Tài liệu Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia tại công ty tnhh sabmiller việt nam

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT BIA TẠI CÔNG TY TNHH SABMILLER VIỆT NAM – KHU CÔNG NGHIỆP MỸ PHƯỚC II – H.BẾN CÁT – TỈNH BÌNH DƯƠNG, CÔNG SUẤT 2400M3/ NGÀY ĐÊM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG MỤC LỤC CHƢƠNG 1 – MỞ ĐẦU ....................................................................................... 6 1.1. Tính cấp thiết của đề tài. ................................................................................ 6 1.2. Mục đích nghiên cứu. .................................................................................... 7 1.3. Phạm vi nghiên cứu. ...................................................................................... 7 1.4. Nội dung nghiên cứu. .................................................................................... 7 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu. .............................................................................. 8 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA VÀ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NƢỚC THẢI BIA................................ 9 2.1. Giới Thiệu Về Ngành Sản Xuất Bia. .............................................................. 9 2.1.1. 2.2. Qui trình công nghệ tổng quát của ngành sản xuất Bia. ................................ 10 2.2.1. 2.3. Tình hình phát triển ngành công nghiếp sản xuất bia. .............................. 9 Đặc tính nguyên liệu. ............................................................................ 10 Quy trình công nghệ sản xuất bia ................................................................. 13 2.3.1. Dây chuyền công nghệ khâu nấu và đƣờng hóa. .................................... 15 2.3.2. Lên men dịch đƣờng ............................................................................. 17 2.3.3. Giai đoạn Lọc bia .................................................................................. 18 2.4. Các nguồn phát sinh chất thải. ..................................................................... 19 2.4.1. Về nƣớc thải.......................................................................................... 19 2.4.2. Khí thải. ................................................................................................ 20 2.4.3. Tác nhân nhiệt. ...................................................................................... 20 2.4.4. Chất thải rắn. ......................................................................................... 20 2.4.5. Tiếng ồn, độ rung . ................................................................................ 21 CHƢƠNG 3 ......................................................................................................... 22 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TNHH SABMIILER VIỆT NAM. .................... 22 3.1. Giới thiệu tổng quan công ty. ....................................................................... 22 3.1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 22 3.1.2. Điều kiện khí hậu .................................................................................. 23 3.1.3. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc ngầm ......................................................... 23 SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2. GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG Quy trình công nghệ sản xuất bia của Nhà Máy. .......................................... 24 3.2.1. Các loại nguyên liệu và hóa chất sử dụng. ............................................. 24 3.2.2. Quy trình công nghệ .............................................................................. 26 3.3. An toàn lao động ,phòng cháy chữa cháy và các sự cố môi trƣờng............... 27 3.3.1. Phòng cháy, chữa cháy và các sự cố môi trƣờng.................................... 