thiết bị máy móc vật tư đặc thù trong công nghệ sản xuất bia

Mục lục Nội dung Trang Mở đầu…………………………………………… 2 I.Khái niệm………………………………………… 2 II.Nguyên vật liệu chính……………………………. 2.1.Nước……………………………………………. 2.2.Mạch nha……………………………………… 2.3.Hoa bia (Hublon)………………………………. 2.4.Men bia………………………………………… 2.5.Các chất phụ gia……………………………… 3 3 4 5 8 9 III.Quy trình công nghệ sản xuất bia 3.1.Sơ đồ quy trình………………………………… 3.2.Thuyết minh quy trình…………………………. 3.2.1.Quy trình công nghệ ở phân xưởng nấu……… 3.2.1.1.Làm sạch…………………………………… 3.2.1.2.Cân…………………………………………. 3.2.1.3.Nghiền……………………………………… 3.2.1.4.Hồ hóa……………………………………… 3.2.1.5.Đường hóa………………………………… 3.2.1.6.Lọc –Tách bã……………………………… 3.2.1.7.Hublon hóa…………………………………. 3.2.2.Quy trình công nghệ ở phân xưởng lên men…. 3.2.2.1.Lắng trong.………………………………… 3.2.2.2.Làm lạnh nước nha…………………………. 3.2.2.3.Quá trình lên men………………………… 3.2.2.4.Quá trình lọc……………………………… 3.2.3.Quy trình công nghệ ở phân xưởng chiết…… 9 10 11 11 11 11 11 12 13 14 15 15 15 16 16 18 18 IV.Thiết bị máy móc vật tư đặc thù trong công nghệ sản xuất bia…………………………………………. 4.1.Thiết bị gàu tải…………………………………. 4.2.Thiết bị tách tạp chất…………………………… 4.3.Thiết bị nghiền…………………………………. 4.4.Thiết bị đạm hoá,hồ hoá,đường hoá,Hubon hoá 4.5.Thiết bị lọc khung bản…………………………. 4.6.Thiết bị lắng trong……………………………… 4.7.Thiết bị làm lanh nhanh……………………… 4.8.Tank lên men…………………………………… 4.9.Máy bão hoà CO2………………………………. 19 19 20 21 21 22 23 23 23 24 Kết luận…………………………………………… 25 1 Mở đầu Trong những năm gần đây,cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật việc ứng dụng những thành tựu công nghệ mới vào thực tiễn sản xuất diễn ra mạnh mẽ và có những bước đột phá. Có thể nó, sự đổi mới liên tục về công nghệ đã trở thành yếu tố then chốt để duy trì sức cạnh tranh cho các doanh nghiệp trên thị trường. Công nghệ sản xuất Bia cũng không nằm ngoài xu hướng đó.Là một mặt hàng có tính cạnh tranh cao trên thị trường đồ uống nói riêng cũng như trên thị trường tiêu thụ nói chung ,các doanh nghiệp trong nước hiện nay luôn tìm cách đổi mới công nghệ nhằm gia tăng lợi nhuận cho mình đồng thời cũng đáp ứng những nhu cầu ngày càng khắt khe từ phía khách hàng. Trong bài báo cáo này,nhóm chúng em xin trình bày một cách tổng quát về công nghệ sản xuất bia để nắm rõ hơn về một ngành nước giải khát có truyền thống lâu đời này. I.Khái niệm Bia là một loại nước uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men. Nói một cách khác, bia là loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp và có hương vị đặc trưng của hoa houblon. Đặc biệt CO2 hòa tan trong bia có tác dụng giải nhiệt nhanh, hỗ trợ cho quá trình tiêu hóa, ngoài ra trong bia còn chứa một lượng vitamin khá phong phú (chủ yếu là vitamin nhóm B như vitamin B1, B2, PP. . .). Nhờ những ưu điểm này, bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới với sản lượng ngày càng tăng. Đối với nước ta bia đã trở thành loại đồ uống quen thuộc với sản lượng ngày càng tăng và đã trở ngành công nghiệp mũi nhọn trong ngành công nghiệp nước ta. Quá trình sản xuất bia được gọi là nấu bia. Do các thành phần sử dụng để sản xuất bia có khác biệt tùy theo từng khu vực, các đặc trưng của bia như hương vị và màu sắc cũng thay đổi rất khác nhau và do đó có khái niệm loại bia hay các sự phân loại khác. 2 II.Nguyên vật liệu chính Thành phần chính của bia là nước,lúa mạch đã mạch nha hóa, hoa bia và men bia. Các thành phần khác, chẳng hạn các chất tạo mùi vị hay các nguồn tạo đường khác được thêm vào như là các phụ gia. Các phụ gia phổ biến là ngô và lúa gạo. Các nguồn tinh bột này được ngâm ủ để chuyển hóa thành các loại đường dễ lên men và làm tăng nồng độ cồn trong bia trong khi bổ sung rất ít hương vị. 2.1. Nước Do thành phần chính của bia là nước (chiếm từ 80 - 90%) nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có một ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia. Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia. Mặc dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thì nước cứng là phù hợp hơn cho sản xuất các loại bia sẫm màu như bia đen, trong khi nước mềm là phù hợp hơn cho sản xuất các loại bia sáng màu, chẳng hạn như bia pilsener của Cộng hòa Séc . STT Chi tiêu kiểm tra Yêu cầu 1 pH 6,5 - 7,5 2 Độ kiềm tổng TAC <= 4 o F 3 Độ cứng tổng <= 5 o F 4 Độ đục <= 20NP 3 2.2. Mạch nha Định nghĩa: Tất cả những hạt ngũ cốc, nếu được ươm mầm với sự kiểm soát chặt chẽ của các điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông gió), sử dụng trong công nghệ sản xuất bia đều có thể gọi chung là mạch nha hay malt (như malt thóc, malt bắp, malt lúa mì…). Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô… sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất định với điều kiện bắt buộc. Malt là một loại bán thành phẩm và giàu chất dinh dưỡng: 16 – 18% chất thấp phân tử dễ hòa tan + hệ enzyme đặc biệt phong phú, chủ yếu là amylase và protease Mạch nha được tạo ra từ hạt ngũ cốc bằng cách ngâm chúng vào trong nước, cho phép chúng nảy mầm và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy. Hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa tạo ra các enzym để chúng chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường có thể lên men. Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu mạch nha khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc. Các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn. Ngày nay, trong phần lớn các trường hợp, hai hoặc nhiều loại mạch nha được phối hợp để sản xuất bia. Vai trò của Malt Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tinh bột) để chuyển hóa thành đường, và từ đường chuyển hóa thành cồn và các chất khác. Để giảm giá thành, người ta có thể sử dụng ngũ cốc làm thế liệu, và lượng tối đa là 50% chứ không thể thay thế hoàn toàn malt. Malt chứa đầy đủ enzym amilaza để thủy phân tinh bột. Nếu sử dụng thế liệu nhiều thì lượng enzym này cung cấp không đầy đủ và ta buộc phải bổ sung enzym từ bên ngoài vào, chủ yếu là enzym từ vi sinh vật. Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzym proteaza để thủy phân chúng. Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzym này được hoạt hóa mạnh mẽ. Khi chuyển sang giai đoạn nấu, chúng thủy phân protein tạo thành các phức chất có khả năng giữ CO2 tốt, tạo vị bia đặc trưng. STT Chỉ tiêu kiểm tra Tiêu chuẩn 1 Ngoại quan Màu vàng rơm, không có mốc, không sâu mọt 2 Độ ẩm <=5% 3 Độ hòa tan trên chất khô xay nhuyễn >=80% 4 Protein tổng 9,5-11% 5 Hoạt lực 260 - 320WK 6 Cỡ hạt >2,5 mm >=85% Cỡ hạt <2,2 mm >=1,5% 7 Độ trong <= 5 EBC 8 Thời gian đường hoá < 15phút 9 Tốc độ lọc Bình thường 10 Độ màu 3,0-4,5 EBC 11 pH 5,6-6 12 Protein hòa tan 4,0-4,7% 13 Chỉ số Kolbatch 38-43 Các loại enzym trong malt Hệ thống enzyme này gồm có: alpha-amylase, beta-amylase và amilophosphatase, phần lớn chúng tập trung ở phôi mầm và một ít được phân bố ở phần dưới của nội nhũ hoặc trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ. 