năm 1998. Mặc dù sản lượng bia của Ý
thấp so với các nước khác ở Châu Âu, nhưng mức tiêu thụ trên đầu người lại rất

cao: 26,9 lít/người trong năm 1998. Do vậy lượng bia nhập khẩu vào nước Ý
tăng cao, đạt 368,1 triệu lít/năm, bia được nhập từ: Đức, Hà Lan, Anh và Đan
Mạch. Tuy nhiên Ý cũng là nước xuất khẩu bia, khoảng 37,3 triệu lít/năm.


9

Bảng 1.1. Sản lượng tiêu thụ bia bình quân đầu người trên thế giới năm 1999 [15]
Thứ tự

Nước

Sản lượng (lít/người/năm)

1

Cộng hòa Séc

160,7

2

Ailen

152,8

3

Đức

127,5

4

Áo

108,9

5

Luxemburg

106,6

6

Đan Mạch

104,6

7

Anh

99,0

8

Bỉ

97,7

9

Australia

95,0

10

Slovakia

86,4

11

Hà Lan

85,3

12

Mỹ

84,4

13

New Zealand

84,0

14

Phần Lan

80,1

15

Venezuela

75,7

16

Nam Tư

74,6

17

Hungary

70,7

18

Tây Ban Nha

68,8

19

Canada

68,1

20

Gabon

65,7

21

Bồ Đào Nha

64,3

22

Thụy Điển

59,3

23

Thụy Sỹ

58,8

24

Ba Lan

58,4


10

Tại Châu Mỹ Latinh, tổng sản lượng bia xuất khẩu tăng 0,4% năm 2003,
các quốc gia có ngành sản xuất bia phát triển nhanh gồm Colombia, Argentina và
Mỹ. Mỹ một thị trường bia rất sôi động năm 2003 chỉ thua Trung Quốc, sản
lượng bia sản xuất ra tại Mỹ đạt 23,4 tỷ lít bia với mức tiêu thụ bình quân đầu
người đạt 85 lít/người/năm. Trong tương lai không xa Mỹ có khả năng vượt
Trung Quốc về sản lượng bia [14].
Thị trường tiêu thụ bia trên toàn thế giới có chiều hướng chuyển dịch đáng
kể: năm 2003 Châu Phi/Trung Đông đạt 5%, dự báo năm 2005 vẫn sẽ giữ ổn
định. Châu Mỹ đạt 34% (năm 2003) và giảm xuống còn 30% (năm 2005). Châu
Âu đạt 33% (năm 2003) và vẫn giữ nguyên 33% (năm 2005). Cụ thể ở Đông Âu,
vùng phát triển nhanh nhất, sản lượng tăng vượt 6% năm 2002 chủ yếu tập trung
vào Nga, nước đông dân và chính đây là một thị trường tiêu thụ bia lớn, do được
chú ý đầu tư. Châu Á Thái Bình Dương đạt 28% (2003) và tăng lên 32% (năm
2005) điều này có thể được giải thích do dân số ở khu vực này tăng nhanh, mức
thu nhập của người dân trong khu vực này ngày càng được cải thiện làm cho khu
vực này trở thành một thị trường đầy tiềm năng không kém gì khu vực Châu Âu
và Châu Mỹ (Hình 1.1).
Ở một số nước Châu Á, tình hình sản xuất bia có chiều hướng gia tăng,
điển hình là Trung Quốc, đây là thị trường bia lớn nhất thế giới năm 2003 sản

lượng bia Trung Quốc đạt 26 tỷ lít với mức tiêu thụ bình quân đầu người đạt
20,1 lít/người/năm. Ngoài ra thị trường bia Thái Lan cũng phát triển khá mạnh
năm 2003 sản lượng sản xuất bia tại Thái Lan là 1,452 tỷ lít bia với mức tiêu thụ
bình quân đầu người 25 lít/người/năm.