27 3.3.2. Các biện pháp phòng chống sự cố rò rỉ dầu ........................................... 28 3.3.3. Các biện pháp hỗ trợ ............................................................................. 28 3.4. Hiện trạng môi trƣờng tại công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam .................... 29 3.4.1. Nguồn gốc phát sinh và tính chất nƣớc thải. .......................................... 29 3.4.2. Đặc tính nƣớc thải. ................................................................................ 30 3.4.3. Về Khí Thải .......................................................................................... 30 3.4.4. Chất thải rắn.......................................................................................... 32 4.1. Tổng quan về nƣớc thải ngành sản xuất bia. ................................................ 34 4.1.1. Thành phần , tính chất của nƣớc thải sản xuất bia. ................................. 34 4.1.2. Tác động đến môi trƣờng của nƣớc thải nghành bia. ............................. 36 4.2. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải ngành sản xuất bia. ................................. 39 4.2.1. phƣơng pháp cơ học. ............................................................................. 39 4.2.2. Phƣơng pháp hóa lý............................................................................... 42 4.2.3. Phƣơng pháp hấp thụ. ............................................................................ 45 4.2.4. Phƣơng Pháp Sinh Học ......................................................................... 45 4.2.5. Phƣơng pháp kị khí. .............................................................................. 49 4.3. Xử Lý cặn:................................................................................................... 55 CHƢƠNG 5 ......................................................................................................... 57 CÁC PHƢƠNG ÁN ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. ................................................................................................. 57 5.1. Cơ Sở Lựa Chọn Công Nghệ. ...................................................................... 57 5.1.1. PHƢƠNG ÁN 1. ................................................................................... 60 5.1.2. PHƢƠNG ÁN 2. ................................................................................... 62 5.2. So sánh và lựa chọn phƣơng án.................................................................... 64 SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5.3. GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. ............................ 66 5.3.1. Các Thông Số Tính Toán. ..................................................................... 66 5.3.2. Lƣu Lƣợng Tính Toán. .......................................................................... 66 5.3.3. Tính toán song chắn rác: ....................................................................... 67 5.3.4. Hố thu nƣớc thải. .................................................................................. 72 5.3.5. Bể Điều Hòa. ........................................................................................ 73 5.3.6. Bể UASB .............................................................................................. 76 5.3.7. BỂ TRUNG GIAN. ............................................................................... 91 5.3.8. BỂ AEROTANK .................................................................................. 92 5.3.9. BỂ LẮNG . ......................................................................................... 101 5.3.10. Tính toán bể tiếp xúc, khử trùng . ........................................................ 108 5.3.11. Bể chứa bùn ........................................................................................ 113 5.3.12. Tính toán máy ép bùn lọc ep dây đai. .................................................. 