2.3. Hoa bia (Hublon) Định nghĩa Hoa bia là thực vật dạng dây leo (Humulus lupulus), sống lâu năm (30-40 năm), có chiều cao trung bình từ 10-15 m. Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng cho từng cây. Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Thành phần hóa học - Nước : 11 -13% - Chất đắng : 15 -21% - Polyphenol : 2,5 -6% - Protein : 15 – 21% - Cellulose : 12 -14% - Tinh dầu thơm : 0,3 – 1% - Chất khoáng : 5 – 8% - Các hợp chất khác : 26 – 28% Hình ảnh hoa bia Vai trò của hoa bia trong sản xuất bia Hoa bia chứa một số tính chất rất phù hợp cho bia:  Cung cấp vị đắng để cân bằng vị ngọt của đường mạch nha,  Tạo ra hương vị từ mùi hoa cho tới mùi cam quít hay mùi thảo mộc,  Hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốt hơn trước các loại vi sinh vật không mong muốn.  Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn (tạo ra bởi các chất cacbonat hóa bia). Vai trò của chất đắng: Là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon. Làm cho bia có vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia. Khi hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, chất đắng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu. Với nồng độ thấp các chất đắng cũng có khả năng ức chế rất mạnh các vi sinh vật, vì chúng có tính kháng khuẩn rất cao và do đó làm tăng độ bền của bia thành phẩm. - Nhóm acid đắng có 2 loại : + Alpha-acid: gồm humolone (35-70%), cohumolone (20-55%), adhumolone (10-15%), prehomulone (1- 10%) và posthumolone (1-5%). + Beta-acid: gồm lupulone (30-55%), colupulone (20-55%), adlupulone (5-10%), prelupulone (1-3%), postlupulone. Vai trò của tinh dầu thơm: Tinh dầu trong hoa houblon gồm hơn 200 chất: terpen, ester, cetone và các hợp chất chứa lưu huỳnh. - Tinh dầu phấn hoa houblon chiếm từ 0,17 – 0,65% trọng lượng hoa, trong đó khoảng 3/4 là các cấu tử thuộc nhóm tecpen (C 5 H 8 ) n và 1/4 là các cấu tử có mang oxy, đại diện chính là geraniol (C 10 H 18O ). - Tinh dầu hoa ở điều kiện gia nhiệt nhẹ dễ bị oxy hoá, khi đó tác dụng gây mùi sẽ thay đổi nhiều, thậm chí tạo ra mùi không phù hợp cho sản phẩm bia như mùi tỏi. - Các hợp chất trong tinh dầu có thể tồn tại dưới các dạng hydratcacbon với nhân là một tecpen (C 5 H 8 ), hoặc dưới dạng aldehyd, ceton, rượu,… Khi hòa tan vào dịch đường, tinh dầu tồn tại trong bia và tạo ra cho bia một mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu. Vai trò của tannin :Với hàm lượng trung bình khoảng 4% trọng lượng hoa, tannin có 1 vai trò nhất định trong quá trình công nghệ, từ đó có ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến chất lượng bia. Trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, trước hết tannin được tách ra dưới dạng hòa tan. Sau đó, do điều kiện nhiệt độ cao và thời gian kéo dài, chúng sẽ bị oxy hoá và trùng ngưng ở các mức độ khác nhau, các phân tử trùng ngưng sẽ hình thành mối liên kết đẳng điện với các protein trong dịch đường, hình thành những phức tannin – protein, tạo ra dạng kết tủa nóng trong quá trình này. Mặt khác, một dạng phức tương tự, nhưng trọng lượng phân tử nhỏ hơn, khi hạ nhiệt độ xuống chúng sẽ kết tủa lại tạo thành kết tủa nguội trong dịch đường. Tóm lại, tannin có ảnh hưởng tốt đến quá trình công nghệ: giúp dịch đường trong nhanh hơn và kết tủa các thành phần protein không bền, làm tăng độ bền keo của bia, nhưng mặt khác tannin cũng làm kết tủa các