Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 28 triệu lít/năm

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 28 triệu lít/năm

Nước ta có khí hậu nhiệt đới nên nhu cầu sử dụng nước giải khát, đặc biệt về bialà khá nhiều Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thì nhu cầu về thực phẩm ngàycàng tăng và không ngừng phát triển, đặc biệt là nước giải khát và quan trọng hơn làbia Mức sống của con người ngày càng cao nên đòi hỏi của thị trường là phải sản xuấtra những loại bia có chất lượng cao.

Với những yêu cầu trên, tôi đã lựa chọn đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất bialên men bằng phương pháp cổ điển với năng suất 28 triệu lít/năm” Đây là phương

pháp lên men dài ngày trong thiết bị lên men chính và lên men phụ được đặt trongphòng lạnh có nhiệt độ xác định nên cho sản phẩm có chất lượng cao Sản phẩm đượcsản xuất ra để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, góp phần vào sự phát triển của nềnkinh tế quốc dân.

CHƯƠNG I : LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT2.1 Sự cần thiết của việc đầu tư :

Nghệ An là một tỉnh thuộc bắc Trung bộ, có nền kinh tế đang phát triển Là mộttỉnh đông dân với địa thế đất rộng người đông là thị trường hấp dẫn đối với nhiều loạisản phẩm Tỉnh Nghệ An là một tỉnh có nền kinh tế phát triển nhưng hệ thống khucông nghiệp còn hạn chế, dân số của tỉnh đông nên có một lực lượng lao động dồi dào.Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh của tỉnh, nhu cầu về thực phẩm ngày càngtăng và không ngừng phát triển đặc biệt là nước giải khát, quan trọng hơn là bia Dovậy việc xây dựng một nhà máy bia trên địa bàn của tỉnh là việc cần thiết.

2.2 Phương án sản xuất :

Nhà máy bia được thiết kế làm việc theo phương pháp lên men cổ điển, thực hiệnlên men dịch đường nồng độ 13,5Bx, có ưu điểm là sản phẩm có chất lượng cao Đểgiảm giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh, đồng thời cũng nhằm đảm bảođược chất lượng, nhà máy sử dụng nguyên liệu là 55% malt đại mạch, 45% nguyênliệu thay thế là gạo.

2.3 Cơ sở kinh tế kỹ thuật:

Qua tìm hiểu về các điều kiện tự nhiên về giao thông vận tải, vị trí địa lí và khảnăng tiêu thụ sản phẩm, nguồn công nhân cho thấy rằng chọn địa điểm xây dựng nhàmáy tại khu vực Rú Mượu, Nam Đàn, Nghệ An.

2.3.1 Đặc điểm tự nhiên :1 Về vị trí địa lí :

Địa điểm xây dựng nhà máy nằm trên mặt bằng của khu vực Rú Mượu, Nam Đàn,Nghệ An cách thành phố Vinh khoảng 8 km, cách cảng Cửa Lò khoảng 15 km và cóđường từ cảng về nhà máy Với địa hình như vậy rất thuận lợi cho việc vận chuyển sảnphẩm đi tiêu thụ cũng như vận chuyển nguyên liệu bằng đường bộ cũng như đườngthủy từ cảng về nhà máy.

2 Về khí hậu :

Về khí hậu, Nghệ An là tỉnh có khí hậu tương đối phức tạp Nhiệt độ nóng bứcvào mùa hè làm tăng nhu cầu giải khát là nguồn tiêu thụ lớn cho nhà máy Hướng gióchính là hướng Đông Nam.

2.3.2 Hệ thống giao thông vận tải:

Nhà máy được xây dựng cách thành phố Vinh khoảng 8 km, cách cảng Cửa Lòkhoảng 15 km và có đường từ cảng về nhà máy Do đó, việc vận chuyển trang thiết bị,nguyên liệu và sản phẩm rất thuận lợi.

2.3.3 Nguồn nguyên liệu :

Do khí hậu đất đai ở nước ta không trồng được đại mạch và cây hoa houblon nênhai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài về Malt đại mạch và hoa houblonđược nhập về cảng Cửa Lò sau đó được ô tô vận chuyển về nhà máy.

Hiện nay, sản lượng gạo ở nước ta rất lớn Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thếlà gạo để sản xuất bia vừa tận dụng nguyên liệu sẵn có ở địa phương cũng như việc hạgiá thành sản phẩm Nguồn cung cấp gạo là từ̀ các công ty lương thực hoặc có thể muacủa nhân dân địa phương.

2.3.4 Nguồn cung cấp điện :

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến ápriêng Ngoài ra, để đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục, nhà máy còn trang bịmáy phát điện dự phòng.

2.3.5 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu :

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy.Nhiên liệu dùng cho lò hơi là than đá được mua ngoài thị trường, nhà máy có kho chứađể đảm bảo sản xuất

2.3.6 Nguồn cung cấp nước :

Nhà máy sử dụng nguồn nước máy do công ty cấp thoát nước tỉnh Nghệ An cungcấp Nguồn nước này phải qua hệ thống xử lý nước của nhà máy để đảm bảo các chỉtiêu về hoá học, sinh học trước khi đem vào sản xuất bia.