116 CHƢƠNG 6 – TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO DỰ ÁN. .................................... 118 6.1. Tính toán vốn đầu tƣ. ................................................................................. 118 6.1.1. Vốn đầu tƣ xây dựng ........................................................................... 118 6.1.2. Vốn đầu tƣ trang thiết bị...................................................................... 119 6.2. Tổng chi phí đầu tƣ cho hệ thống ............................................................... 120 CHƢƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................... 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 127 SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các chỉ số chất lƣợng của Malt vàng ...................................................... 12 Bảng 3.1. Chất Lƣợng Nƣớc Ngầm . ..................................................................... 24 Bảng 3.2. Nhu cầu hàng năm và các loại nguyên phụ liệu của công ty . ................. 24 Bảng3.3. Nhu cầu về điện, nƣớc, nhiên liệu .......................................................... 25 Bảng 3.4. Đặc tính nƣớc thải của công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. ................. 30 Bảng 3.5. Kết quả phân tích các chỉ tiêu môi trƣờng .............................................. 31 Bảng3.6.Kết quả phân tích chất lƣợng môi trƣờng không khí xung quanh quanh và môi trƣờng lao động .............................................................................................. 31 Bảng 3.7. Khối lƣợng chất thải trung bình phát sinh trong quý I/2011 ................... 33 Bảng 3.8. Khối lƣợng chất thải nguy hại phát sinh trong quý I/2011: ..................... 33 Bảng 4.1. : Tính chất đặc trƣng của nƣớc thải ngành sản xuất Bia ......................... 35 Bảng 4.2. Tiêu chuẩn phân loại mức độ ô nhiễm .................................................. 37 Bảng 4.3. Các hóa chất thƣờng dùng để điều chỉnh pH ......................................... 43 Bảng 5.1. Đặc trƣng nƣớc thải công ty TNHH Sabmiller Việt Nam ....................... 59 Bảng 5.2. Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp ............ 60 Bảng 5.3. Thống kê các thông số thiết kế SCR. ..................................................... 71 Bảng 5.6. Các Thông Số Thiết Kế Bể Điều Hoà .................................................... 75 Bảng 5.9 : Các thông số thiết kế bể UASB ............................................................ 89 Bảng.5.10. Tóm tắt thông số thiết kế bể trung gian. ............................................... 92 Bảng 5.11. Công suất hòa tan oxy vào nƣớc của thiết bị phân phối bọt nhỏ giọt và mịn ........................................................................................................................ 97 Bảng 5.12. Tóm tắt thông số thiết kế bể Aeroten ................................................. 100 Bảng 5.5:Các thông số cơ bản thiết kế cho bể lắng. ............................................. 102 Bảng 5.6: Tổng hợp tính toán bể lắng .................................................................. 108 Bảng 5.14. Tóm tắt kích thƣớc bể khử trùng ........................................................ 112 Bảng 5.15. Thống kê thông số thiết kế bể nén bùn. .............................................. 116 Bảng 6.1. Tính tốn giá thành xây dựng ................................................................ 118 Bảng 6.2. Vốn đầu tƣ trang thiết bị ...................................................................... 119 SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất Bia. ............................................................... 14 Hình 3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ tại nhà máy ............................................... 27 Hình 9 : Bể Aeroten thơng thƣờng ......................................................................... 48 Hình 5.1. Dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải phƣơng án 1 .............................. 