protein bền làm giảm khả năng tạo bọt của bia. 2.4. Men bia Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường. Các giống men bia cụ thể được lựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau, nhưng có hai giống chính là men ale (Saccharomyces cerevisiae) và men lager (Saccharomyces uvarum), với nhiều giống khác nữa tùy theo loại bia nào được sản xuất. Men bia sẽ chuyển hóa đường thu được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn và cacbon điôxít (CO 2 ). Trước khi các chức năng của men bia được hiểu rõ thì mọi quá trình lên men đều sử dụng các loại men bia hoang dã. Mặc dù còn rất ít loại bia, chẳng hạn như bia lambic vẫn dựa trên phương pháp cổ này nhưng phần lớn các quá trình lên men ngày nay đều sử dụng các loại men bia được nuôi cấy và có độ tinh khiết cao. Trung bình, hàm lượng cồn trong bia là khoảng 4- 6% rượu theo thể tích, mặc dù nó có thể thấp tới 2% và cao tới 14% trong một số trường hợp nào đó. Một số nhà sản xuất bia còn đưa ra loại bia chứa tới 20% cồn. Hình ảnh men bia Bột trợ lọcChai sạch 2.5. Các chất phụ gia Nhóm phụ giai trực tiếp Gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chất có mặt trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm soát chặt chẽ với hàm lượng cho phép. - Các hóa chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm của nước công nghệ. - Các hóa chất đưa vào để ngăn chặn quá trình oxy hóa những thành phần trong bia. - Các hóa chất dùng để điều chỉnh pH. - Chất tạo màu cho bia: caramen. Nhóm phụ gia gián tiếp Gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trình công nghệ nhưng không được phép có mặt trong sản phẩm. - Các bột trợ lọc: PVPP, kizelgua, . . . - Các hóa chất để vệ sinh thiết bị, vệ sinh phân xưởng. - Các chất được dùng như tác nhân làm lạnh NH3, glycol, nước muối III.Quy trình công nghệ sản xuất bia 3.1. Sơ đồ quy trình 9 Malt Gạo Làm sạch Làm sạch Cân Cân Nghiền NghiềnĐạm hóa Hồ hóa Nước Đường hóaLọc – tách bãHoublon hóaLắng trongLàm lạnh nhanhLên men chínhLên men phụLọc biaBão hòa CO 2 Chiết chai Bia thành phẩm Nước rửa bã Rửa bã CaramenCao Houblon B ã Bã hèm Cặn thải O 2 tinh khiết Nấm men Nhân giống trung gian Nhân giống PTN Thu hổi CO 2 Thu hồi nấm men Xử lý nấm men Tái sử dụng men 3.2.Thuyết minh quy trình 3.2.1.Quy trình công nghệ ở phân xưởng nấu Gạo và malt được cho vào gàu tải và làm sạch. 10 [...]... thoả mãn nhiều hơn những nhu cầu từ phía khách hàng Qua bài báo cáo trên, nhóm chúng em đã giới thiệu một cách khái quát nhất về công nghệ sản xuất bia bao gồm khái niệm, các nguyên vật liệu chính, quy trình công nghệ sản xuất và các thiết bị máy móc vật tư đặc thù Tuy nhiên trong quá trình làm nhóm cũng không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế nhất định nên nhóm chúng em mong nhận được những ý kiến... men bia và nhiệt độ được giữ không quá 670C vì nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ này thì sẽ tạo 1 áp suất lớn trong chai sẽ làm vỡ chai Bia sau khi được thanh trùng tiếp tục đi qua bộ phận dán nhãn và đưa vào két, các két đóng xong được đưa vào kho Bia ra lò có nhiệt độ khoảng 36 0C Ở phân xưởng chiết trong 1 ca quá trình diễn ra liên tục và hầu như là cơ khí hoàn toàn IV .Thiết bị máy móc, vật tư đặc thù trong. .. thu hồi gọi là bia trong Để đo độ trong của bia người ta dựa vào máy đo độ đục Sơ đồ khung bản: Sau khi lọc khoảng 2 tuần người ta tiến hành vệ sinh 1 lần để loại bỏ các cặn bã của bia non ra ngoài