Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 2
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1. Tình hình phát triển ngành bia trên thế giới 3
2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở VN 4
CHƯƠNG II: LẬP LUẬN KINH TẾ -KĨ THUẬT
1. Các nguyên tắc để chọn địa điểm xây dựng nhà máy 8
2. Chọn địa điểm xây dung nhà máy 8
CHƯƠNG III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
1. Công nghệ nấu bia truyền thống của cộng hoà Séc 11
2. Quy trình công nghệ sản xuất bia 12
3. Sơ đồ công nghệ sản xuất bia thích hợp nhất để xây dựng nhà máy 13
4. Thuyết minh quy trình công nghệ 15
CHƯƠNG IV: THIẾT KỂ TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY
1.Giải pháp thiết kế 23
2.Xác định diện tích các hạng mục công trình 24
3. Tính toán và đánh giá các thông số xây dựng 33
CHƯƠNG V: SƠ ĐỒ TỔNG MẶT BẰNG 35
1
Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
MỞ ĐẦU
Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và có
độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon và bổ dưỡng. Công nghệ sản xuất bia khá đặc biệt, bởi
vậy nó mang lại cho người uống một cảm giác rất sảng khoái và hấp dẫn. Trong bia có
chứa hệ enzym phong phú và đặc biệt là enzym kích thích cho sự tiêu hóa. Vì vậy uống
bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa,
mà còn giảm được sự mệt mỏi sau một ngày làm việc mệt nhọc. Khi đời sống kinh tế xã
hội phát triển, nhu cầu tiêu thụ bia của con người ngày càng tăng, thậm chí đã trở thành
loại nước giải khát không thể thiếu hàng ngày đối với mỗi người dân phương Tây.
So với những loại nước giải khát khác, bia có chứa một lượng cồn thấp (3 -8°) và

đáng kể nhất là Trung Quốc, Thái Lan, Philipin với tốc độ tăng đến 11,2%.
3
Biểu đồ phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng (2004)
(Nguồn từ Kirin news —Nhật Bản)
Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
Châu Á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ đang tăng nhanh, các
nhà nghiên cứu thị trường bia của thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần giữ vị trí dẫn
đầu về tiêu thụ bia trên thế giới.
Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu có giảm, thì ở Châu Á, trước kia nhiều nước có
mức tiêu thụ trên đầu người thấp, đến nay đã tăng bình quân 6,5%/năm. Thái Lan có mức
tăng bình quân cao nhất 26,5%/năm, tiếp đến là Philipin 22,2%/năm, Malaysia
21,7%/năm, Indonesia 17,7%/năm. Đây là những nước có tốc độ tăng nhanh trong khu
vực. Các nước xung quanh ta như Singapore đạt 18 lit/người/năm, Philipin đạt 20
lít/người/năm (theo số liệu của Viện rượu - bia - nước giải khát Việt Nam).
Công nghiệp bia của Trung Quốc phát triển là nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy sự
tăng trưởng của ngành công nghiệp bia Châu Á. Từ năm 1980 đến năm 1990 sản lượng
bia tăng từ 69,8 triệu lít lên 1230 triệu lít, tức là tăng 17 lần. Thời kỳ từ 1981 đến 1987,
mức tăng trưởng trên 20% (theo số liệu của Viện rượu - bia - nước giải khát Việt Nam).
Đến năm 2004, tổng lượng bia tiêu thụ ở Trung Quốc là 28.640 triệu lít, xếp thứ hạng đầu
tiên trên thế giới.
Tổng lượng bia tiêu thụ của các nước khu vực Châu Á trong năm 2004 đạt 43.147
triệu lít, tăng 11,2% so với năm 2003.
Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng bia
sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau.
Tại Mỹ và Châu Âu, do thị trường bia đã ổn định, chiến lược kinh doanh bia là
dành thị phần giảm chi phí sản xuất. Ngược lại, tại Trung Quốc là noi thị trường đang
tăng trưởng (nhất là đối với các loại bia chất lượng cao) chiến lược là phát triển sản xuất,
tăng sản lượng và nâng cao chất lượng.
2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở VN
Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy Bia Sài