61 Hình 5.2. Dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải phƣơng án 2 .............................. 64 SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG CHƢƠNG 1 – MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài. Hiện nay, Bia là một loại thức uống rất đƣợc ƣa chuộng trên thế giới. Ở các nƣớc phƣơng Tây, bia dƣợc xem là nƣớc giải khát. Trên thế giới có một số loại bia nổi tiếng nhƣ Ale, Lager, Pilsener, Riêng sản phẩm trong nƣớc thì đứng đầu vẫn là nhãn hiệu bia Sài Gòn, bia Đại việt… Theo thống kê của Bộ Kế hoạch - đầu tƣ, bốn tháng đầu năm 2011 các doanh nghiệp trong nƣớc đã sản xuất 714,6 triệu lít bia các loại, tăng 9,2% so với cùng kỳ năm ngoái. Tốc độ tăng trƣởng ngành bia tại VN, theo thống kê của các công ty nghiên cứu thị trƣờng, ƣớc đạt 15%/năm. Song song với phát triển kinh tế thì ngành công nghiệp sản xuất bia cũng đang là mối quan tâm lớn trong vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đặc biệt là nƣớc thải. Các loại nƣớc thải này chứa hàm lƣợng lớn các chất lơ lửng, COD và BOD dễ gây ơ nhiễm mơi trƣờng. Vì vậy, các loại nƣớc thải này cần phải xử lý trƣớc khi xả vào nguồn tiếp nhận. Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam tại KCN Mỹ Phƣớc tỉnh Bình Dƣơng với ngành nghề kinh doanh sản xuất nƣớc giải khát lên men (bia). Hoạt động của Công ty đã góp phần vào sự phát triển kinh tế của Tỉnh .Tuy nhiên, các hoạt động của sản xuất của công ty không tránh khỏi những tác động đến môi trƣờng xung quanh do việc phát sinh các chất thải có khả năng gây ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt là nƣớc thải. Đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia tại công ty TNHH Sabmiller Việt Nam - khu công nghiệp Mỹ Phước II – H. Bến cát – Tỉnh Bình Dương, công suất 2400m3/ngày đêm”, đựơc thực hiện nhằm giải quyết vấn đề đang tồn tại ở công ty đó là việc xử lý nƣớc thải sản xuất trƣớc khi thải vào môi trƣờng. SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 1.2. Mục đích nghiên cứu. - Tìm hiểu thành phần, tính chất đặc trƣng của nƣớc thải ngành bia nói chung và của Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam nói riêng. - Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất bia của Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam - Từ đó, đề xuất công nghệ xử lý nƣớc thải phù hợp với điều kiện thực tế của Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam đạt tiêu chuẩn đầu ra , và tính toán chi tiết các công trình đơn vị. 1.3. Phạm vi nghiên cứu. - Giới hạn về mặt không gian: Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là nƣớc thải sản xuất bia của Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. - Giới hạn về mặt thời gian: Đề tài đƣợc thực hiện trong thời gian từ ngày 1/4/2011 đến ngày 12/7/2011. - Giới hạn về mặt nội dung: Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp và tính toán thiết kế các công trình đơn vị. 1.4. Nội dung nghiên cứu. - Thu thập tài liệu tổng quan về ngành sản xuất bia. - Tìm hiểu về các thành phần, tính chất đặc trƣng của nƣớc thải ngành bia và các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải nghành bia và một số công nghệ xử lý nƣớc thải điển hình của ngành bia hiện nay. - Thu thập một số thông tin về tình hình sản xuất, công nghệ sản xuất … của Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. - Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc thải phù hợp cho Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải đã đề xuất và dự toán kinh tế. SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu. - Tổng hợp và nghiên cứu các tài liệu có liên quan nƣớc thải Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. - Đề xuất công nghệ xử lý nƣớc thải khác nhau và so sánh lựa chọn để tìm ra phƣơng án tối ƣu cho Công ty TNHH Sabmiiler Việt Nam. - Trao đổi ý kiến với chuyên gia. SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA VÀ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NƢỚC THẢI BIA. 2.1. 