11

Hình 1.1. Xu hướng diễn biến thị trường bia ở các Châu lục [14]
Bên cạnh đó Singapore, Nhật Bản, Đài Loan là những quốc gia có thị
trường bia sôi động đã đóng góp một phần không nhỏ vào xu thế tăng trưởng
chung của khu vực. Hàn Quốc là quốc gia có mức tiêu thụ bia lớn nhất Châu Á
(37lít/người/năm), tiếp theo là Nhật Bản, Thái Lan, Hồng Kông (bảng 1.3).
Các nước Đông Nam Á với một thị trường dân số lớn đã góp phần không
nhỏ vào thị trường tiêu thụ và sản xuất bia ở khu vực Châu Á. Những nước có
nền kinh tế vững mạnh như Thái Lan, Singapore, Philippines…đã sản xuất và
tiêu thụ một lượng bia rất lớn, tăng mức tiêu thụ nội địa. Để thúc đẩy phát triển
sản xuất bia, các quốc gia trong khu vực ASEAN đã có các chính sách mở rộng,
giao lưu, trao đổi thị trường cho nhau làm tăng thêm tính sống động, đa dạng của
thị trường bia khu vực. Theo thống kê năm 2003, Philippines là thị trường tiêu
thụ lớn nhất khu vực với lượng bia tiêu thụ khoảng 1,504 triệu lít/năm, tiếp theo
là Thái lan với mức tiêu thụ là 1,452 triệu lít; đứng thứ ba là Việt Nam đạt mức
tiêu thụ là 1,295 triệu lít và lần lượt là các nước Malaysia (180 triệu lít);
Singapore (115 triệu lít); Indonesia (<100 triệu lít); Campuchia (<50 triệu lít);
Myanma (<50 triệu lít); Lào (<50 triệu lít); Brunei (<50 triệu lít); Đông Timor
(<50 triệu lít).


12

Bảng 1.2. Sản lượng và mức tiêu thụ bia ở Châu Á [14]
Quốc Gia

Sản lượng bia.

Tiêu thụ bia bình

Dự kiến sản lượng

2003

quân 2003

bia 2009

(105 lít)

(l/người/năm)

(105 lít)

Trung Quốc

260.000

20

345.000

Nhật Bản

40.000

31

38.000

Hàn Quốc

17.753

37

19.580

Philippines

15.040

17

19.500

Thái Lan

14.500

25

19.554

Việt Nam

12.950

16

17.500

Ấn Độ

6.800

1

9.100

Đài Loan

4.900

22

5.300

Malaysia

1.550

7

1.806

Hồng Kông

1.470

21

1.584

Indonesia

1.386

1

1.650

Singapore

670

15

784

Lào

711

12

1.224

Campuchia

610

5

800

Srilanka

491

2

900

Myanma

415

1

575

Nepal

253

1

375

Mông cổ

100

4

100

Tổng cộng

369.549

12

477.332

Điều đó càng khẳng định thị trường tiêu thụ bia ở khu vực này sẽ nằm ở mức cao
trong tương lai (bảng 1.4).


13

1.2. Hiện trạng sản xuất, tiêu thụ và xu thế phát triển ngành bia Việt Nam:

1.2.1. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam:
Hiện nay có 469 cơ sở sản xuấtb bia với tổng lượng khoảng 1.200 triệu lít
năm. Trong đó một số cơ sở có sản lượng sản xuất cao nhất đó là Công và Công
ty bia Hà Nội. Công ty bia Sài Gòn với sản lượng khoảng 20 - 25 triệu lít
bia/năm vào năm 1945. Giai đoạn từ năm 1945 - 1954, nhà máy mở rộng sản
xuất nâng sản lượng lên 30 - 40 triệu lít bia/năm. Từ năm 1954 trở về sau, nhà
máy tiếp tục được cải tạo nâng cấp, sản lượng bia năm cao nhất đạt 140 triệu lít
bia/năm (1972 - 1973).
Bảng 1.3. Sản lượng và vị trí của các nước Đông Nam Á về sản xuất bia [14]
STT

Quốc gia

Dân số

GDP

(tr.người)

2002

Xếp hạng

Sản

trên thế giới lượng bia

(106 USD)

2003

(triệu lít)

