BÁO cáo môn THIẾT kế NHÀ máy đề tài THIẾT kế NHÀ máy BIA CÔNG SUẤT 25 TRIỆU LÍTNĂM

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM o BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA CƠNG SUẤT 25 TRIỆU LÍT/NĂM GVHD: TS NGUYỄN THỊ HIỀN HV: Đoàn Thị Phương Dung Phan Thanh Duy - 2170045 Lâm Minh Quang - 2170498 Mục lục I LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM 1.1 Lập luận kinh tế kỹ thuật 1.2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy .6 1.3 Nguồn nguyên liệu .13 1.4 Nguồn lượng nhiên liệu .14 1.5 Nguồn nhân lực 14 1.6 Năng suất 15 1.7 Xử lý chất thải 15 1.8 Thị trường tiêu thụ 15 II TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 17 2.1 Malt đại mạch 17 2.1 Nấm men 27 2.2 Nước 33 2.3 Gạo 38 2.4 Các chất phụ gia 39 III QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 40 I I.1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM Lập luận kinh tế kỹ thuật Từ đầu năm 2020, ngành đồ uống chịu tác động kép từ dịch Covid-19 Nghị định 100 dẫn đến lực sản xuất nhóm doanh nghiệp đồ uống hoạt động mức 80% so với trước đại dịch Trong 50% khách hàng chi tiêu nhiều cho thực phẩm tăng cường sức đề kháng hệ miễn dịch… có đến 63,7% khách hàng cắt giảm chi tiêu cho bia, rượu (Theo Tạp chí Doanh nhân tháng 9/2020) Trong giai đoạn 2016-2020, ngành công nghiệp sản xuất đồ uống phát triển với tốc độ nhanh, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nước đóng góp vào kim ngạch xuất Bình quân giai đoạn này, số sản xuất công nghiệp ngành sản xuất đồ uống tăng 5,8%/năm; năm 2016 tăng 10,4%; năm 2017 tăng 6,1%; năm 2018 tăng 7,9%; năm 2019 tăng 10,5%; riêng năm 2020 giảm 5,1% ảnh hưởng dịch Covid-19 Nghị định 100 CP Lượng tiêu thụ sản phẩm đồ uống, đặc biệt đồ uống có cồn có xu hướng tăng giai đoạn 2016-2019, nhiên giảm mạnh năm 2020 Nghị định 100 CP có hiệu lực thi hành Năm 2019, lượng bia tiêu thụ bình quân người 47,6 lít, 1,2 lần năm 2015; rượu mạnh rượu trắng 3,4 lít, 1,02 lần Năm 2020, lượng bia loại bình quân đầu người 40,5 lít, giảm 7,1 lít so với năm 2019; sản lượng bia đạt 3.955,1 triệu lít, giảm 13,9%; số tiêu thụ ngành đồ uống giảm 6,3% so với năm 2019 Trong tháng đầu năm 2021, dịch Covid-19 tiếp tục diễn biến phức tạp, số địa phương phải thực giãn cách xã hội để phòng chống dịch bệnh, hạn chế tụ tập, ăn uống nơi công cộng Vì vậy, số sản xuất cơng nghiệp (IIP) ngành đồ uống tháng giảm 0,5% so với tháng trước; nhiên tính chung tháng đầu năm 2021 tăng 12,8% so với kỳ năm trước IIP tháng đầu năm 2020 giảm mạnh 14,6%; sản lượng bia loại tháng đầu năm 2021 đạt 1.714,1 triệu lít, tăng 11,7% (5 tháng đầu năm 2020 giảm 24,5%) Do tình hình dịch nghị định 100 Nhà nước ảnh hưởng đến hành vi sử dụng thực phẩm người tiêu dùng, khách hàng thay đổi sang hướng mua qua kênh phân phối mua nhà siêu thị, cửa hàng tiện lợi nhỏ khu vực khu dân cư hay khu chung cư Để tránh dịch covid quy định tham gia giao thơng với đồ uống có cồn, người tiêu dùng chuyển sang mua đồ ăn uống nhà để đảm bảo an toàn sức khỏe cho thân, gia đình xã hội, hành vi tiêu dùng sản phẩm thay đổi bắt buộc thị trường tiêu thụ sản xuất bia thay đổi Hiện khu dân cư dân số ước tính khoảng 300 - 600 người dân khu chung cư từ 500 đến 1000 dân Các cửa hàng tiện lợi khu chung cư tăng trưởng mạnh mẽ sau tình hình dịch Ưu điểm kênh phân phối qua cửa hàng tiện lợi tính tiện ích Theo Sở Cơng thương TP.HCM cơng bố có 2616 cửa hàng tiện lợi quận TP.HCM circle K, GS25, Familymart,Ministop, cịn số minimart hộ gia đình tự