2.3.7 Hệ thống thoát nước :

Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các tạp chất hữu cơ, là môi trườngthuận lợi cho vi sinh vật phát triển, nếu thải trực tiếp ra ngoài sẽ gây ô nhiễm Do đó,nhà máy có khu xử lý nước thải riêng Nước thải sau khi được xử lý chảy ra đườngcống thoát nước chung của khu công nghiệp, sau đó được phép thải ra môi trường.

2.3.8 Nguồn tiêu thụ sản phẩm :

Bia thành phẩm của nhà máy tiêu thụ chủ yếu trong tỉnh, đồng thời tiêu thụ trongcả nước và xuất khẩu ra nước ngoài.

2.3.9 Nguồn nhân lực :

Việc xây dựng nhà máy bia góp phần giải quyết việc làm cho người dân trongtỉnh Do vậy nhân công của nhà máy chủ yếu tuyển người địa phương Cán bộ quản lývà kỹ thuật của nhà máy có thể nhận về từ các trường Đại Học, Cao Đẳng trong cảnước

2.3.10 Hợp tác hoá :

Việc đặt nhà máy trong khu vực nhằm tạo sự hợp tác rất tốt giữa các nhà máytrong khu vực cũng như giữa nhà máy với các nguồn mua bán nguyên liệu thay thế vàphụ phẩm từ nhà máy.

 Kết luận:

Qua phân tích, việc đầu tư xây dựng một nhà máy sản xuất bia với năng suất 28triệu lít/năm tại khu vực Rú Mượu, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An là hợp lý, phù hợpvới tình hình hiện nay của địa phương.

CHƯƠNG II : TỔNG QUAN2.1 Giới thiệu về sản phẩm :

Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp mộtlượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim phong phú, kích thích tiêu hoácho cơ thể con người Sản phẩm của nhà máy ở dạng đóng chai vừa dễ sử dụng vừađảm bảo cho việc bảo quản được chất lượng của bia Chất lượng bia của nhà máy đượcđánh giá qua các chỉ tiêu sau:

2.1.1 Thành phần hóa học của bia :

Thành phần hóa học của bia phụ thuộc vào thành phần của nguyên liệu, nồng độ

dịch lên men ban đầu và mức độ lên men.

1 Các chất bay hơi: [8, trang 74].

Ngoài rượu Etylic và CO2 trong bia còn chứa một lượng không nhiều các chất bayhơi khác như rượu bậc cao, andehyt, các axit hữu cơ, este và một số chất khác Hàmlượng rượu etylic quyết định đến chất lượng của bia Hàm lượng rượu etylic từ 1,8–7,0% so với thể tích và hàm lượng CO2 khoảng 0,3 – 0,5% khí CO2 tính theo trọnglượng Khí CO2 là thành phần quan trọng của bia, nó đảm bảo chất lượng cũng như vịtươi mát cho bia Rượu bậc cao là các chất có mùi, vị và tham gia tạo este ảnh hưởngđến mùi vị của bia Hàm lượng của nó khoảng 40 – 80 mg/lit Axetaldehyt và andehytchủ yếu có trong bia và nó chứa khoảng 5mg/lit Trong bia còn có chứa diaxetyl vàmột số hợp chất chứa lưu huỳnh như SO2 khoảng 2-16 mg/lit, H2S khoảng 0,04 mg/lit,các mecaptan bay hơi khoảng 0,07 mg/lit

2 Các chất không bay hơi : [8, trang 74].

Phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men ban đầu và mức độ lên men, bia thành phẩmchứa 2,5-5 % các chất không bay hơi Trong đó saccarit chiếm 80-85%, các chất Nito6-9%, Glyxerin 5-7%, các chất khoáng 3-4%, các chất đắng tanin và các chất màu 2-3%, các axit hữu cơ không bay hơi 0,7-1% và một lượng nhỏ vitamin

2.1.2 Các chỉ số cảm quan : [8, trang 75].

Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bền củabọt bia Bia phải có mùi tinh khiết của hoa houblon và malt, không được có mùi lạ vàmùi chua Độ axit trung bình của bia khoảng bằng 4, pH dao động 4,1- 4,8 Vị của biado các thành phần khác nhau của bia tạo nên, bia phải có vị đặc trưng CO cũng góp

phần tạo vị cho bia, yêu cầu CO2 trong bia phải ở dạng liên kết và tách ra khỏi biachậm Bia phải có bọt mịn, đặc và bền Bia phải bão hòa đầy đủ CO2 thì khi rót bia vàocốc các bọt khí CO2 tách khỏi bia chậm và tạo thành lớp bọt bền trên bề mặt bia Biaphải có màu vàng nâu hoặc vàng sáng và óng ánh, bia phải thật trong

2.2 Nguyên liệu :2.2.1 Malt đại mạch :1 Vai trò :

Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa là nguyên liệu đặc trưng dùng đểsản xuất bia Bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và các tính chất công nghệ hơnhẳn so với ba được sản xuất từ malt của các hạt hòa thảo khác.