1

Philippines

80,80

77,614

41

1,504

2

Thái Lan

63,22

126,482

30

1,452

3

Việt Nam

80,78

35,099

54

1,295

4

Malaysia

24,64

94,910

36

180

5

Singapore

4,24

86,997

39

115

6

Indonesia

219,17

173,371

26

<100

7

Campuchia

12,42

3,984

111

<50

8

Myanma

49,49

5,445

101

<50

9

Lào

5,55

1,805

130

<50

10

Brunei

0,404

4,278

110

<50

11

Đông Timor

0,808

388

156

<50


14

Năm 1998 công ty đạt sản lượng 186 triệu lít vượt ngân sách thiết kế, nộp
ngân sách 1,020 tỷ đồng. Năm 2000, Công ty bia Sài Gòn là công ty bia đầu tiên
ở Việt Nam vượt mức 200 triệu lít/năm và tiếp tục phát triển sản lượng. Năm
2001 đạt 242 triệu lít nộp ngân sách 1.305 tỷ đồng (gấp 60,78 lần năm 1998).
Theo dự kiến năm 2003 - 2005 công ty bia Sài Gòn sẽ mở thêm một nhà máy sản
xuất bia công suất 100 triệu lít/năm với công nghệ tiên tiến để đáp ứng kịp thời
nhu cầu tiêu dùng của nhân dân. Ngày nay, những cái tên như Bia 333, Bia Sài
Gòn Special, Bia Sài Gòn …đã đi vào cuộc sống hàng ngày của người dân và
khẳng định được thương hiệu trên các thị trường khó tính nhất như:Nhật Bản,
Australia, Hoa Kỳ, EU, Hồng Công, Singapore [13].
Công ty bia Hà Nội với quy mô sản xuất ngày càng mở rộng, sau 10 năm
đổi mới (1990 - 1999) hoạt động sản xuất - kinh doanh tăng trưởng liên tục: giá
trị sản phẩm tăng 160%, giá trị sản lượng tăng 625%, doanh thu tăng 962,2%, lợi

nhuận tăng 5.065,48% [13]. Những năm gần đây, Công ty bia Hà Nội đã tiến
hành thực hiện dự án đầu tư đổi mới thiết bị, nâng công suất từ 50 triệu lít/năm
lên 100 triệu lít/năm, trong đó có một số hạng mục đã hoàn thành như: hoàn
thiện lò hơi, máy phát điện, hệ thống xử lý nước, cải tạo nâng cấp nhà chiết chai,
hệ thống chiết keg với công suất 80 keg/giờ, hệ thống dây chuyền chiết chai
30.000 chai/giờ, tiếp tục tiếp nhận và lắp đặt hệ thống thiết bị nhà nấu, hệ thống
tank lên men [12].
Trong giai đoạn phát triển kinh tế thị trường hiện nay hàng loạt các nhà
máy, cơ sở sản xuất bia đã được hình thành trên khắp đất nước: Nhà máy bia Đà
Nẵng (thiết bị của Tiệp Khắc), nhà máy bia Huda ở Huế (thiết bị Đan Mạch ),
nhà máy bia Vinh (thiết bị Đan Mạch), nhà máy bia Đông Nam Á (thiết bị Đan
Mạch), công ty bia Việt Hà, công ty bia Thanh Hoá các nhà máy bia liên doanh


15

trung ương và địa phương khác góp phần nâng cao sản lượng bia trên toàn quốc
đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu.
So với các nước Châu Âu và một số nước Châu Á, sản lượng bia bình
quân ở Việt Nam còn rất thấp mặc dù sản lượng này đã tăng gấp đôi từ 84,5 triệu
lít vào năm 1984 lên 168,5 triệu lít vào năm 1992. Năm 1992, Việt Nam đã có 38
cơ sở có công suất lớn hơn 0,5 triệu lít/năm. Đến năm 1993 có thêm 3 liên doanh
nước ngoài với công suất 3 - 30 triệu lít/năm và 11 cơ sở đã nâng công suất từ 1
triệu đến 3 triệu lít/năm, do đó đã nâng sản lượng bia toàn quốc lên trên 200 triệu
lít/năm. Năm 1994, sản lượng bia của Việt Nam là 300 triệu lít. Năm 1995 đạt
trên 500 triệu và với tốc độ tăng trưởng 16,8%, năm 1996 đạt xấp xỉ 600 triệu
lít/năm. Theo số liệu của Hiệp hội Rượu - Bia - Nước giải khát Việt Nam, năm
2001 sản lượng bia tiêu thụ toàn ngành đạt 803,2 triệu lít, tăng 11% so với năm
2000, bình quân tiêu thụ 9 - 10 lít/người/năm. Sản lượng bia năm 2002 là 893
triệu lít [13].