kinh doanh I.2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy Phương án 1: Khu công nghiệp Đức Hịa III- Việt Hóa KCN Đức Hịa III- Việt Hóa thuộc huyện Đức Hòa tỉnh Long An thời gian vào hoạt động năm 2005, tọa lạc vị trí có hệ thống kết nối giao thơng thuận lơi: 37 km tới trung tâm TP HCM, 60 km tới Tân An, 35 km tới sân bay Tân Sơn Nhất, cách ga đường sắt gần 35 km, cách cảng sơng Sài gịn 40 km, với cảng biển 37 km Cơ sở hạ tầng hoàn thiện đầy đủ đáp ứng cho nhà đầu tư sản xuất, thu hút nhiều nhà đầu tư lớn từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài loan Điều kiện đất sang lấp, độ cao so với mực nước biển 2,1 m so với móc hịn dấu, điều kiện khí hậu nằm vùng nhiệt đới gió mùa, cận xích đạo, nhiệt độ cao năm có hai mùa mưa, khơ rõ rệt, nhiệt độ bình qn năm 27,5oC Tổng diện tích quy hoạch 83 (ha), diện tích đất trống cho thuê 20 (ha) làm nhà máy cơng nghiệp, diện tích cho th nhỏ 5.000 m , tỷ lệ lấp đầy 61% Một số chi phí đầu tư khu cơng nghiệp Đức Hịa III – Việt Hóa: - Giá th đất: 55 - 60 USD/m2 (50 năm) - Phí trì quản lý: 0,04 USD/m2/tháng - Giá cung cấp điện: Giờ cao điểm 2.156 VNĐ/ KWh; bình thường: 1.184 VND/ KWh; thấp điểm: 746 VND/ KWh - Giá cung cấp nước: 8.600 VND / m3 - Phí xử lý nước thải: 0,04 USD / m3 - Ưu đãi thuế thu nhập doanh nghiệp: Mức thuế thu nhập doanh nghiệp áp dụng 20% Doanh nghiệp hưởng ưu đãi mức 17% vịng 10 năm đầu, miễn năm, giảm 50% năm năm lại hưởng mức 17% Kể từ doanh nghiệp có doanh thu chịu thuế Ưu đãi thuế nhập khẩu: Miễn thuế nhập hàng hóa nhập theo quy định Điều 12, Nghị định số 87/2010/NĐ-CP ngày 13/8/2010 Ưu đãi thuế VAT: 17% 10 năm Các ưu đãi khác: Miễn thuế 04 năm đầu, giảm 50% thuế xuất 09 năm dự án thuộc lĩnh vực đặc biệt ưu đãi đầu tư quy định Nghị định118/2015/NĐ-CP ngày 12/11/2015 Khu công nghiệp thu hút ngành nghề: sản xuất bao bì nhựa, thực phẩm chế biến, sản xuất bia mạch nha, dự án bán buôn lương thực, thực phẩm, đồ uống, dự án kinh doanh, xuất nhập sản phẩm nước uống có cồn… Nguồn nhân lực: Khu công nghiệp hỗ trợ tuyển dụng nguồn nhân lực với trình độ quản lý cao cấp, nhân viên kỹ thuật từ TP.HCM Long An, công nhân kỹ thuật đào tạo trường trung cấp Trung cấp Việt Nhật, Trung cấp kỹ thuật Long An, Cao đẳng kỹ thuật Long An Lao động phổ thông địa phương khu vực lân cận Nguồn nguyên liệu: Trong ngành công nghiệp sản xuất bia nguồn nguyên liệu chủ yếu nhập khẩu, lựa chọn tỉnh Long An với lợi vận chuyển nguyên liệu sau: - Malt đại mạch: Khu công nghiệp cách cảng Sài Gòn 40 km để vận chuyển nguyên liệu nhà máy - Thế liệu chủ yếu gạo: lợi phần nguyên liệu gạo từ khu vực trồng lúa miền Tây khu vực Cái Bè, Đồng Tháp hay Long An với thống kê sản lượng gạo 600.000 - 800.000 gạo - Nguồn nước với hệ thống xử lý nước đạt công suất 100.000 m3/ngày Phương án 2: Khu công nghiệp Mỹ Xuân A KCN Mỹ Xuân A, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, nằm vùng trọng điểm kinh tế trọng điểm phía Nam TP Hồ Chí Minh - Đồng Nai - Bà Rịa Vũng Tàu - Bình Dương đưa vào hoạt động năm 2002 Thuận lợi giao thông đường bộ, đường thuỷ, đường hàng không, cách TP HCM 55 km, Vũng Tàu 45 km, cảng biển gần cảng Gị Dầu km Khu cơng nghiệp Mỹ Xn A có diện tích quy hoạch 302,4 ha, diện tích đất cơng nghiệp cho th 230,2 ha, tỷ lệ lấp đầy 100% Một số chi phí đầu tư khu công nghiệp Mỹ Xuân A: - Giá thuê đất: 70 USD/m2 (50 năm) - Phí trì quản lý: 0,5 USD/m2/năm - Giá cung cấp nước : 12.500 VNĐ/m3 - Giá cung cấp điện: Giờ cao điểm 0,1 USD/KWh; bình thường: 0,05 USD/KWh; thấp