2 Thành phần hóa học : [8, trang 32].

Thành phần hóa học trung bình của malt bia tính theo phần trăm chất khô là : tinhbột 58 %, đường khử 4 %, saccaroza 5 %, pentozan hòa tan 1 %, pentozan không hòatan và hexozan 9 %, xenluloza 6 %, chất chứa Nito 10 %, chất béo 2 %, chất khoáng2,5 % Ngoài ra còn một số chất như inozit, các chất màu, các tanin và chất đắng.Trong malt còn chứa các enzym thủy phân cần thiết cho sản xuất bia như: α-amylaza,β-amylaza, proteinaza, peptidaza, fitaza, xitaza, amylofotfataza…

3 Yêu cầu đối với malt dùng trong sản xuất bia : [8, trang 32].

Malt dùng để sản xuất bia phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị ngọt ,có màu vàng sáng đều Không được có mùi vị lạ, không được mốc và không hôi khói.Yêu cầu kích thước của các hạt malt phải đều Kích thước hạt malt đạt yêu cầu nếunhư hạt malt trên sàn 2,8 mm và 2,5 mm chiếm 94 %, hạt dưới sàn 2,2 mm không quá0,5% Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520-600g/l Độ ẩm của malt không quá6% Độ chiết của malt: 75-82% Thời gian đường hoá: 20-35 phút, hoạt lực amylazađạt 100-300 đơn vị, hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng proteinphải nằm trong khoảng 9-12% Nếu cao hơn bia sẽ đục, rất khó bảo quản, còn nếu thấphơn thì bia kém bọt, vị kém đậm đà

4 Bảo quản và nguồn nguyên liệu :

Nước ta không trồng được đại mạch do đó phải nhập malt từ nước ngoài bằngđường thuỷ và đường bộ Nhà máy sử dụng malt nhập từ các nước ngoài chủ yếu làcủa Anh Malt sau khi về nhà máy được kiểm tra chất lượng sau đó được bảo quản

trong xilo chứa, thời gian dự trữ khoảng một tháng Trong quá trình bảo quản thườngxuyên theo dõi nhiệt độ, độ ẩm trong kho để xử lý kịp thời.

2.2.2 Hoa Houblon :1 Vai trò :

Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia Nó làm chobia có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, tăngđộ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Trong sản xuất bia người tasử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì hoa đã thụ phấn sẽ tạo hạt làm giảm chất lượng củahoa Có thể sử dụng hoa ở dạng cao hoa, hoa viên hoặc hoa nguyên cánh Nhà máy sửdụng 100 % là hoa viên.

2 Thành phần hoá học : [8, trang 33].

Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau nhưng các chấtcó giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa houblon, các tanin và tinh dầu Ngoài ratrong hoa còn chứa một số chất khác như: protein, mỡ, sáp, các hợp chất phiprotein,xenluloza,…

+ Nhựa hoa houblon là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon, bao gồmnhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềm gồm có α-nhựa mềm và β-nhựa mềm, trong nhựamềm gồm các dạng axít đắng là α, β, γ, δ-axít đắng Vị đắng của bia chủ yếu là do α-axít đắng tạo nên, còn các dẫn xuất của β-axít đắng tạo nên vị đắng hài hoà, dễ chịu.+ Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước, dễ bị oxyhoá nên nó bảo vệ nhựa houblon Trong quá trình nấu bia, hầu hết tanin của hoahoublon liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếulà của malt và chỉ khoảng 1020% là polyphenol của hoa houblon.

+ Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hydrat cacbon và nhiều hợpchất chứa oxy dạng tecpen Tinh dầu houblon không hoà tan trong nước nhưng dễ baytheo hơi nước Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu bị bay hơi chỉ cònkhoảng 2% tồn tại trong bia tạo hương thơm cho bia Trong quá trình bảo quản, tinhdầu sẽ mất dần do bay hơi và bị ôxy hoá Do đó không dùng hoa cũ để sản xuất bia vìcác sản phẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất lượng củabia

3 Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng hoa : [8, trang 35].

Để giữ chất lượng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong các điều kiện sau:

+ Ngăn chăn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong thùngkín, môi trường chân không hoặc môi trường khí trơ.

+ Xông SO2 để hạn chế sự oxy hoá và phát triển của vi sinh vật.

+ Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0oC vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kìm hãm cácquá trình hoá học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.

+ Cách ẩm tốt.