Bia non sau khi qua thiết bị lọc thu được bia trong thành phẩm có nồng độ alcol 4,5% và tiếp tục đi qua phân xưởng chiết 3.2.3.Quy trình công nghệ ở phân xưởng chiết: Chai thu hồi được đưa qua máy rửa bằng... nồi và được theo dõi tại phòng điều khiển Bên trong có đường ống vệ sinh thiết bị Mặt cắt của thiết bị đường hóa 4.5 Thiết bị lọc khung bản Sử dụng lực ép lớn để đưa chất lỏng có hàm lượng cặn cao qua màng lọc khung bản Cặn được giữ lại trên các bản và được lấy ra định kỳ Nước được tháo ra liên tục qua hệ thống đường ống 22 4.6 Thiết bị lắng trong Thiết bị có dạng hình trụ, gồm hệ thống dao cào, chúng... rửa bã được thiết kế trong thân thiết bị Thiết bị hoạt động nhờ chênh lệch áp suất phía trên và phía dưới màng lọc để thoát ra ngoài 4.7 Thiết bị làm lạnh nhanh Máy có cấu tạo là những tấm bản gấp song song, chế tạo từ thép không gỉ, các tấm bản có hình chữ nhật có tai ở bốn góc, trên mỗi tai có một lỗ thủng một lỗ tròn, khi lắp trên khung máy thì tạo thành bốn mương dẫn: dịch đường vào máy, tác nhân... 4.3 Thiết bị nghiền Máy do động cơ điện, thiết bị liên trục, rotor, thùng, khung sàn hợp thành Động cơ thông qua thiết bị liên trục làm chuyển động rotor, lợi dụng nguyên lý nghiền xung lực, đầu búa chuyển động quay tròn ở tốc độ cao đập vào nguyên liệu nhờ có sự chuyển động ngược chiều nhau của hai trục rotor làm cho nguyên liệu bị ép lại, nội nhũ nhỏ ra, làm cho nó vỡ ra thành dạng bột Thông qua máy. .. máy nghiền này, tỉ lệ nghiền đạt tiêu chuẩn vào khoảng 70%-90% 4.4 Thiết bị đạm hóa, hồ hóa, đường hóa và Houblon hóa Bề mặt trên của thiết bị đường hóa 21 Thiết bị thuỷ phân có dạng hình trụ, đáy bằng, thân nồi được bảo ôn bằng các lớp vật liệu cách nhiệt Cánh khuấy, động cơ, hộp giảm tốc được lắp ở phía dưới Ở dưới đáy của thiết bị có lắp đặt hệ thống đường ống giữ nước nóng, nước lạnh … và các bộ... cho thiết bị với chất tải lanh là Polyglycol có nhiệt độ là 2 0C Thiết bị lên men được giữ ở áp suất 0,5-1 atm nhằm bão hòa CO2 cho Bia Giai đoạn cuối quá trình lên men, nấm men chết chìm xuống đáy thiết bị được tách ra ngoài định kỳ, rửa để tái sử dụng ( có thể sử dụng lại tối đa 7-10 lần tùy theo chất lượng nấm men và nhu cầu nhà máy VIệt Nam) Khi kiểm tra nồng độ cồn và nồng độ đường còn lại trong. .. cho Bia với quá trình kết tủa các protein phân tử trung bình, giảm lượng rượu bậc cao, lượng diacetyl, ổn định nồng độ CO2, ổn định hương vị, tăng giá trị cảm quan và chất lượng cho Bia. Quá trình này có thể tiến hành trong cùng thiết bị với lên men chính hoặc trong thùng kín chỉ cho CO2 tiếp xúc để bão hòa CO2 cho Bia; nhưng ở nhiệt dộ thấp hơn (khoảng 00C, nhưng không được thấp hơn để nấm men vẫn sản. .. bên trong có tráng men và có hệ thống ống lạn chạy xung quanh.Thể tích mỗi bình khoảng 330- 360 hl 4.9 Máy bão hoà CO2 CO2 sau khi làm sạch sẽ được sục vào trong tank chứa bia non cho đến khi bão hoà với sự trợ lực của máy bơm 24 Kết luận Có thể nói rằng bia là một sản phẩm được ưa chuộng trên toàn thế giới, được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước với sản lượng ngày càng gia tăng Đối với nước ta, bia . trình công nghệ ở phân xưởng chiết…… 9 10 11 11 11 11 11 12 13 14 15 15 15 16 16 18 18 IV .Thiết bị máy móc vật tư đặc thù trong công nghệ sản xuất bia ………………………………………. 4.1 .Thiết. như là cơ khí hoàn toàn. IV .Thiết bị máy móc, vật tư đặc thù trong công nghệ sản xuất bia 4.1. Thiết bị gàu tải: 19 Gàu tải gồm bộ kéo ghép kín với các