điểm: 0,03 USD/KWh - Phí xử lý nước thải:  0,4 USD/m3 - Ưu đãi thuế thu nhập doanh nghiệp: Thuế suất ưu đãi 17% 10 năm liên tục kể từ năm doanh nghiệp có doanh thu từ dự án Hết thời gian áp dụng mức thuế suất ưu đãi doanh nghiệp chuyển sang áp dụng mức thuế suất 20% Miễn thuế năm giảm 50% cho năm kể từ có thu nhập chịu thuế Ưu đãi thuế nhập khẩu: Doanh nghiệp miễn thuế nhập hàng hoá nhập theo quy định Điều 16 Luật Thuế xuất khẩu, Thuế nhập số 45/2005/QH11 ngày 14 tháng năm 2005 Điều 12 Nghị định số 87/2010/NĐ-CP ngày 13 tháng năm 2010 Chính phủ quy định chi tiết thi hành số điều Luật Thuế xuất khẩu, Thuế nhập Khu công nghiệp Mỹ Xn A cho th tồn diện tích đất công nghiệp với tỷ lệ lấp đầy đạt 95% bao gồm dự án nhà đầu tư nước nước với dự án tiêu biểu Nhà máy Công ty bia Heineken, Nhà máy Công ty Lixil Việt Nam, Nhà máy gốm xứ Bạch Mã (Malaysia), Nhà máy gốm xứ Viglacera Nguồn nhân lực: Bà Rịa – Vũng Tàu có nguồn nhân lực từ trường Cao Đẳng Trung Cấp, hướng nghiệp chủ yếu KCN có khu nhà lưu trú cho lao động phổ thông Nguồn nguyên liệu: nhập nguyên liệu sản xuất từ cảng biển Gò Dầu gần km Phương án 3: Khu công nghiệp Tân Đức Khu công nghiệp Tân Đức tọa lạc ấp Bình Tiền 1, xã Đức Hịa, huyện Đức Hịa, tỉnh Long An Đây số dự án quy hoạch theo kiến trúc đại, quy mơ lớn tích hợp nhiều tiện ích bật huyện Đức Hịa tính đến thời điểm KCN Tân Đức nằm quần thể khu công nghiệp – đô thị E-City – Đại học Tân Tạo – Khu tổ hợp dịch vụ, ngồi cịn bao quanh hệ thống hạ tầng hoàn thiện, thuận tiện để đến với khu trọng điểm thị trấn Bến Lức khoảng 15 km, cách Quốc lộ 1A 20 km, cách trung tâm TP.HCM khoảng 30 km, cách cảng biển Bourbon Bến Lức 20km KCN Tân Đức có tổng diện tích quy hoạch 545 (ha), thị E-city: 387 (ha), khu thể thao, giải trí 107 (ha), đại học Tân Tạo 103 (ha) Diện tích cho thuê 95 (ha), diện tích cho thuê nhỏ với đất công nghiệp 5.000 m 2, tỷ lệ lấp đầy 75% Một số chi phí đầu tư khu công nghiệp Tân Đức: - Giá th đất: 145 USD/m2 (50 năm) - Phí trì quản lý: 10.018 VNĐ/m2/tháng - Giá cung cấp điện: Giờ cao điểm: 2.871 VNĐ / KWh; bình thường: 1.555 VNĐ / KWh; thấp điểm: 1.007 VNĐ / KWh - Giá cung cấp nước: 14.000 VNĐ /m3 - Phí xử lý nước thải: 7.200 VNĐ / m3 - Ưu đãi thuế với doanh nghiệp: sau năm miễn thuế kể từ có lợi nhuận - Giảm 50% thuế cho năm Ưu đãi thuế nhập khẩu: Miễn thuế nhập nguyên liệu hàng xuất - Miễn thuế VAT hàng hóa xuất thuế hồi hương KCN Tân Đức nhận đầu tư đồng sở hạ tầng hệ thống xử lý nước thải với công nghệ tiên tiến từ sở Tài nguyên môi trường tỉnh Long An, nên KCN thu hút đầu tư từ lĩnh vực công nghệ sinh học áp dụng lĩnh vực nông nghiệp, y tế môi trường, lĩnh vực vật liệu mới, công nghệ nano, lượng Nguồn nhân lực: KCN có khu thị E-City, nhà chuyên gia Tân Đức Star, nhà cho người lao động phổ thông Tân Đức Plaza, khu thể thao giải trí cho người lao động, ngồi có nguồn quản lý, kỹ sư, kỹ thuật viên đào tạo trường đại học Tân Tạo Ngoài cịn có bệnh viện Tân Tạo đưa vào hoạt động vào cuối năm 2015 hệ thống chuỗi siêu thị, nhà hàng Nguồn nguyên liệu: Nguồn nguyên liệu malt đại mạch nhập từ cảng biển gần Bourbon Bến Lức, ngồi nguồn nước cịn xử lý với hệ thống sở hạ tầng xử lý nước cơng nghệ tiến tiến quyền đại phương đầu tư Nguồn lúa gạo lấy từ khu vực miền Tây Bảng 1.1 Tổng kết yếu tố khu công nghiệp Yếu tố KCN Đức Hịa III-Việt Hóa KCN Mỹ Xn A KCN Tân Đức Đặc điểm khu đất Độ cao so với mực nước biển 2,1 m so với móc dấu Cường độ chịu nén đất: 0,2 kg/cm2 Độ cao mực nước biển: Từ m đến 16 m Cường độ chịu nén đất: 1.8-2.5 kg/cm2 Đất cứng, rút ngắn thời gian xây dựng Độ cao so với mực nước biển 2,2 m Cường độ chịu nén đất:  0,7kg/cm² Hệ thống giao thông Huyện Đức Hòa tỉnh Long An, tọa lạc vị trí có hệ thống kết nối giao thơng thuận lơi: 37 km tới trung tâm TP HCM, 60 km tới Tân An, 35 km tới sân bay Tân Sơn Nhất, cách ga đường sắt gần 35 km, cách cảng sơng Sài gịn 40 km, với cảng biển 37 km Tỉnh Vũng Tàu; thuận lợi giao thông đường bộ, đường thuỷ, đường hàng không, cách TP HCM 55 km, Vũng Tàu 45 km, cảng biển gần cảng Gị Dầu km Chi phí mặt Giá thuê đất: 50 USD/m2 Chi phí quản lý: 0,04 USD/m2/tháng Độ lấp đầy 61% Tất thuế bao gồm thuế VAT giảm 10 năm với nhiều ưu đãi Năng lượng Hê thống cấp điện: Giờ cao điểm 2.156/KWh; bình thường: 1184 VND/KWh; thấp điểm: 746 VND/KW/h Giá thuê đất: 60 USD/m2 Chi phí quản lý:0,4 USD/m2/năm Độ lấp đầy: 95% Thuế suất doanh nghiệp thuế nhập ưu đãi 10 năm liên tục kể từ năm doanh nghiệp có doanh thu từ dự án Hệ thống cấp điện: Giờ cao điểm:2.621VND/KWh;giờ bình thường: 1.424VND/KWh thấp điểm:901VND/KWh Xã Đức Hòa, huyện Đức Hòa, tỉnh Long An Hệ thống hạ tầng giao thơng hồn thiện kết nối với tuyến đường quốc lộ 1A, cao tốc Sài Gòn -Trung Lương, cách trung tâm TP.HCM 30 km, cách cảng biển Bourbon Bến lức 20 km, cách cảng sông Vàm cỏ đông 45 km Giá thuê đất: 145 USD/m2 Chi phí quản lý: 10.018 VNĐ/m2/tháng Độ lấp đầy: 75% Ưu đãi thuế doanh nghiệp giảm năm Miễn thuế với nguyên liệu nhập Hệ thống cấp nước 45.000 m3/ngày Hệ thống cấp nước: 22.000 m3/ngày Hệ thống xử lý nước thải: 5.000 m3/ngày Hệ thống xử lý nước thải: 4.000 m3/ngày Nguồn lao Nguồn lao động dồi  Hệ thống cấp điện: 110KV, 220KV Hệ thống cấp nước : 25.000 – 30.000 m3/ngày đêm Hệ thống xử lý nước thải: 6.500 – 8.000 m3 /ngày Bà Rịa - Vũng Tàu có 22 Khu nhà cho quản lý II TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU Nguyên liệu tiêu chất lượng: Bia đồ uống có cồn, sản xuất từ trình lên men từ hỗn hợp loại nguyên liệu chủ yếu gồm mạch nha (malt), đại mạch,nấm men bia, hoa bia (hoa houblon), nước Ngồi cịn phụ gia khác chất tạo mùi, tạo vị nguồn đường khác 2.1 Malt đại mạch Đại mạch loại ngũ cốc mà đại mạch đặc trưng hạt dài Malt đại mạch chứa hàm lượng tinh bột lớn vỏ dính vào hạt sau dập lúa tuốt lúa chế biến thành malt đại mạch Dựa vào phân bố hạt cuống nhìn từ xuống, đại mạch phân loại thành đại mạch hai hàng loại sáu hàng  - Đại mạch hai hàng thường gieo vào mùa xn có hạt to trịn đồng đều, vỏ mỏng sọc mãnh, có hàm lượng chất tan nhiều hơn, nên thường lựa chọn để sản xuất bia  - Đại mạch sáu hàng thường gieo vào mùa đơng, có cỡ hạt khơng hạt khơng có đủ khoảng trống để nở trọn vẹn Các hạt nhánh bên có kích cỡ nhỏ cong hướng nơi kết nối râu lúa Các hạt cong đặc thù để phân biệt loại sáu hàng  Vai trò malt đại mạch sản xuất bia Đại mạch sử dụng sản xuất bia có vai trị cung cấp tinh bột cho q trình đường hóa Đại mạch lúc xem nguyên liệu phụ, để trở thành ngun liệu đại mạch cần phải malt hóa để tạo thêm enzyme chuyển hóa phần hợp chất cao phân tử  Cấu tạo hạt malt đại mạch Gồm phận chính: vỏ hạt, phơi nội nhũ  - Vỏ hạt: từ vào chia làm lớp: vỏ trấu, vỏ lụa vỏ alơron Phần thường chiếm – 15 % trọng lượng hạt  - Phôi: quan sống hô hấp hạt Phơi có từ 37 – 50 % chất khơ thành phần nitơ, khoảng % chất béo, – % saccharose, – 7,5 % pentozan, - 6,5 % chất tro thành phần khác Riêng tinh bột Phơi thường chiếm 2,5 – % trọng lượng hạt  - Nội nhũ: chiếm 45 – 68 % trọng lượng hạt, phần hạt đại mạch giữ vai trò định chất