Nếu bảo quản được trong các điều kiện trên thì hoa có thể bảo quản trong 2 năm màchất lượng không thay đổi Hiệu quả sử dụng các chất đắng còn phụ thuộc vào nhiềuyếu tố khi đun sôi hoa với dịch đường, quan trọng nhất là thời gian và cường độ đunsôi, lượng và chất của hoa sử dụng và pH của dịch đường Nếu tiến hành houblon hoátrong điều kiện tối ưu thì lượng chất đắng sử dụng được trong giai đoạn này khoảng8085%, còn 1520% ở lại trong bã hoa Đối với nhà máy, hoa sau khi nhập về đượcbảo quản ở nhiệt độ 0oC

2.2.3 Nước :1 Vai trò :

Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm trung bình khoảng 90% Trong nhàmáy bia, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nấunguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng, vệ sinh sát trùng thiết bị, vệ sinhxí nghiệp,…Do đó lượng nước dùng trong nhà máy rất lớn Nước có ảnh hưởng lớnđến tiến trình công nghệ và chất lượng sản phẩm Do đó, nước dùng để nấu bia khôngnhững đòi hỏi phải có đầy đủ tiêu chuẩn của nước uống mà còn có những yêu cầuriêng đáp ứng cho công nghệ sản xuất bia.

2 Thành phần hoá học : [8, trang 37].

Nước thực chất là một dung dịch loãng của các loại muối ở dạng ion.+ Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+,Al3+.+ Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO43-.Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước

3 Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia : [8, trang 36]

Nước dùng để nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, có mùi dễ chịu hoặckhông mùi và không chứa các vi sinh vật gây bệnh.

+ Độ cứng trung bình của nước: 56 miligam đương lượng/lit.+ pH= 6,87,3.

+ Độ oxi hoá không vượt quá 12 mg/lit.

+ Hàm lượng căn khô không vượt quá 600mg/lit.Các chỉ tiêu sinh học: + Chuẩn độ coli không nhỏ hơn 300ml.

+ Chỉ số coli không lớn hơn 3.Hàm lượng tối đa của các kim loại:

+ Sắt: 0,3 mg/lít + Magiê: 125 mg/lít.+ Đồng: 3 mg/lít + Flo: 1 mg/lít.

+ Nitrat: 35 mg/lít + Mangan: 0,05 mg/lít.+ Chì: 0,1 mg/lít + Kẽm: 5 mg/lít.

+ Selen: 0,05 mg/lít + Sunphat: 6080 mg/lít, không quá 250 mg/lít.Không được có mặt xianua, thuỷ ngân, amoniac, sunphuahydro, bari, crôm, nitric

2.2.4 Nguyên liệu thay thế (Gạo) :1 Vai trò :

Người ta sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia nhằm mục đích giảm giáthành sản phẩm Nguyên liệu thay thế có thể sử dụng là nguyên liệu giàu tinh bột hoặcgiàu đường Đối với nhà máy, nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo Về khả năngthay thế malt đại mạch thì gạo là loại cốc được dùng nhiều hơn cả, mà chất lượng biakhông thua kém so với sử dụng toàn bộ malt đại mạch.

2 Thành phần hoá học : [6, trang 25].

Trong thành phần chất khô của gạo thì tinh bột chiếm 75 %, protein 8%, chất béo1 – 1,5%, xenluloza 0,5 – 0,8%, chất khoáng 1 – 1,2% Trong quá trình nấu ta thuđược nhiều chất hoà tan Gạo có chứa rất nhiều tinh bột, protein vừa phải, chất béo vàxenlulo ở giới hạn thấp Do đó gạo là nguyên liệu thay thế khá lý tưởng

3 Yêu cầu về chất lượng của gạo:

Yêu cầu về gạo sử dụng trong sản xuất bia phải sạch, không tạp chất, không mối mọtvà lượng amylopectin thấp

4 Bảo quản và nguồn nguyên liệu :

Nước ta là một nước nông nghiệp nên gạo có thể thu mua ở trong nước Gạo đượcbảo quản trong các xilo chứa, thời gian bảo quản là một tháng

2.3 Nấm men :

Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hoá, điều kiện tiên quyết làphải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết.

Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại:

+ Saccharomyces cerevisiae (giống nấm men nổi).+ Saccharomyces carlsbergensis (giống nấm men chìm).

Ta sử dụng nấm men Sacchoromyces carlsbergensis để sản xuất Loại này thích nghi

với điều kiện lên men ở nhiệt độ thấp và trong quá trình lên men kết lắng xuống đáythùng.

Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia: [6, trang 405]

+ Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết và một chủng nấm menphù hợp có chất lượng tốt có thể tái sử dụng đến đời thứ 7 thứ 8.

+ Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như: nhiệt độ, pH, thànhphần môi trường.

+ Mật độ gieo cấy nấm men ban đầu càng nhiều thì hàm lượng diaxetyl càng thấp, chấtlượng bia càng tốt, nhưng mật độ gieo cấy ban đầu vượt qua ngưỡng 70.106 tế bào/cm3

thì hiệu quả mang lại không được rõ nét

2.4 Phụ gia, chất hỗ trợ kỹ thuật : 1 Chế phẩm Enzym :

Trong nguyên liệu sử dụng của nhà máy có nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệcao, do vậy trong quá trình sản xuất cần phải bổ sung chế phẩm enzym Nhà máy sửdụng chế phẩm Termamyl (α-amylaza) giúp cho việc dịch hoá trong khi nấu dịchđường được dễ dàng Termamyl là chế phẩm lỏng, chịu được nhiệt độ cao và được sản

xuất từ vi sinh vật Bacillus lichenifomis Enzim này hoạt động tốt ở: nhiệt độ thích hợp

là 900C, pH thích hợp là 6.