Bảng 1.4. Tốc độ tăng trưởng bình quân của ngành sản xuất bia ở Việt Nam[13]
Giai đoạn

Tốc độ tăng trưởng bình quân %

1991 – 1992

26,62

1993 – 1994

44,3

1995 – 1996

17

1997 – 1998

10

1998 – 2003

8 – 10

Đến nay cả nước đã có tới 469 cơ sở sản xuất bia với đủ các thành phần
kinh tế tham gia, trong đó bao gồm 2 Công ty quốc doanh Trung ương, 6 Công


16

ty liên doanh với nước ngoài và 461 cơ sở sản xuất bia địa phương, tư nhân, cổ
phần... được phân bố tập trung chủ yếu ở các thành phố lớn và những khu vực
dân cư đông đúc [13].
1.2.2. Xu thế phát triển ngành sản xuất bia Việt Nam
Các đô thị thu nhập bình quân của người dân ngày càng cao. Do vậy nhu
cầu bia được dự báo là sẽ tăng nhanh từ 13lít/người năm 2005 lên 16 lít/người
năm 2010 và tăng gần gấp đôi (khoảng 25lít bia/người) vào năm 2020 như tổng
kết của bộ Công nghiệp và Hiệp hội rượu - bia - nước giải khát Việt Nam (bảng
1.5).
Bảng 1.5. Dự báo sản lượng tiêu thụ bia bình quân đầu người qua các giai
đoạn ở Việt Nam [16]
Giai đoạn

Sản lượng

Mức tiêu thụ bình quân

(triệu lít)

(lít/người/năm)

2005

1200

13

2010

1500

16

2020

2100

25

Ngoài ra ngành bia còn cố gắng tăng tỷ trọng sản lượng các doanh nghiệp
thuộc ngành này lên 60 - 70 % vào năm 2005 và 77 - 78% vào năm 2010 tập
trung đầu tư các nhà máy có công suất lớn, sản xuất kinh doanh hiệu quả, quản
lý chặt chẽ vệ sinh an toàn thực phẩm, đảm bảo chất lượng và giá thành để được
người tiêu dùng chấp nhận:
Theo quy hoạch, ở phía Nam từ năm 2003 - 2005 đã hoàn tất việc xây
dựng mới một nhà máy bia tại Củ Chi thuộc Tổng công ty Rượu - Bia - Nước


17

giải khát Sài Gòn với công suất 100 triệu lít/năm và có khả năng mở rộng lên
300 triệu lít trong những năm tiếp theo.
+ Ở phía Bắc sau năm 2005 sẽ xây dựng thêm một nhà máy bia thuộc tổng
công ty bia Hà Nội với công suất 100 triệu lít/năm và có khả năng mở rộng 200
triệu lít/năm trong những năm tiếp theo.
+ Đối với doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài: Thực hiện đúng giấy
phép đầu tư, tập trung khai thác đủ công suất thiết kế đã phê duyệt. Trong những
năm tới, chưa xem xét việc cấp giấy phép thành lập liên doanh mới hoặc tăng
năng suất của cơ sở hiện có (bảng 1.6).

Bảng 1.6. Dự báo sản lượng bia của một số đơn vị đến 2010 [13]
Đơn vị: Triệu lít

Năm
Chỉ tiêu

2005

2010

(1200)

(1500)

550

780

+ Tổng công ty Bia - Rượu - Nước giải khát Sài Gòn.