lượng đại mạch sản xuất bia  Thành phần hóa học tính chất malt đại mạch: Bảng 2.1 Thành phần hóa học hạt malt Thành phần hóa học % Chất khơ Carbohydrate tổng 70 – 85,5 % Protein 10,5 – 11,5 % Các chất vô 2,0 – 4,0 % Chất béo 1,5 – 2,0 % Các chất khác 1,0 – 2,0 % Các hợp chất cacbohydrate: Các hợp chất carbohydrate chiếm tỷ lệ lớn tính chất chúng khác Các hợp chất quan trọng là: tinh bột, loại đường, cellulose, hemicellulose chất keo - Tinh bột cấu tử quan trọng nhất, hình thành 50 – 63 % thành phần hạt đại mạch Kích thước hạt tinh bột lớn ( 20 – 30 µm) nhỏ (1 – µm) mà khơng có cỡ trung bình Thành phần hạt tinh bột gồm amylose chiếm 20 – 25 % tan nước nóng, khơng bị hồ hóa amylopectine chiếm 75 – 80 % khơng tan nước, hồ hóa nhiệt độ cao - Cellulose: có – % tập trung vỏ trấu hợp chất tạo cấu trúc Nó gồm chuỗi glucose 1,4 mạch dài không phân nhánh Tuy nhiên, vị trí khơng gian phân tử glucose có liên quan với Trong phân tử amylose, vị trí beta thay cho vị trí alpha tạo tính khơng hịa tan nước khơng bị phá vỡ enzyme malt Do vậy, cellulose không ảnh hưởng đến chất lượng bia - Hemicellulose thành phần chủ yếu thành tế bào nội nhũ, bao gồm β – glucan ( 80 – 90 %) pentozan (10 – 20 %) kết hợp với tạo nên khung bền vững cho thành tế bào nội nhũ β – glucan chuỗi phân tử glucose mạch dài liên kết 1,3 nhiều liên kết 1,4 Liên kết β làm cho phân tử glucose không tạo mạch xoắn chuỗi amylose chuỗi dài, mở rộng Trong thành tế bào nội nhũ, chuỗi liên kết chặt chẽ với protein Các yếu tố làm kéo dài β – glucan dẫn đến tạo gel β – glucan, điều gây hiệu ứng bất lợi cho trình lọc dịch lọc bia Pentozan tạo thành đường xylose arabinose Nó bị phá hủy phần trình sản xuất malt bia Tác động đến q trình sản xuất chất lượng bia không quan trọng không so sánh với tác động β – glucan - Hàm lượng đường malt nhỏ từ 1,8 – % Các đường sản phẩm trao đổi chất sử dụng hạt nảy mầm Do sau thu hoạch, hạt đại mạch trạng thái nghỉ, có lượng nhỏ sản phẩm trao đổi chất, chủ yếu đường saccharose đường glucose fructose Protein: Là hợp chất chứa nitơ có phân tử lượng cao cao, khối lượng phân tử tới 20.000 – 300.000, không tan nước, kết tủa đun sôi Đại mạch chứa loại protein sau: - Glutelin: chiếm 30 % tan dung dịch kiềm lỗng, phân lớp aloron Nó khơng bị thủy phân bị thải ngồi theo bã - Prolamin: chiếm 37 % lượng protein đại mạch, tan cồn 80 phần cịn sót lại bã - Glubumin: chiếm 15 % tan dung dịch muối lỗng dịch hèm Nó gồm cấu tử (α, β, γ, θ) β – globumin khơng kết tủa hồn tồn kể kéo dài thời gian sôi, gây đục bia - Albumin: chiếm 11 %, tan nước Khi đun sôi, kết tủa hoàn toàn Hàm lượng protein đại mạch giảm trình sản xuất malt bia chúng bị hủy phần enzyme tạo nên sản phẩm protein thủy phân Chất béo: Chủ yếu lớp aloron mầm, hầu hết triglyceride Các chất béo không tan nước hầu hết không biến đổi hạt, theo thải theo bã Chất béo ảnh hưởng xấu đến bọt bia Các hợp chất vô quan trọng: - Hợp chất phosphate thành phần hợp chất vơ cơ, đóng vai trị quan trọng có cấu trúc hợp chất hữu malt: nucleic acid, coenzyme, protein,… Phosphate giải phóng từ hợp chất diễn phản ứng sản xuất malt bia - Silicate có nhiều vỏ trấu hạt tinh bột Chúng chuyển sang dạng keo thấy cặn bia - Một số muối quan trọng, cung cấp nguyên tố vi lượng cho yeast bia  Các hợp chất khác : polyphenol, vitamin ( B1, B2, C, E), enzyme  Chỉ tiêu đánh giá chất lượng malt Bảng 2.3 Các tiêu chất lượng malt STT Chỉ tiêu kiểm tra Tiêu chuẩn Ngoại quan Màu vàng rơm, khơng có mốc, khơng sâu mọt Độ ẩm max 4,5 % Độ hịa tan chất khơ xay Min 80% nhuyễn Protein tổng 9,8 - 11,5 % Hoạt lực 280WK Độ màu wort - EBC pH 5,8 Protein hòa tan 3,8 - 4,5 % Chỉ số Kolbatch 38 - 45 10 FAN 135 - 180 mg/L 2.2 Hoa houblon Hoa houblon nguyên liệu có tầm quan trọng thứ hai sau malt sản xuất bia, chưa có nguyên liệu thay Hoa houblon góp phần quan trọng tạo mùi vị đặc trưng bia tăng độ bền sinh học bia Các hợp chất có giá trị hoa phải kể đến chất đắng, polyphenol tinh dầu thơm ngồi cịn số hợp phần khác không mang nhiều ý nghĩa công nghệ sản xuất bia Hoa houblon thường sử dụng dạng: hoa cánh, hoa viên cao hoa - Hoa cánh: hoa houblon tươi, nguyên cánh sấy khơ đến hàm ẩm ≈11%, sau phân loại xông (SO2) để hạn chế oxy hóa phát triển vi sinh vật - Hoa viên: hoa houblon sau xử lý sơ bộ, nghiền ép thành viên nhỏ, xếp vào túi polyetylen hàn kín miệng để tiện cho việc bảo quản vận chuyển - Cao hoa: trích ly tinh chất hoa dung môi hữu (toluen, benzen ), sau đặc để thu lấy chế phẩm dạng cao kg hoa viên = 1,3 – 1,5 kg hoa cánh kg cao hoa = – 10 kg hoa cánh Bảng 2.4 Thành phần hóa học hoa houblon tiêu chuẩn Thành phần Hàm lượng (%) Alpha acid 4,0 -13,0 Beta acid 3,0 - 8,0 Resin mềm 1,0 - 3,0 Resin cứng 1,0 - 4,0 Tinh dầu 0,5 - 2,5 Nước 6,0 - 9,0 Tannins 3,0 - 5,0 Chất béo 2,0 – 4,0 Protein 12,0 – 18,0 Acid amin < 0,5 Mono saccharides 1,0 – 3,0 Pectin 1,0 – 3,0 Cellulose Ligin 35,0 – 45,0 Ash 5,0 – 10,0 Chất đắng Chất thơm Chất không sử dụng bia  Đánh giá chất lượng hoa houblon Màu sắc: hoa có màu xanh ngà, cánh hoa phải có màu sáng ngà, khơng có màu nâu màu sẫm đen  Mùi vị: có vị đắng, mùi thơm đặc trưng  Tạp chất: hàm lượng tạp chất < 17,5 %, không lẫn nhiều cuống hoa (có thể chấp nhận cuỗng gẫy cịn khoảng %)  Hàm lượng ẩm: dùng tay nghiền hoa, hoa khơng dính vào lá, khơng bị ướt, khơng bị gãy  Hình dáng hoa: búp hoa phải to đều, cánh hoa xếp khít lên Các hạt lupulin (nhụy hoa): hoa có nhiều lupulin tốt, lupulin có màu vàng chanh tới vàng bóng, dính Bảo quản hoa houblon: hoa houblon cần bảo quản nơi khô ráo, nhiệt độ thấp khơng có ánh nắng mặt trời Trong bảo quản, hàm lượng ẩm tối đa hoa cho phép 13 %, nhiệt độ bảo quản tốt 0,5 – 0C II.1 Nấm men Nấm men đóng vai trị quan trọng cơng nghiệp sản xuất bia Nhờ đặc tính sinh dưỡng nấm men q trình chuyển hóa dịch đường thành rượu sinh khí CO2 thành phần bia, tạo mùi vị đặc trưng cho sản phẩm, tùy vào loại nấm men mà tạo mùi vị khác Nấm men loài vi sinh vật đơn bào, có khả sống mơi trường dinh dưỡng có chứa đường, nitơ, phospho, chất hữu vô khác Chúng vi sinh vật dị dưỡng có khả sống điều kiện hiếu khí kỵ khí Nấm men dùng sản xuất bia thường chủng thuộc giống Saccharomyces, chúng có khả hấp thụ chất dinh dưỡng wort như: loại đường hoà tan, hợp chất nitơ (các acid amin, peptide), vitamin nguyên tố vi lượng,… qua màng tế bào Sau đó, hàng loạt phản ứng sinh hóa mà đặc trưng q trình trao đổi chất để chuyển hoá chất thành dạng cần thiết cho trình phát triển lên men nấm men tiến hành Các giống men bia cụ thể lựa chọn để sản xuất loại bia khác nhau, có hai giống men (Saccharomyces cerevisiae) men lager (Saccharomyces carlsbergensis) Bảng 2.5 Phân biệt nấm men nấm men chìm Nấm men lên men Nấm men lên men chìm Thích nghi với điều kiện sinh Thích nghi với điều kiện sinh trưởng phát triển nhiệt độ cao trưởng phát triển nhiệt độ thấp (14 – 25 0C ) (4 – 12 0C) Phân bố chủ yếu lớp chất Phân bố chủ yếu tầng sâu lỏng bề mặt môi trường môi trường Khả kết lắng Khả kết lắng cao Lên men glucose, fructose, Lên men tốt