2 Các loại hóa chất :

Nhà máy sử dụng các loại hóa chất như:

- Dùng axit lactic để điều chỉnh pH cho quá trình nấu.- Dùng xút để rửa chai, vệ sinh thiết bị

- Chất trợ lọc: Diatomit.

2.5 Một số quá trình sinh hóa trong sản xuất bia :

Trong quá trình sản xuất bia có rất nhiều quá trình sinh hóa xảy ra, và các quátrình xảy ra chủ yếu trong công đoạn nấu, houblon hóa, lắng trong làm lạnh và côngđoạn lên men

1 Các quá trình xảy ra khi nấu: [7, trang 76]

Quá trình xảy ra trong lúc nấu gồm quá trình enzym và phi enzym.

* Quá trình emzim: Dưới tác dụng của các hệ enzym.

+ Hệ enzim amylaza làm tinh bột sẽ chuyển thành các loại đường và dextrin.+ Hệ enzim proteaza làm protein thuỷ phân thành axit amin và polipeptit.+ Dưới tác động của enzim phitaza, phitin bị thuỷ phân và giải phóng H3PO4.+ Dưới tác động của hệ enzim xitaza thuỷ phân hemixenluloza và các chất khác để tạo thành glucoza, xiloza, arabinoza và các dextrin

* Quá trình phi emzim:

- Sự kết lắng và biến tính protein: dưới tác động của nhiệt độ cao một phần proteinbị biến tính và đông tụ.

- Xảy ra phản ứng tạo thành melanoid.- Hòa tan các thành phần của malt vào dịch.

- Phản ứng giữa muối của nước và photphat có trong khối cháo.

2 Các quá trình xảy ra khi houblon hóa: [7, trang 78].

- Sự hòa tan của các chất của hoa houblon vào dịch đường : Sự hòa tan các chấtđắng làm cho dịch đường từ vị ngọt thành vị đắng của hoa houblon Tinh dầu của hoahoublon phần lớn bị bay hơi, còn lại một ít góp phần làm cho bia thơm.

- Sự keo tụ và kết tủa protein: Trong quá trình houblon hóa các protein đơn giản sẽbị biến tính và đông tụ Ngoài ra quá trình đó còn tạo ra các liên kết protein-tanin.Quá trình keo tụ phụ thuộc pH, nồng độ dịch đường, thời gian và cường độ đun sôi, sựcó mặt của các tanin pH tối thích để keo tụ protein là 5,2

- Các phản ứng melanoidin và caramen hóa: Khi đun sôi dịch đường ở nhiệt độcao trong thời gian dài sẽ xảy ra các phản ứng Mailard và Caramen Lúc đó trong dịchđường tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau và góp phần ổn định thành phần của dịchđường, định hình sản phẩm sau này.

- Sự tăng độ màu và nồng độ của dịch đường : Màu sắc của dịch đường chủ yếu làdo nguyên liệu (malt) quyết định Tuy nhiên trong quá trình nấu và houblon hóa đã

làm tăng thêm độ màu của dịch đường do các sản phẩm của phản ứng melanodin,caramen và chất màu của hoa tạo nên

3 Các quá trình xảy ra khi lên men :

Các quá trình xảy ra trong quá trình lên men vô cùng quan trọng trong việc tạo ra cácsản phẩm có ảnh hưởng rất lớn đến bia thành phẩm.

a Các quá trình xảy ra trong lên men chính : [7, trang 82].

+ Quá trình sinh lý: Sự sinh sản và phát triển của tế bào nấm men Nấm men sinhtrưởng mạnh nhất trong thời kỳ đầu của quá trình lên men chính.

+ Quá trình sinh hóa: Quá trình sinh hoá cơ bản là sự chuyển các đường lên men thànhrượu và CO2, phần không lên men được chủ yếu là dextrin, protein và các chất khoáng.Ngoài ra còn tạo các sản phẩm phụ: như glyxerin, axít hữu cơ, rượu bậc cao, este,aldehit

+ Quá trình hóa lí: là những biến đổi hoá lý sau:- Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm.

- Sự thay đổi thế oxy hoá khử: thế oxy hoá khử giảm dần.

- Sự hoà tan CO2 và tạo bọt: lượng CO2 sinh ra 1 phần hoà tan vào bia, cònphần lớn là thải ra ngoài dưới dạng bong bóng khí, các bong bóng này nổi lên bề mặt,dính lại với nhau và tạo thành bọt khí.

- Sự kết màng của các tế bào nấm men: xảy ra vào cuối thời kỳ lên men chính,khi nấm men kết tụ kéo theo các chất lơ lửng trong bia làm bia trong hơn Do đó vàocuối thời kì lên men chính cần hạ nhiệt độ bia non xuống để nấm men kết lắng tốt hơn.b Các quá trình xảy ra trong lên men phụ và tàng trữ : [8, trang 63].