Nếu xét theo địa phương, năng lực sản xuất bia chủ yếu tập trung vào các thành
phố lớn như Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 23,2% tổng năng lực sản xuất bia toàn quốc,
thành phố Hà Nội chiếm 13,44%, thành phố Hải Phòng chiếm 7,47%. Các nhà máy bia
được phân bố trên 49 tỉnh thành của cả nước, trong đó có 24 tỉnh thành có sản lượng trên
20 triệu lít / năm. Đến nay còn một số tỉnh thành chưa có nhà máy bia như: An Giang,
Bạc Liêu, Bến Tre, Đồng Tháp
c. Thương hiệu bia
Những thương hiệu bia sản xuất tại Việt Nam đang chiếm ưu thế, đứng vững trên
thị trường và có khả năng tiếp tục phát triển mạnh trong quá trình hội nhập, đó là: Sài
Gòn, Sài Gòn special, 333, Hà Nội, Heineken, Tiger, Halida Lượng bia thuộc các
thương hiệu này đạt 713,8 triệu lít chiếm 55,24% thị phần tiêu thụ. Mảng thị trường bia
cao cấp cũng đã xuất hiện một số loại bia nhập khẩu và các nhà hàng bia tươi với sản
lượng nhỏ nhưng đang ngày càng được ưa chuộng.
d. Trình độ công nghệ và thiết bị
Các nhà máy bia có công suất trên 100 triệu lít/năm đều có hệ thống thiết bị hiện
đại, tiên tiến, nhập khẩu từ các nước có nền công nghiệp sản xuất bia phát triển mạnh
như: Đức, Đan Mạch Các nhà máy bia có công suất trên 20 triệulít / năm cho đến nay
đã đầu tư chiều sâu, đổi mới thiết bị, tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến vào sản xuất.
e. Nguyên liệu cho ngành bia
Năm 2003, kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu cho ngành sản xuất bia (chủ yếu là
malt và hoa houblon) khoảng 76 triệu USD. Tổng công ty Habeco đã thử nghiệm trồng
thử đại mạch ở một số nơi nhưng chưa có kết quả do sự không phù họp về thổ nhưỡng và
về khí hậu. Hiện tại đã có một nhà máy sản xuất malt đại mạch với công suất trên 50.000
tấn/năm và có khả năng mở rộng lên 100.000 tấn/năm (trích dẫn từ bảo cảo tổng kết hoạt
động nhiệm kỳ II từ 3/2001 đến 3/2005 của Hiệp hội Rượu Bia Nước giải khát Việt Nam).
f. Định hưởng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm
2020
6
Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
Do mức sống ngày càng tăng, mức tiêu thụ ngày càng cao. Không kể các nước

b. Vật liệu xây dựng
Vật tư xây dựng như: cát, đá, ximăng, sắt thép, tấm lợp… mua ở tỉnh nhà vừa rẻ
vừa vận chuyển dễ dàng hơn, ít tốn thời gian và tiền bạc hơn.
c. Nguồn năng lượng
Sử dụng mạng điện lưới quốc gia chạy qua khu công nghiệp, có sử dụng trạm biến
áp. Để tạo hơi cho quá trình nấu, sử dụng than thu mua ở công ty sản xuất than gần nhất
và vận chuyển bằng oto tải về nhà máy.
d. Nước
Chọn nơi xây dựng gần nguồn cấp thoát nước tốt, và nguồn nước này phải tuân theo tiêu
chuẩn: “TCXDVN 33:2006 Cấp Nước - Mạng Lưới Đường Ống Và Công Trình Tiêu
Chuẩn Thiết Kế”. Trích đoạn như sau:
8
Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sản xuất công nghiệp phải xác định trên cơ sở những
tài liệu thiết kế đã có, hoặc so sánh với các điều kiện sản xuất tượng tự. Khi không có số
liệu cụ thể, có thể lấy trung bình:
- Đối với công nghiệp sản xuất rượu bia, sữa, đồ hộp, chế biến thực phẩm, giấy, dệt: 45
m
3
/ha/ngày.
e. Giao thông
Nơi xây dựng nhà máy bia gần quốc lộ, gần cảng biển thuận lợi cho việc vẫn
chuyển vật liệu xây dựng, nguyên liệu cũng như sản phẩm đi tiêu thụ.
f. Nhân công
Chọn nơi có nguồn nhân công dồi dào, đảm bảo được nguồn cung ứng cho xây
dựng và vận hành máy móc. Nếu nhân công ở xa, sẽ tốn chi phí trong việc xây dụng nhà
ở cho công nhân và, hiệu quả làm việc sẽ không cao dẫn đến lương thấp.
g. Vệ sinh công cộng
Nhà máy bia phải đặt xa khu dân cư, nước thải và rác thải sau khi sản xuất cần
được xử lí nghiêm ngặc nhằm đảm bảo vệ sinh môi trường. Kết hợp trồng cây xanh xung