glucose, maltose, saccharose, maltose hấp thu galactose, fructose, saccharose, đường tam raffinose mannose hấp thu toàn đường tam raffinose Bảng 2.6 Một số enzyme quan trọng nấm men Enzyme Metabolite substrate Glucoamylase Starch, dextrin, alpha glycoside Maltase Maltose, saccharose, maltotriose, melezittose,… Invertase Saccharose, raffinose Melibiose Melibiase, raffinose, …  Đánh giá chất lượng nấm men Chỉ tiêu đánh giá chất lượng nấm men: - Tốc độ mức độ lên men - Tốc độ khả kết lắng - Hàm lượng sản phẩm bậc tạo thành - Mức độ suy giảm đặc tính kỹ thuật - Khả chống chịu bị tác động Yêu cầu chất lượng nấm men trước đưa vào sản xuất bia: - Tỷ lệ dead cell: < % - Số lượng nấm men đưa vào dịch đường để lên men: – 10 triệu tế bào/mL dịch giống - Nấm men có khả chuyển hóa đường đôi, đường đơn giản, peptide, acid amin, giải phóng CO2, alcohol nhiệt - Nấm men bia phải nhân giống từ chủng khiết đời men giống sử dụng đuợc khoảng chu kỳ lên men II.2 Nước Nước ngun liệu dùng để sản xuất bia Nó chiếm 90 % khối lượng bia Thành phần tính chất nước ảnh hưởng trực tiếp đến tồn q trình cơng nghệ từ nghiền, nấu, lên men, lọc cơng đoạn chiết rót,… tạo nên chất lượng sản phẩm cuối Do đó, để bia thành phẩm đảm bảo tiêu chất lượng, nước sử dụng cho quy trình nấu bia phải xử lý nghiêm ngặt  Ảnh hưởng ion có nước q trình sản xuất malt bia Thành phần nước phụ thuộc nguồn nước khai thác Nước ngầm thường chứa nhiều muối chất hữu nước mưa Nước phụ thuộc vào thành phần lớp đất mà nguồn nước qua Đặc biệt carbonic acid có dư lớp đất, hịa tan carbonate kiềm thổ carbonate khác hình thành bicarbonate Trong nước thiên nhiên chứa nhiều muối hòa tan dạng ion, nhiều cation: Ca 2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Zn2+, Al3+,… anion: OH-, HCO-, Cl-, SO4-2, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43-, Muối Ca2+ Mg2+ nguyên nhân gây nên độ cứng nước Ca 2+: có tất nguồn nước ngầm Hàm lượng Ca 2+ thay đổi giới hạn từ ( – 6) đến ( 200 – 250) mg/L (tính theo CaO) Muối chúng với H2CO3, đặc biệt Ca(HCO3)2 gây ảnh hưởng đến trình trình đường hóa, làm giảm độ acid dịch hồ hóa dịch đường Ion calcium có ảnh hưởng sau: - Bảo vệ amylase enzyme khỏi bị ức chế nhiệt độ - Kích hoạt protein amylase trình đảo trộn, tăng suất đảo trộn theo phản ứng: Protein + Ca 2+ Protein calci + H+ - Trong trình lọc dịch đường, calci làm giảm pH, tăng tốc độ lọc ngăn cản cản trình chiết hợp chất màu  - Trong q trình đun sơi dịch đường với hops, calci trợ giúp q trình đơng tụ protein, làm giảm màu dịch đường khả đồng phân alpha acid đằn hops  - Trong trình lên men, calci làm tăng khả kết lắng nấm men  Trong trình tang trữ, calci tăng trình làm bia  Các chất oxalate malt bị calci kết tủa thành calci oxalate Để tránh bị sơi tràn ngồi hay đục oxalate cần có luợng ion calci > 4,5 lần ion oxalate Mg2+ : hàm lượng nước Ca2+, thường từ (3 – 4) đến (80 – 100) mg/L (tính theo MgO) Muối chúng với H 2CO3 có ảnh hưởng xấu so với muối Ca2+, Mg2+ bị hồ tan phần, mặt khác MgSO có vị đắng hai làm ảnh hưởng đến chất lượng bia Khi bị đun nóng độ acid tăng lên dịch đường nóng có độ pH thấp nguội Trong trình lên men, Mg tham gia vào Co – enzyme quan trọng: decarboxyl hóa pyruvic acid thành acetaldehyde CO2 Na+: tồn nước dạng Na 2CO3, NaHCO3, Na2SO4 hay NaCl - Na2CO3, NaHCO3 làm giảm độ acid dịch cháo  - Na2SO4 với hàm lượng cao tạo cho bia có vị đắng  - Với hàm lượng NaCl 200 mg/L có ảnh hưởng mùi vị bia hàm lượng nhiều gây ảnh hưởng xấu  - Hàm lượng Na+ có nước thường