+ Sự hoà tan và liên kết của CO2 trong bia: trong bia non chứa khoảng 0,2% CO2 màyêu cầu hàm lượng CO2 trong thành phẩm không nhỏ hơn 0,3% do đó phải bổ sungthêm CO2 cho bia, CO2 sinh ra khi lên men phần đường còn lại trong bia là nguồn bổsung CO2 cho bia thành phẩm CO2 có trong bia tồn tại sự cân bằng động như sau:CO2 liên kết  CO2 hoà tan  CO2 dạng khí.

+ Sự làm trong bia: Nhiệt độ lên men phụ thấp hơn nhiệt độ lên men chính nên xảy raquá trình đông tụ các hợp chất cao phân tử trong bia non

+ Quá trình ôxy hoá khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia: quá trình tàng trữ cònxảy ra các phản ứng giữa các chất có trong bia làm tăng thêm hàm lượng este, rượu

bâc cao, và giảm đi hàm lượng diaxetyl có trong bia Sau khi tàng trữ vị của bia trởnên mềm và dịu hơn

CHƯƠNG III : DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ3.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất bia :

Ổn định biaChiết chai

Đóng nắp

Thanh trùng

Dán nhãn

Thành phẩmChai

MaltLàm sạch

Nghiền maltĐạm hoáHơi

Làm sạchNghiền gạo

Hồ hoá

EnzimNướcHơiMalt lótĐường hoá

Lọc dịch đườngBãRửa bãBã hèm

Houblon hoá

Lắng trongCặn

Làm lạnh nhanhHoa houblon

Xử líHoạt hoáNuôi cấy

Nấm men giống

Nước nóng 78o

Cặn Xử lý

Nạp bìnhDịch nước rử bã

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ :3.2.1 Làm sạch :

1 Mục đích :

Malt và gạo trước khi đem vào sản xuất bia cần phải có quá trình làm sạch để loạibỏ tạp chất Quá trình này đảm bảo nguyên liệu phải được sạch, kích thước hạt đồngđều, không ảnh hưởng đến chất lượng bia, thuận lợi cho quá trình nghiền.

2 Tiến hành làm sạch :

Ngyên liệu sau khi được định lượng thì qua máy làm sạch để loại bỏ bụi bẩn, cáchạt bị gãy dập, chất lượng kém hoặc mầm rễ còn sót, các tạp chất lớn như lông chim,lá khô,…để đảm bảo không ảnh hưởng đến chất lượng của bia Sau đó, nguyên liệuđược đưa qua bộ phận tách từ để loại bỏ các tạp chất có từ tính nhằm tránh gây ảnhhưởng đến quá trình nghiền phía sau.

3.2.2 Nghiền nguyên liệu :1 Mục đích :

Nhằm để làm giảm kích thước hạt, phá vỡ cấu trúc tinh bột, làm cho nước xâmnhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá, thuỷ phân tinh bột diễn ranhanh và triệt để hơn.

2 Yêu cầu khi nghiền

a Malt:

+ Vỏ malt giữ được càng nguyên càng tốt Nếu giữ nguyên được vỏ malt thì sẽ ngănchặn được việc chuyển các chất không có lợi từ vỏ vào dịch đường và vào bia Mặtkhác, vỏ malt càng nguyên càng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc, nâng cao vậntốc và hiệu suất lọc.

+ Nội nhũ phải được nghiền nhỏ Tuy nhiên, nếu tỷ lệ bột và tấm mịn, nhất là bột quácao thì lọc dịch đường sẽ khó khăn và giảm hiệu suất thu hồi Vì vậy, khi nghiền cầntạo tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn và bột phù hợp với từng loại thiết bị lọc Nhàmáy sử dụng thiết bị lọc khung bản nên có thể nghiền ở mức độ mịn hơn: 50 ÷ 60%bột.

b Gạo: Nghiền càng nhỏ càng tốt, khi đó khả năng tiếp xúc giữa cơ chất và enzimcàng cao, hiệu quả thuỷ phân tinh bột càng triệt để.

3 Phương pháp thực hiện :

Có nhiều phương pháp nghiền: nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt Nhà máychọn phương pháp nghiền khô cho cả hai loại nguyên liệu Malt được nghiền bằngthiết bị nghiền hai cặp trục và gạo được nghiền bằng thiết bị nghiền búa.

3.2.3 Nấu nguyên liệu :1 Mục đích :

Chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hoà tan sang trạng tháihoà tan nhờ tác động của các hệ enzym thuỷ phân.

1 Ống tháo hơi.2 Cửa nạp liệu.3 Cửa nạp hơi.4 Áo hơi.