Thuyết minh quy trình công nghệ
1. Nghiền Malt
ϖ
Mục đích
Nhằm tăng diện tích tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành
phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy
phân khác nhanh và triệt để hơn.
ϖ
Yêu cầu
Vỏ malt được giữ càng nguyên càng tốt để không cho chất tanin trích ly ra dung dịch vì
nó làm cho bia có vị đắng, đồng thời vỏ malt còn nguyên sẽ có tác dụng như một chất
trợ lọc trong quá trình lọc trong dịch đường sau này. Phần nội nhũ chứa nhiều hàm
lượng tinh bột, dextrin, đường, protein, các sản phẩm thủy phân của protein. Các hợp
chất này là nguồn cung cấp chính chất hòa tan cho dịch đường. Vì vậy cần phải nghiền
nhỏ phần nội nhũ để tạo điều kiện cho các phản ứng của enzyme xảy ra trong quá trình
nấu, quá trình đường hóa diễn ra triệt để thu được tối đa lượng chất chiết.
a. Nghiền đại mạch:
15
Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
Mục đích:
Tương tự như nghiền malt. Đại mạch được nghiền càng mịn càng tốt để tăng khả
năng tiếp xúc giữa các phần tử với enzyme, tinh bột dễ chuyển thành dạng hào tan và
trương nở tốt hơn, do vậy enzyme dễ phân cắt tinh bột thành đường.
Ưu nhược điểm
- Ưu điềm: thiết bị dễ chế tạo, vận hành đơn giản
- Nhược điểm: búa chóng hòng và dễ tạo bụi.
2. Hồ hóa (Nấu cháo hay nấu gạo)
ϖ
Mục đích
Nhằm phá vỡ cấu tạo màng tế bào của tinh bột chuyển tinh bột từ trạng thái không tan về

hành sau khi malt được hòa với nước (nước ở nhiệt độ 30 0C ) thì được nâng lên 500C
giữ trong 15 phút cùng với việc bổ sung acid lactic để điều chỉnh pH (pH = 5,2 – 5,6) thì
đây là điều kiện lý tưởng cho enzyme hoạt động.
- Sau quá trình đạm hoá sẽ chuyển sang công đoạn hội cháo từ nồi gạo sang nồi
malt, thời gian hội cháo khoảng 7 phút, kết thúc quá trình hội cháo nhiệt độ khoảng
650C. Giữ ở nhiệt độ này trong thời gian khoảng 15 phút. Đây là nhiệt độ tối ưu đối với
hoạt động của enzim β–amylaza. Enzym này sẽ phân cắt tinh bột từng góc một, như vậy
tạo một lượng lớn maltose và một lượng không đáng kể dextrin.
- Nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 750C trong vòng 12÷13 phút và giữ nhiệt độ này trong
khoảng thời gian 19 phút. Đây là nhiệt độ thích hợp cho α-amylaza tác dụng lên amylose
và amylopeptin của tinh bột tạo thành nhiều gốc glucose và các gốc này sẽ tạo thành
những phân tử dextrin khác nhau.
4. Lọc dịch đường
Dịch sau khi đường hoá còn chứa rất nhiều các chất không hoà tan, điển hình là
cellulose và tinh bột sống. Mục đích của quá trình lọc là tách phần lỏng ra khỏi cháo malt
để thu được nước nha trong.
5. Nấu hoa
Mục đích:
- ổn định thành phần nước nha
- tạo mùi thơm cho nước nha
- tạo vị đắng cho bia
- trích ly bổ sinh cho nước nha một số chất hòa tan khác như tinh dầu, protein, keo, tanin
- làm mất hoạt tính enzyme, đông tụ một số protein làm cho bia sau này trong hơn
- thanh trùng và cố đặc nước nha đến nồng độ đường thích hợp với từng loại bia
Cách tiến hành
- sau khi trộn lẫn dịch đường ban đầu với dịch rửa bã, dịch được bổ sung thêm đường
saccharose ta được hỗn hợp cuối cùng, gọi chung là dịch đường ngọt, có đặc điểm sau:
+ Vị ngọt, hương thơm rất nhẹ của melanoit
+ Rất đục do chứa nhiều cặn, đặc biệt là các hạt dạng keo, những phần tử này rất dễ
bị biến tính và kết tủa, tiêu biểu là những hạt có phân tử lượng cao chứa nito