350

430

+ Tổng công ty Bia - Rượu - Nước giải khát Hà Nội

100

200

+ Các nhà máy khác

100

150

2. Liên doanh và 100% vốn nước ngoài

350

400

3. Địa phương và các thành phần kinh tế khác:

300

320

+ Địa phương

200

270

+Các thành phần kinh tế khác

100

50

1.Tổng công suất của hai tổng công ty thuộc Bộ Công Nghiệp


18

Tại Hội nghị IGB lần thứ 28 năm 2004 tại Hà Nội, Chủ tịch hiệp hội bia
Quốc tế - Khu vực Châu Á Thái Bình Dương đã kết luận: “ Việt Nam là một
trong các quốc gia ở Châu Á có tốc độ phát triển mạnh trong lĩnh vực bia rượu”.


19

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ CÁC
VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG
2.1. Công nghệ sản xuất bia:
Bia là loại nước giải khát cao cấp và ngày càng thông dụng trong đời sống
người dân khắp thế giới. Đặc điểm của bia là có bọt mịn, xốp, độ cồn thấp và có
hương vị đặc trưng và mùi thơm dễ chịu. Hương vị của bia được tạo ra từ các
hợp chất tự nhiên có trong nguyên liệu như malt, hoa houblon. Nếu sử dụng
đúng mức, bia tạo ra sự thoải mái và tăng cường sức lực cho người sử dụng.
Thành phần của bia khá phức tạp, phụ thuộc nhiều vào thành phần nguyên
liệu từng loại bia, công nghệ sản xuất. Theo phân tích, thành phần chính của bia
gồm 80 - 90% nước, 3 - 6% độ cồn, 0,3 - 0,4% H2CO3, 5 - 10% các chất hoà tan
và một số chất khác.
Có khoảng 80% các chất hoà tan trong bia là gluxit trong đó 70% là
dectrin, ngoài ra có các đường như glucose, fructose, pentose, ... khoảng 8% chất
hoà tan là các hợp chất chứa nitơ gồm có các protit phân tử lượng cao và trung
bình, các polypeptit và các amino axit. Trong thành phần hoà tan còn chứa các
chất chát tanin, chất đắng - glucozit, glycerin, axit hữu cơ, các chất khoáng và
một số vitamin cần thiết cho cơ thể như B1(tiamin), B2(riboflavin), PP(axit

nicotic),... Hầu hết các chất hoà tan trong bia đều có ích và có thể sử dụng trực
tiếp cho cơ thể. Trung bình 1lít bia có thể cung cấp khoảng 428 kcal.
2.1.1. Nguyên liệu chính trong sản xuất bia:
Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính gồm: Malt (đại mạch nảy
mầm), gạo tẻ, hoa houblon, nước, nấm men. Hiện nay, nguyên liệu chính để sản
xuất bia là malt và hoa houblon đều phải nhập từ nước ngoài.
1. Malt (đại mạch nẩy mầm):


20

Malt đại mạch là nguyên liệu chính trong sản xuất bia. Đó là các hạt đại
mạch được nảy mầm trong những điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Trong
quá trình nảy mầm, một lượng lớn các enzym hình thành và tích tụ trong hạt đại
mạch, trong đó chủ yếu là nhóm enzym amylaza, enzym proteaza và pectinaza.
Các enzym trong malt là tác nhân chuyển hoá các hợp chất gluxit, protein trong
malt thành các loại đường, các peptit, axit amin tự do, và các hợp chất hữu cơ
khác, ... trong đó pectin, đường được sử dụng để lên men etanol.
Malt có hàm ẩm 4 - 5% và 76% độ hòa tan. Thành phần hoá học chủ yếu
là tinh bột (khoảng 58%) và protein (10%) (bảng 2.1).
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của malt và gạo tẻ [7]
Thành phần

malt

gạo tẻ

Hàm ẩm
Độ hòa tan
Tinh bột

Đường khử
Saccharoza
Chất béo
Protein
Pentoza hòa tan
Khoáng
Xơ
Hexoza và pentoza không tan