5 Cửa thoát nước ngưng.6 Cửa tháo liệu.

7 Cánh khuấy.

8.Của quan sát 2 Tiến hành nấu :

Sau khi nghiền xong, nguyên liệu nên đem đi nấu ngay vì nếu để lâu bột sẽ bị chua,làm ảnh hưởng đến chất lượng của bán thành phẩm và thành phẩm sau này Vì nhàmáy sử dụng 45% nguyên liệu thay thế nên tiến hành nấu theo phương pháp kết hợp.Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và nước nấu là:

Malt : nước = 1 kg : 4 lít.Gạo : nước = 1 kg : 4,5 lít.

Tiến hành nấu trong nồi nấu là nồi 2 vỏ, có dạng hình cầu, được chế tạo bằng thépkhông gỉ, bên trong có cánh khuấy dạng mỏ neo nằm ở sát đáy thiết bị.

+ Nồi gạo: Gạo đã nghiền mịn với 10% bột malt lót (so với tổng lượng gạo)được đem vào phối trộn với nước ấm 32oC theo đúng tỷ lệ trên Bổ sung chế phẩmenzym termamyl cần dùng Bật cánh khuấy để khuấy trộn trong 10 phút Sau khikhuấy trộn xong nhiệt độ của nồi nấu hạ xuống khoảng 30oC, bổ sung axit lactic để pHhạ xuống còn 5,6 Sau đó nâng nhiệt độ của khối nấu lên 66oC với thời gian khoảng 30phút và giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút để hồ hoá tinh bột Sau đó nâng nhiệt độkhối nấu đến nhiệt độ sôi trong 30 phút và giữ sôi 30 phút Trong suốt quá trình nấu

Hình 3.1 Nồi nấu nguyên liệu

gạo phải khuấy trộn liên tục để tránh cháy ở đáy nồi, vận tốc cánh khuấy khoảng30÷40 vòng/ phút.

+ Nồi malt: Khi nồi gạo đang nâng nhiệt để đun sôi thì nồi malt cũng bắt đầucho nước ấm 32oC vào Sau đó xuống bột hoà malt trong 10 phút Dùng axit lactic hạpH môi trường xuống 5,6 rồi tiến hành nâng nhiệt lên 52oC, mất khoảng 30 phút, giữ ởnhiệt độ này 30 phút để thực hiện quá trình đạm hoá.

+ Hội cháo: Phải tính toán sao cho khi nồi gạo đun sôi xong thì quá trình đạmhoá ở nồi malt cũng vừa kết thúc Bơm cháo gạo sang nồi malt để hội cháo, mấtkhoảng 10 phút Khi hội cháo xong thì điều chỉnh nhiệt độ toàn khối nấu sao cho đạt63oC, giữ ở 63oC trong 30 phút để tạo điều kiện cho enzim β-amylaza thuỷ phân tinhbột Sau đó, tiếp tục nâng nhiệt độ khối nấu lên 73oC trong vòng 10 phút và giữ ở 73oCtrong 30 phút để enzim α-amylaza tiếp tục thuỷ phân tinh bột Cuối cùng nâng nhiệt độtoàn khối dịch lên 78oC trong vòng 5 phút rồi sau đó bơm dịch đi lọc.

* Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu:

cháo ngô cháo malt

dịch cháo hỗn hợp

3.2.4 Lọc dịch đường :1 Mục đích :

Dịch đường hoá bao gồm các chất hoà tan vàcác chất không hoà tan nên cần phải lọc để táchcác chất hoà tan ra khỏi các chất không hoà tan.

2 Tiến hành lọc dịch đường :

Để lọc dịch đường ta sử dụng thiết bị lọc khungbản Quá trình lọc dịch đường gồm 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn lọc Hình 3.2 Máy lọc khung bản

+ Giai đoạn rửa bã.

Trước khi lọc cần thiết phải bơm nước nóng vào khoảng không gian giữa khung, bảnđể làm nóng thiết bị Sau đó, tháo nước nóng và bơm dịch vào Trong khoảng thời gianđầu dịch đường chảy ra còn đục nên cần bơm hồi lưu về nồi đường hoá để lọc lại Khidịch đường đã đạt được độ trong cần thiết thì cho chảy vào thiết bị houblon hoá Sau

khi đã lọc hết dịch thì tiến hành rửa bã để thu hồi các chất hoà tan còn sót trong bã Đểtăng cường quá trình khuyếch tán các chất hoà tan vào dung dịch rửa bã thì cần dùngnước nóng 75÷ 78oC để rửa Nước rửa bã cũng được chảy vào nồi houblon hoá Khôngnên dùng nước có nhiệt độ quá cao để rửa bã và cũng không nên rửa bã quá kĩ Bởi vì,nếu rửa kĩ quá thì một số các chất đắng và tanin sẽ trích ly vào làm cho dịch có mùi vàvị không bình thường, đôi lúc còn làm loãng dịch đường nên phải mất thời gian và tốnkém năng lượng cho việc cô đặc đến nồng độ cần thiết

Dịch đường sau khi lọc xong phải đảm bảo về độ trong Khi đã rửa bã xong thìtiến hành tháo bã và vệ sinh sát trùng thiết bị

3.2.5 Houblon hóa :1 Mục đích :

2 Tiến hành Houblon hóa :

Kỹ thuật đun sôi: Dịch đường ban đầu và nước rửa bã được trộn lẫn vào nhau trongthiết bị houblon hoá Yêu cầu phải giữ nhiệt độ của hỗn hợp này không nhỏ hơn 70oC.Để giữ được dịch đường ở nhiệt độ cần phải cung cấp nhiệt cho nó Trong quá trìnhcung cấp nhiệt phải tính toán như thế nào để khi quá trình rửa bã vừa kết thúc thì dịchđường cũng vừa sôi Không nên để dịch đường chưa sôi trong thời gian quá dài Vìnhư vậy sẽ tạo điều kiện cho oxi không khí tiếp xúc với dịch đường và dẫn tới cácphản ứng oxi hoá làm giảm chất lượng của dịch đường.