o
C, khi đi ra có
nhiệt độ 35
o
C, nước ra có nhiệt độ 60
o
C. Ở cấp hai, dịch đường và chất tải lạnh đi ngược
chiều nhau. Dịch qua khỏi máy lạnh đạt nhiệt độ 10-12
o
C, dịch này được đưa sang thùng
lên men.
8. Lên men chính
ϖ
Mục đích
Nhằm chuyển hóa đường trong dịch nha thành ethanol, carbondioxide cùng với các sản
phẩm phụ, sản phẩm trung gian từ quá trình trao đổi chất của nấm men.
18
Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
ϖ
Các biến đổi trong quá trình lên men chính
Biến đổi sinh học
- Giai đoạn sinh trưởng hiếu khí:
Ở giai đoạn này nấm men nảy chồi và phát triển rất nhanh, đạt cực đại là ở cuối ngày thứ
3 đồng thời là sự giảm nhanh nồng độ chất hòa tan trong dịch đường, nhiệt độ tăng dần
và sự xuất hiện của nhiều bóng khí to phủ kín bề mặt dịch nha.
- Giai đoạn sinh trưởng kỵ khí:
Trong giai đoạn này nấm men vẫn tiếp tục sinh trưởng nhưng trong điều
kiện không có O2 và nồng độ đường thấp.
Biến đổi vật lý
- Nhiệt độ lên men:

- Sự tạo thành các ester:
Các ester được tạo thành vào cuối giai đoạn lên men chính nhờ phản ứng
ester hóa giữa alcol (chủ yếu là ethanol) và các acid hữu cơ sinh ra trong quá trình lên
men. Các loại ester này tạo nên hương đặc trưng cho bia thành phẩm.
Biến đổi hóa lý:
- Sự hình thành bọt:
Bọt được tạo thành trong quá trình lên men chính nhờ sự giải phóng các khí
ở dạng không liên kết đặc biệt là CO2. Do bản chất của dịch nha là hệ keo gồm các hợp
chất có tính hoạt động bề mặt như protein, polyphenol, chất đắng…Các chất này tạo nên
một lớp hấp phụ trên bề mặt các bóng khí do đó khí khó thoát khỏi bóng này và tạo thành
bọt mịn
- Sự hòa tan khí CO2:
Độ hòa tan của CO2 trong dịch lên men thấp hơn trong nước đồng thời hàm
lượng CO2 sinh ra tăng nhanh cùng hàm lượng ethanol. Do đó, một phần CO2 tồn tại
trong dịch men dưới dạng liên kết với một số thành phần khác như protein, ester. Phần
CO2 còn lại có xu hướng thoát lên trên bề mặt tạo lên sự tự khuấy đảo dịch lên men.
9. Lên men phụ
ϖ
Mục đích:
Quá trình lên men phụ được tiến hành sau khi lên men chính nhằm chuyển hoá phần
đường còn sót lại sau quá trình lên men chính để tạo thành CO2 và các sản phẩm khác.
Ngoài ra, quá trình lên mên phụ còn góp phần ổn định hương vị và độ trong cho bia thành
phẩm.
ϖ
Các biến đổi xảy ra trong quá trình lên men phụ
- Sử dụng chất chiết còn lại: Đặc trưng cho quá trình lên men phụ là quá trình lên
men chậm với một lựng đường không đáng kể, quá trình lên men phụ và tàng trữ rất có ý
nghĩa với việc hình thành vị, bọt, quyết định độ bền vững của bia, quá trình sinh hóa xảy
ra với tốc độ chậm và cường độ yếu.
- Hòa tan CO¬2: Đây là quá trình quan trọng xảy ra khi lên men phụ, CO2 là thành