4–5
76
58
4
5
2,5
10
1
2,5
6
9

12
76
75
1 – 1,5
8
1 – 1,2
0,5 – 0,8
-

2. Hoa houblon:
Hoa houblon chứa các chất thơm, các chất có vị đắng đặc trưng, có tác
dụng làm cho bia có vị đắng dễ chịu, có hương thơm, giúp bọt lâu tan và bền khi


21

được bảo quản. Thành phần hoá học của hoa houblon chủ yếu là các glycozit
(chất đắng: 15 - 21%) và các hợp chất protein (15 - 21%) (bảng 2.2).
Bảng 2.2. Thành phần hóa học của hoa houblon [7]
Thành phần
Nước
Chất đắng
Polyphenol
Chất khoáng
Protein
Tinh dầu thơm
Xenluloza
Các hợp chất khác

Tỷ lệ % trong hoa houblon
11 - 13
15 - 21
2,5 - 6
5-8
15 - 21
0,3 - 1
12 - 14
26 - 28

3. Nguyên liêụ phụ:
Để hạ giá thành sản phẩm, gạo thường sử dụng các nguyên liệu thay thế
theo tỷ lệ nhất định tuỳ từng loại bia. Tỷ lệ sử dụng khoảng 30% gạo và 70%
malt. Thành phần của gạo tẻ gồm 76% độ hòa tan, hàm ẩm 12%. Thành phần hoá
học chủ yếu là tinh bột (75%) và protein (8%) (bảng 2.1).
4. Nước nguyên liệu:
Cũng như một số ngành sản xuất đồ uống khác, trong sản xuất bia, nước là
nguyên liệu quan trọng. Trên dây chuyền công nghệ chính, nước được dùng
trong quá trình nấu, pha loãng dịch đường để lên men. Nước trở thành thành
phần chính của sản phẩm. Ngoài ra, nước còn sử dụng với một lượng lớn cho
việc làm lạnh thiết bị, vệ sinh thiết bị, nhà xưởng...
Nước dùng trong công nghệ chiếm một lượng nhỏ so với tổng lượng nước
sử dụng. Nước công nghệ giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của sản
phẩm, vì vậy chất lượng nước đòi hỏi rất cao. Nước cho sản xuất bia phải đảm
bảo các chỉ tiêu sau [4]:


22

- Không màu, không mùi

- Chỉ số Coli = 0

- Độ pH của nước: 6,5 - 7

- Fe2+: không có hoặc rất ít

- NH3 và NO2-: không có
5. Nấm men:
Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi

chất của nấm men chính là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm,
quá trình chuyển hóa này lại gắn liền với sự tham gia của các enzym trong tế bào
nấm men, do đó việc nuôi cấy để thu được canh trường nấm men có hoạt lực cao
và thuần khiết là một khâu kỹ thuật hết sức quan trọng. Chủng nấm men thường
được dùng trong sản xuất bia là nấm men Saccharomyces ellípsodes và
Saccharomyces carlsbergensis. Chúng là những nấm men lên men ở nhiệt độ
thấp, có khả năng kết dính tế bào thành chùm và lắng ở đáy thiết bị, thuận lợi
cho việc tách sinh khối nấm men, làm trong bia và có thể dùng làm men giống
cho các đợt sản xuất tiếp theo [3]. Yêu cầu nấm men bia sử dụng để lên men phải
có độ thuần khiết cao, không bị nhiễm, tỷ lệ chết < 3%. Canh trường nấm men
phải trẻ (số lượng tế bào nảy chồi > 75%) số lượng tế bào phải đạt 100 - 120.106
tế bào/ml.
2.1.2. Công nghệ sản xuất bia:
Công nghệ sản xuất bia được mô tả ở hình 2.1 bao gồm 4 giai đoạn chính
sau:
1.

Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu - hồ hoá.

2.

Giai đoạn đường hoá và nấu hoa.

3.

Giai đoạn lên men, bao gồm lên men chính và lên men phụ.

4.

Giai đoạn lọc trong bia và chiết bia.

1. Chuẩn bị nguyên liệu - hồ hoá