2.1.1. Giới Thiệu Về Ngành Sản Xuất Bia. Tình hình phát triển ngành công nghiếp sản xuất bia. 2.1.1.1. Trên thế giới. Ngành công nghiệp sản xuất bia có nguồn gốc từ các nƣớc châu Âu nhƣ Đức, Anh , Pháp… với nhu cầu tiêu thụ ngày càng lớn nhƣ hiện nay thì ngành sản xuất Bia đang chiếm một vị trí quan trọng trong ngành phát triển công nghiệp trên thế giới. Theo thống kê Năm 2007 dựa trên kết quả của viện nghiên cứu thuộc hãng sản xuất nƣớc ngọt hàng đầu Nhật Bản Kirin Breweries thì sản lƣợng bia toàn cầu trong năm 2007 đạt 180 triệu kilolit. Sản lƣợng bia tăng 5,9%, đạt mức tăng cao nhất kể từ khi viện nghiện cứu này bắt đầu công việc thống kê vào năm 1974. Trung Quốc giữ vị trí là nhà sản xuất bia hàng đầu trên thế giới trong suốt 6 năm trở lại đây, chiếm đến 22% tổng sản lƣợng bia trên toàn thế giới,theo sau là Nga với mức tăng sản lƣợng đạt ở mức hai con số và đứng thứ 3 là Đức. Dự kiến với mức tăng trƣởng kinh tế nhƣ hiện nay, mức sống của ngƣời dân trên thế giới ngày càng cao thì ngành công nghiệp sản xuất bia sẽ phát triển mạnh trong những năm tới. 2.1.1.2. Tại việt nam. Bia đƣợc đƣa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự xuất hiện của Nhà máy bia Sài Gòn và Nhà máy bia Hà Nội, nhƣ vậy bia Việt Nam đã có lịch sử trên 120 năm. Hiện nay do nhu cầu của thị trƣờng, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có những bƣớc phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tƣ và mở rộng các nhà máy bia có từ trƣớc và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc Trung ƣơng và địa SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG phƣơng quản lý, các nhà máy liên doanh với các hãng bia nƣớc ngoài. Công nghiệp sản xuất bia phát triển kéo theo sự phát triển các ngành sản xuất khác nhƣ: Vỏ lon nhôm, két nhựa, vỏ chai thủy tinh, các loại nút chai và bao bì khác. Theo thống kê hiện nay, cả nƣớc có khoảng trên 320 nhà máy bia và các cơ sở sản xuất bia với tổng năng lực sản xuất đạt trên 800 triệu lít/năm. Bia địa phƣơng ở 311 cơ sở, chiếm 97,18% số cơ sở nhƣng sản lƣợng chỉ chiếm 37,41% sản lƣợng bia cả nƣớc (đạt 231 triệu lít) và đạt 60,73% công suất thiết kế. Hiện nay theo thống kê mới nhất của Bộ Kế hoạch - đầu tƣ, bốn tháng đầu năm 2011 các doanh nghiệp trong nƣớc đã sản xuất 714,6 triệu lít bia các loại, tăng 9,2% so với cùng kỳ năm ngoái. Tốc độ tăng trƣởng ngành bia tại VN, theo thống kê của các công ty nghiên cứu thị trƣờng, ƣớc đạt 15%/năm. VN có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia có trụ sở ở hầu khắp các tỉnh thành trên cả nƣớc và tiếp tục tăng về số lƣợng. Trong số này, có hơn 20 nhà máy đạt công suất trên 20 triệu lít/năm, 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu lít/năm, và có tới 268 cơ sở có năng lực sản xuất dƣới 1 triệu lít/năm. 2.2. Qui trình công nghệ tổng quát của ngành sản xuất Bia. 2.2.1. Đặc tính nguyên liệu. Bia đƣợc sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt Đại Mạch, hoa houblon và nƣớc. Để tiết kiệm nguồn malt Đại Mạch hoặc để sản xuất một vài loại bia thích hợp, với thị hiếu của ngƣời tiêu dùng bên cạnh Đại Mạch, ngƣời ta còn dùng thêm các nguyên liệu phụ nhƣ bột mì, gạo, bột ngô, thậm chí cả bột đậu tƣơng đã tách béo. 2.2.1.1. Nước Đối với bia, nƣớc là một nguyên liệu không thể thay thế đƣợc. Thành phần hóa học của nƣớc ảnh hƣởng đến đặc điểm, tính chất sau cùng của bia do nó tác động trong suốt các quá trình chế biến của công nghệ sản xuất bia. SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG Trên dây chuyền công nghệ chính, nƣớc đƣợc dùng trong quá trình nấu, pha loãng dung dịch đƣờng để lên men, nhƣ vậy nƣớc trở thành thành phần chính của sản phẩm. Ngoài ra, nƣớc còn đƣợc dùng ở những quá trình khác nhƣ làm lạnh, làm nóng, rửa dụng cụ, thiết bị, vệ sinh khu vực sản xuất. 2.2.1.2. Đại mạch Đại mạch là nguyên liệu chủ yếu dùng để sản xuất bia, muốn đƣợc vậy, đại mạch phải trải qua quá trình nẩy mầm nhân tạo sau đó dừng lại bằng cách sấy khô.  Thành phần hóa học của Đại mạch.  Carbohydrate chung  Các chất vô cơ : 70-85%. : 10,5-11,5%  Chất béo : 1,5 -2%  Các chất khác : 1-2 Độ ẩm bình quân thay đổi từ 14 -14,5%, độ ẩm có thể thay đổi từ 12% trong điều kiện thu hoạch khô ráo và trên 20% trong điều kiện ẩm ƣớt.  Tinh bột Có công thức là (C6H10O5)n, có đƣợc chuyển hóa dễ dàng thành đƣờng glocose dƣới tác dụng của acid và thành dextrine và maltose dƣới tác dụng của amylase. Tinh bột là một thành phần quan trọng về mặt số lƣợng trong đại mạch từ 55-65%. Khi nấu, dƣới tác dụng của các men amylase đƣợc chuyển hóa thành thành dextrine và đƣờng maltose và sau đó sẽ đƣợc chuyển hóa thành cồn và CO 2 trong quá trình lên men.  Protêin Sản phẩm thủy phân của protêin đƣợc chia ra làm nhiều nhóm khác nhau và giữ một vai trò hết sức quan trọng trong sản xuất malt và bia. Những nhóm kém phức tạp sẽ là chất dinh dƣỡng cho nấm men trong quá trình lên men, nhƣng nếu trong dịch đƣờng có qúa nhiều loại này nấm men không sử dụng hết, phần tồn tại SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG trong bia sẽ là dinh dƣỡng cho các vi sinh vật làm hỏng bia trong quá trình bảo quản. Bảng 2.1 Các chỉ số chất lượng của Malt vàng Thứ Các chỉ số chất lƣợng tự Giá trị trung bình 1 Khối lƣợng hectolit, kg 55 -58 2 Khối lƣợng 1000 hạt không lựa chọn,g 32-35 3 Độ dài lá mầm, % số hạt có chiều dài 2/3-3/4 hạt 70-75 4 Số hạt trắng đục, % 90-96 5 Hàm ẩm, % 3.8-5.0 6 Thời gian đƣờng hóa, phút 10-15 7 Cƣờng độ màu, ml 0,1NI2 / 100ml dịch đƣờng 8 Lƣợng chất chiết hòa tan, % theo chất khô. 9 Hiệu số chiết ly (nghiền mịn, nghiền thô) 2-3.5 10 Hàm lƣợng đƣờng maltoza, % theo chất chiết 65-82 11 Đƣờng: dextrin 12 pH 13 Độ chua định phân ml 0,1N NaOH/100g chất khô 14-17.5 14 Đạm tổng, %N 1.5-1.7 15 Đạm tổng, % theo chất khô ( N x 6,25) 9.5-10.5 16 Đạm formol, % 0.19-0.21 17 Độ lên men biểu kiến cuối cùng, % 18 Hoạt lực amylaza, 0WK 0.16-0.25 78-80.5 0.4-0.55 4.5-6 75-78 220-280 Nguồn. PGS.TS. HOÀNG ĐÌNH HÒA, Công nghệ sản xuất Malt và bia, 2000 2.2.1.3.Chủng Nấm Men Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men bia chính là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm. Quá trình chuyển hóa này lại gắn liền với sự tham gia của hệ ezyme trong tế bào SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG nấm men, do đó việc phải nuôi cấy nấm men để tạo điều kiện cho sự hình thành và hoạt động của hệ ezyme là một khâu kỹ thuật rất quan trọng không thể tiến hành một cách tùy tiện. Nấm men đƣợc sử dụng cho sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống Saccaromyces. 2.3. Quy trình công nghệ sản xuất bia Quá trình sản xuất bia gồm 3 giai đoạn chính sau:  Nấu và đƣờng hóa.  Lên men chính, lên men phụ và tàng trữ.  Lọc bia và chiết bia. Chúng ta có thể mô tả công đoạn sản xuất bia theo sơ đồ sau : SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nƣớc cấp để rửa sàn,thiết bị Nƣớc mềm Hơi nƣớc Enzim GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG Mal Gạo t Chuẩn bị nguyên liệu Nấu – đƣờng hóa Lọc dịch đƣờng Hoa hublon Hơi nƣớc Bã malt Nấu hoa Tách bã Bã malt Làm lạnh Glicol hay nƣớc đá Men giống Hoạt hóa và dùng lại men Chất trợ lọc Hơi Sục khí Lên men chính, phụ Bã men Nén CO2 Lọc bia Bã lọc Bão hòa CO2 Xút Rửa chai Bia hơi Chiết chai, lon Nƣớc thải Đóng nắp Hơi nƣớc Thanh trùng Kiểm tra, dán nhãn, nhập kho Sản phẩm Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất Bia. SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 14 Nƣớc thải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG 2.3.1. Dây chuyền công nghệ khâu nấu và đường hóa.  Nghiền nguyên liệu Mục đích của quá trình nghiền là nhằm tạo ra những điều kiện thuận lợi cho sự tiến triển của các biến đổi lý sinh hóa trong quá trình đƣờng hóa, nhằm làm thế nào thu đƣợc lƣợng chất hòa tan lớn nhất. Thiết lập đƣợc một điều kiện thích hợp về mối liên hệ giữa nƣớc và các thành phần của bột malt là một điều kiện rất quan trọng, có nhƣ vậy mới giúp cho quá trình lên men xảy ra tốt và quá trình hình thành các chất hòa tan hiệu quả nhất.  