để bia bị oxy hóa do tiếp xúc với oxy, sau đó bơm bia đã lọc từ dưới lên trên. Khi đã bơm
hết bia, tiến hành bão hòa CO2 cho tới khi hàm lượng CO2 bia đạt 4.5 – 5 g/l.
12. hoàn thiện sản phầm
21
Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
Bia được chiết vào thùng bock nhằm phục nhu cầu trong ngày cho các cửa hàng, đại lý ở
các vùng lân cận. Về nguyên tắc, bia chiết bock trước đó không cần bổ sung thêm CO2
nhưng nếu vẩn chuyển đi xa thì trong quá trình vận chuyển lượng CO2 sẽ bị hao hụt nên
phải bổ sung thêm CO2.
22
Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
CHƯƠNG IV: THIẾT KỂ TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY
1.Giải pháp thiết kế:
Khi thiết kế tổng mặt bằng nhà máy, nhóm dựa trên cơ sở là đảm bảo sự thuận lợi
trong quá trình sản xuất nhằm đạt đươc hiệu quả cao nhất. Đồng thời, đảm bảo vệ sinh
theo đúng tiêu chuẩn cũng như tạo được thẩm mỹ đẹp và hài hòa. Hiện nay, tồn tại 2 giải
pháp thiết kế tổng mặt bằng nhà máy là: giải pháp phân vùng và giải pháp hợp khối.
Do đặc thù của nhà máy, nhóm chọn giải pháp phân vùng để thiết kế tổng mặt
bằng nhà máy. Giải pháp này có những ưu điểm sau:
- Dễ dàng tạo thành các khu sản xuất độc lập.
- Hạn chế sự ảnh hưởng về mặt vệ sinh.
- Dễ dàng mở rộng nhà máy khi cần tăng năng suất.
- Thích hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam.
- Dễ dàng quản lý theo từng khâu sản xuất.
Theo giải pháp thiết kế này, nhóm phân vùng nhà máy như sau:
Khu vực sản xuất chính bố trí ở trung tâm nhà máy bao gồm nhà sản xuất chính,
khu tank lên men ngoài trời và nhà hoàn thiện. Kho nguyên liệu cũng được đặt trong khu
vực này để đảm bảo thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu sang khu vực sản xuất.
Các phân xưởng phụ trợ bố trí ở khu vực bên cạnh khu vực sản xuất chính phía
trong nhà máy. Đặc biệt, các phân xưởng sản xuất dễ cháy nổ, độc hại như lò hơi, trạm xử

10 Máy nghiền malt ướt 1,0m × 0,8m × 3,2m 1
11 Máy nghiền gạo 1,8m × 1,6m × 1,65m 1
12 Gầu tải R = 0,5m; H = 2 – 4m 4
13 Thùng nhân men cấp I D = 1,8m; H = 4,1m 1
14 Thùng nhân men cấp II D = 2,4m; H = 5,4m 1
24
Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
15 Thùng men sữa D = 1,8m; H = 4,57m 1
16 Thùng hoạt hóa men D = 1,2m; H = 2,54m 1
17 Thùng CIP lạnh D = 2,21m; H = 4,24m 3
18 Tank tàng trữ D = 3,2m; H = 5,6m 4
19 Thùng nước đá D = 3,8m; H = 5,96m 1
Trong nhà sản xuất chính các thiết bị được sắp xếp theo dây chuyền sản xuất.
Dựa theo kích thước các thiết bị và yêu cầu thao tác vận hành chọn kích thước
nhà sản xuất chính:
- Chiều dài: 36(m)
- Chiều rộng: 24(m)
- Chiều cao: 7,2(m)
 Diện tích: S = 24 × 36 = 864(m
2
)
b) Khu tank lên men:
Tổng số có 24 tank lên men, đường kính mỗi tank D = 4,6m.
Các tank lên men được đặt ngoài trời trên các giàn đỡ bằng bê tông cốt thép.
Kích thước khu tank lên men:
- Chiều dài: 36(m)
- Chiều rộng: 24(m)
 Diện tích: S = 24 × 36 = 864(m
2
)