từ 15 – 25 mg/L (tính theo Na2O) - Na+ có tác dụng ức chế với trình nảy mầm ảnh hưởng đến chất lượng malt - Nếu hàm lượng Na+ cao làm cho bia có vị mặn chua - Na+ liên kết với Cl- tạo vị so với liên kết với SO42K+: nước có lượng nhỏ, có tác dụng tương tự Na2O - Nồng độ K+ nước nấu bia không vượt 10 mg/L - Tỷ lệ K+/Ca2+ ảnh hưởng đến khả lắng nấm men - K+ ức chế nhiều loại enzyme trình sản xuất bia - K+ gây vị mặn cho bia Fe2+: sắt có ảnh hưởng lớn trình sản xuất malt bia Sắt có nước thường dạng Fe(HCO 3)2 Nếu hàm lượng sắt tương đối lớn gây ảnh hưởng đến chất lượng bia, nồng độ Fe 2+ cho phép có nước khơng vượt q 0,2 – 0,5 mg/L Trong sản xuất malt, dùng nước chứa sắt để ngâm làm cho vơ malt có màu xám - Fe2+ ức chế số loại enzyme - Trong trình lên men, Fe2+ với nồng độ mg/L làm thối hóa nấm men - Khi nồng độ Fe2+ bia lớn 0,3 mg/L làm cho bọt bia chuyển sang màu xám nhạt, làm bia đậm màu hơn, độ bền keo giảm Fe 2+ hoạt động chất xúc tác oxy hóa – khử Zn2+: có tác dụng tốt trình lên men đặc biệt tổng hợp protein, tăng trưởng nấm men, thúc đẩy trình lên men giảm lượng H 2S tạo thành Nồng độ Zn2+ > 0,6 mg/L ảnh hưởng tiêu cực đến q trình kên men tính bền keo SO42-: hàm lượng sulfate bia thay đổi giới hạn từ vài gram đến 200 – 250 g/L - Nếu nước có hàm lượng sulfate cao làm cho bia có vị đắng khơng đặc trưng Nồng độ sulfate cao nước sản xuất malt làm giảm tốc độ thấm ướt q trình nảy mầm khơng ổn định, không đồng - Các muối sulfate ảnh hưởng đến thủy phân protein, phân hủy tinh bột, trợ giúp q trình đường hóa, tăng cường việc làm dịch đường - Các ion sulfate phản ứng với MgCO3 tạo MgSO4 gây vị đắng cho bia Nói chung ion sulfate đem lại vị đắng nhẹ cho bia Cl- : khả kết lắng nấm men - Nồng độ Cl- > 500 mg/L kéo dài thời gian nhân giống nấm men gây khó khăn cho q trình làm bia giai đoạn tàng trữ bia - Với nồng độ < 300 mg/L khơng có ảnh hưởng tiêu cực, làm tăng khả làm bia, độ bền keo độ dịu bia tăng lên - Nồng độ NaCl không vượt 400 mg/L, không bia trở nên sánh NaCl nhiều làm gây khát nước uống bia - Các Cl- với Ca2+ Mg2+ cho loại bia có độ sánh có vị ngon Silicate: với nồng độ > 40 mg/L, Na2SiO2 tạo thành có ảnh hưởng đến trình lên men tăng độ đục cho bia Nồng độ > 100 mg/L giảm khả lên men gây đục cho bia sau trùng Pasteur II.3 Gạo Gạo sử dụng dạng tách trấu, cám mầm Gạo dùng sản xuất bia cho hương thơm vị trung tính, sản phẩm có màu sáng Ở nước ta, gạo nguồn nguyên liệu dồi dào, việc xay nghiền gạo đơn giản hơn, không cần ngâm Chất lượng bia dùng liệu gạo cần phải cải thiện số yếu tố như: độ trong, nhiệt độ hồ hóa, độ nhớt dịch cháo, hương thơm cháo, hàm lượng chất béo, hàm lượng protein, … Ưu điểm việc dùng gạo so với liệu khác cung cấp hàm lượng chất chiết cao cho dịch nha Nếu tỉ lệ gạo sử dụng cao làm cân đối tỷ lệ C N dịch nha, ảnh hưởng đến trình lên men bia Không phải tất loại gạo dùng sản xuất bia, có lọai gạo có độ nhớt cao hồ hóa dẫn đến việc khó khăn bơm dịch.Trong q trình hồ hóa, để tạo điều kiện thuận lợi giai đoạn đường hóa dịch hóa gạo người ta thêm vào lượng malt lót từ – 10 % với mục đích sử dụng lượng enzyme có malt để làm giảm khối lượng mạch tinh bột Chỉ tiêu chất lượng gạo dủng để sản xuất bia: Bảng 2.8 Chỉ tiêu chất lượng gạo sản xuất bia STT Chỉ tiêu kiểm tra Ngoại quan Hàm lượng gluxit Tiêu chuẩn Khơng có tạp chất thơ, trắng, khơng mối mọt, khơng bị mốc, khơng có mùi >78% Độ ẩm 12-14% Độ hịa tan chất ≥ 80% khơ xay nhuyễn Protein tổng 7-8% Thời gian dịch hóa 15 phút Cỡ hạt >2,5 mm ≥ 85%