Trộn nguyên liệu với nước Quá trình đƣờng hóa đƣợc bắt đầu bằng việc pha trộn bột malt, gạo với nƣớc. Nhằm tránh cho bột malt, gạo bị vón cục gây trở ngại cho việc thủy phân tinh bột, ngƣời ta sử dụng một thiết bị pha dựa theo nguyên lý Ventury hoặc bằng cơ học gồm một vít xoắn đánh tơi bột trong nƣớc, phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật nấu hoặc pha loãng, thƣờng ngƣời ta áp dụng là: 3,5 - 4 lít nƣớc cho 1kg gạo và 3 - 3,5 lít nƣớc cho 1kg malt.  Nấu và đường hóa nguyên liệu Mục đích là nhằm chuyển về dạng hòa tan tất cả các chất có phân tử lƣợng cao nằm dƣới dạng không hoà tan trong bột malt. Chúng sẽ cùng với những chất hòa tan có sẵn tạo thành chất chiết chung. Quá trình thủy phân các chất hữu cơ phức tạp trên là kết quả của sự tác dụng của hệ thống enzyme có sẵn trong malt.  Thủy phân tinh bột Thành phần quan trọng nhất của bia là cồn đƣợc sinh ra trong quá trình lên men từ dịch đƣờng. Vì vậy sự thủy phân tinh bột thành maltose rất quan trọng. Thêm vào đó các sản phẩm trung gian không lên men đƣợc nhƣ dextrine cũng đƣợc hình thành. SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG Sự thủy phân tinh bột đƣợc tiến hành thành 3 giai đoạn không thay đổi nhƣng hòa lẫn với nhau nhƣ sau:  Hồ hóa  dịch hóa  đường hóa - Hồ hóa: tinh bột không hòa tan trong nƣớc lã, không hòa tan trong dung môi hữu cơ trung tính. Khi ở trong nƣớc lã bình thƣờng chúng hút nƣớc và trƣơng nở ra. Vì thế, khi gia nhiệt thể tích của khối bột tăng lên, các hạt tinh bột bị nén chặt sau cùng chúng bị vỡ ra và tạo thành một dung dịch nhớt. Độ nhớt của dung dịch phụ thuộc vào lƣợng nƣớc pha và tùy theo cấu trúc của từng loại tinh bột. - Dịch hóa: dƣới tác dụng của  - amylase, các chuỗi dài amylo và amylopectin sẽ nhanh chóng cắt đứt thành những chuỗi nhỏ hơn, vì thế nên độ nhớt trong mẻ nấu giảm rất nhanh.  - amylase chỉ có thể cắt từ từ vào cuối mạch của amylo và cuối mạch nhánh của amylopectin và cứ cắt 2 gốc một nhƣ vậy. Dịch hóa có nghĩa là giảm độ nhớt trong dung dịch tinh bột đã hồ hóa bởi  amylase. -Đường hóa:  - amylase tuần tự phân cắt các chuỗi của amylo và amylopectin thành dextrin có từ 7 -12 gốc glucose còn lại,  - amylase tách 2 gốc từ đuôi còn lại của  - amylase đã cắt để hình thành các chuỗi nhỏ hơn, các loại đƣờng khác nhau nhƣ maltotriose và glucose có độ dài các chuỗi khác nhau cũng đƣợc hình thành.  Lọc dịch đường và rửa bã Cháo malt sau khi đƣờng hóa xong gồm 2 phần: phần đặc và phần loãng. Phần đặc bao gồm tất cả những phần tử nhỏ không hòa tan của bột malt. Phần loãng thì dung dịch nƣớc chứa tất cả chất hòa tan trong mẻ nấu gọi là “dịch đƣờng”. Mục đích của quá trình lọc là nhằm phân tách phần loãng riêng ra khỏi phần đặc. Đặc trƣng của cháo malt là trong đó có rất nhiều phần tử rắn. Trong quá trình lọc, những phần tử rắn này sẽ tạo thành một lớp nguyên liệu lọc phụ. Điều này có ý nghĩa khá lớn trong khi lọc.  Đun sôi dịch đường cùng với hoa houblon SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG Mục đích của quá trình đun sôi dịch đƣờng với hoa houblon là nhằm ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm, vị đắng đặc trƣng của hoa houblon. Bia là một loại giải khát có mùi thơm và vị đắng rất đặc trƣng, mùi thơm vị đắng đặc trƣng này gây nên bởi hoa houblon. Đồng thời hoa houblon còn giúp cho bia thêm phần bền vững sinh học và khả năng tạo bọt tốt. Một trong những phƣơng pháp thông dụng nhằm chiết chất đắng và dầu thơm của hoa houblon là đun sôi trực tiếp dịch đƣờng với hoa.  Làm lạnh và lắng trong dịch đường Mục đích của quá trình làm lạnh và lắng trong là giảm nhiệt độ nƣớc nha xuống, đƣa oxy từ không khí vào dịch thể và kết lắng các chất bẩn.  Thông thường làm lạnh và lắng trong nước nha tiến hành qua 2 bước: - Bước 1. Giảm nhiệt độ xuống 60-700C và giữ ở nhiệt độ này khoảng 2 giờ vì cần ít nhất 2 giờ các cặn bã mới lắng hết. Sau đó, bơm phần trong của nƣớc nha (loại bỏ phần cặn ở đáy thùng) sang thiết bị làm lạnh nhanh. - Bước 2: Làm giảm nhanh nhiệt độ xuống tƣơng ứng với nhiệt độ lên men (khoảng 7- 100C). Đến giai đoạn này, số cặn còn lại tuy không nhiều nhƣng đó là những cặn rất nhỏ, đƣờng kính của chúng thƣờng không quá 0,5m và lởn vởn trong dung dịch ở dạng huyền phù, rất khó lắng, thậm chí không lắng. Phải loại bỏ các kết tủa này bằng ly tâm hoặc có khi sử dụng bột trợ lọc điatomit sau đó mới đƣa nƣớc nha vào thùng lên men. 2.3.2. Lên men dịch đường Sản xuất bia thuộc lĩnh vực lên men cổ điển ( nhƣ lên men rƣợu, một số axit hữu cơ, một số dung môi hữu cơ…). Đó là một quá trình hóa sinh, vi sinh tƣơng đối đơn giản so với các ngành lên men thuộc lĩnh vực lên men hiện đại nhƣ sinh tổng hợp các axit amin, các enzym… SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG Trong sản xuất bia, quá trình lên men có hai dạng: lên men nổi và lên men chìm. Hai dạng lên men này khác nhau chủ yếu ở chỗ sử dụng hai loại nấm men khác nhau. Nấm men chìm thì lên men chính ở 6-90C, còn nấm men nổi thƣờng có nhiệt độ lên men chính cao hơn. Tại nhà máy áp dụng phƣơng pháp lên men chìm. Các giai đoạn lên men 2.3.2.1.  Giai đoạn bắt đầu . Xuất hiện bọt trắng mịn và bám vào thành thùng và từ từ phủ kín bề mặt bia non. Bọt này đƣợc xuất hiện từ 8 đến 16 giờ sau khi cấy men. Nếu thời gian này bị kéo dài hơn thì nên bổ sung nấm men hoặc tăng nhiệt độ lên men, thông thƣờng nhiệt độ lên men của nấm men bắt đầu từ 6-70. Nếu các biện pháp trên không hiệu quả thì cần kiểm tra lại hàm lƣợng O 2, và hàm lƣợng O2 thông thƣờng  6mg/l.  Giai đoạn tiếp theo gọi là giai đoạn “Krausen collapsing”. Mức độ lên men ít mạnh mẽ hơn, lớp bọt dần dần bị xẹp xuống và cuối cùng tạo nên một lớp bao phủ màu nâu có vị đắng là do sự oxy hóa của nhựa hoa houblon và tannin.  Giai đoạn cuối cùng gọi là “collapsed foam”. Do tốc độ lên men tiếp tục giảm, bọt tiếp tục vỡ ra và cuối cùng chỉ còn một lớp bọt màu nâu xốp bẩn, lớp bọt này cần loại bỏ trƣớc khi chuyển bia để khỏi làm bẩn nấm men thu hồi. 2.3.3. Giai đoạn Lọc bia Sau khi lên men và hoàn tất quá trình làm chín bia có đầy đủ các thành phần hóa học, cũng nhƣ hƣơng vị đặc trƣng riêng biệt của từng loại bia nhƣng bia vẫn còn mờ đục nên cần phải lọc để trở nên trong suốt và óng ánh.  Lọc bia dựa trên cơ sở của 2 quá trình: Quá trình cơ học: nhằm giữ lại các phần tử rắn có kích thƣớc to hơn các lỗ hoặc khe của lƣới lọc. SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG Quá trình hấp thu: đối với các phần tử có kích thƣớc rất bé nhƣ các chất keo hòa tan dƣới dạng phân tử, các nấm men và vi sinh vật,… Ngoài các chất gây đục bia, quá trình hấp thu cũng làm giảm bớt một phần các chất protein, chất nhựa houblon, chất màu, cồn bậc cao và ester,…Vì vậy bia đƣợc trong chính là nhờ quá trình này. Bia lọc xong phải đảm bảo về mặt chất lƣợng nhƣ: độ ổn định vi sinh, độ ổn định keo, độ ổn định mùi vị. Bia đã lọc đƣợc đƣa vào tank chứa có áp lực, thời gian chứa từ 2-3 ngày ở nhiệt độ từ 0-20C. Tank chứa bia trong thực chất là tank chứa trung gian máy lọc và máy chiết, nó đƣợc trang bị các phụ kiện an toàn áp lực và đảm bảo các yêu cầu nhƣ:  Đảm bảo vệ sinh hoàn toàn sạch bởi hệ thống lọc.  Quá trình vệ sinh phải đƣợc kiểm tra cẩn thận.  Bề mặt bên trong phải nhẵn, láng.  Tank phải có hệ thống dằn áp lực CO2 và đảm bảo không rò rỉ gió vào.  Phải có hệ thống kiểm tra nhiệt độ tự động. 2.4. Các nguồn phát sinh chất thải. Ngành công nghiệp sản xuất bia cũng nhƣ các ngành công nghiệp khác đều có sự phát sinh chất thải trong quá trình sản xuất và ảnh hƣởng đến môi trƣờng cụ thể là chất thải rắn, khí thải và đặc biệt là nƣớc thải sản xuất. Cụ thể nhƣ sau : 2.4.1. Về nước thải. Bia chứa chủ yếu là nƣớc (>90%), còn lại là cồn (3 – 6%), CO2 và các hóa chất hòa tan khác. Vì vậy sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp đòi hỏi tiêu tốn rất nhiều nƣớc do đó sẽ thải ra môi trƣờng một lƣợng rất lớn nƣớc thải. Nƣớc thải của nhà máy bia thƣờng gồm những loại sau: SVTH : NGUYỄN THANH KỲ TRANG 19