Thời gian houblon hoá trung bình là 2h và không nên ít hơn 1,5h và không quá2,5h.

Thiết bị houblon hóa cũng giống như thiết bị nấu.

Tiến hành: Dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển thẳng vào nồihoublon hóa Khi dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độdịch đường luôn giữ ở 75oC Khi nước rửa bã chảy vào nồi gần kết thúc thì bắt đầunâng nhiệt đến sôi và cho 1/3 lượng hoa vào nhằm lấy chất đắng Giữ sôi 30 phút rồi

tiếp tục cho 1/3 lượng hoa vào Trước khi kết thúc quá trình houblon hóa khoảng 30phút thì cho tiếp 1/3 lượng hoa còn lại nhằm tạo hương và kết lắng protein Trong quátrình đun sôi thì chỉ số đầu tiên để kết thúc quá trình đun sôi là nồng độ dịch đường,những chỉ số khác là sự có mặt kết tủa của protein và độ trong của dịch đường, tổngthời gian đun sôi là 120 phút

3.2.6 Lắng trong và làm lạnh :1 Mục đích :

GVHD: Th.s Phan Bích Ngọc SVTH: Lê Thị Thuận - Lớp 05H2A

3.2.7 Lên men chính :Mục đích :

Quá trình lên men chính là quá trình chuyển hoá các chất đường và dextrin thấpphân tử trong dịch lên men thành C2H5OH, CO2 và một số chất hữu cơ khác dưới tácdụng của nấm men:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q

Đồng thời, còn tạo các sản phẩm phụ như: este, axit hữu cơ, rượu bậc cao,aldehit, glyxerin,…hoà tan vào dịch lên men tạo thành bia non.

1 Chuẩn bị giống :

Phương pháp nuôi cấy men giống:

+ Nuôi cấy men giống thuần khiết:

Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua hai giai đoạn: giai đoạn nuôi cấytrong phòng thí nghiệm và giai đoạn nuôi cấy sản xuất Để bảo quản men giống, ngườita nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường 10% và giữ ở nhiệt độ 2÷40C Sau thờigian 1÷2 tháng phải cấy chuyền một lần Trước khi đưa vào sản xuất, men giống đượcnuôi cấy trong phòng thí nghiệm cho đến 10 lít Sau đó tiếp tục nhân giống trong cácthiết bị chuyên dùng đặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men Mỗi lần nhân, thểtích men giống tăng từ 5÷7 lần Thiết bị nuôi cấy men giống gồm các thùng hình trụbằng thép không gỉ Trước khi tiến hành nuôi cấy yêu cầu thiết bị và môi trường phảivô trùng tuyệt đối Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở250C Trong phòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18÷200C Khi đưa vào nuôi cấysản xuất thì cho nó phát triển ở 12÷150C và tiếp tục giảm đến 8÷100C rồi đưa vào thiếtbị lên men Để nấm men giống sinh sản nhanh, dịch men chuyển từ giai đoạn trướcsang giai đoạn sau phải đang ở thời kỳ lên men mạnh.

+ Xử lý sữa men:

Sữa men được thu vào các chậu chuyên dùng, sau đó trộn với nước vô trùng cócùng thể tích và cho qua rây có đường kính 0,4÷0,6 mm rồi ngâm trong nước lạnh.Hàng ngày phải thay nước cho men và giữ nhiệt độ nước trong thiết bị bảo quản gần00C Trong nước lạnh, nấm men có thể bảo quản tốt từ 4÷6 ngày Để lên men trở lại tatiến hành như sau: men cái sau khi đã rửa và sát trùng thì cho trộn với dịch lên mentheo tỷ lệ 2÷6 lít men/100 lít dịch đường, khuấy đều rồi để yên 1÷3 giờ Cho lên men ở

nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính Khi nào nấm men nẩy chồi mạnh vàrượu tạo thành khoảng 0,3% coi như được Men cái có thể tái sử dụng nhiều lần Tuy

nhiên số lần tái sinh còn phụ thuộc vào hoạt lực và sự nhiễm tạp của nó 2 Tiến hành lên men :

Nhà máy sử dụng phương pháp lên men cổ điển

Dịch đường sau khi làm lạnh được bổ sung không khí sạch (khoảng 8 mg O2/lítdịch đường) đã qua bình lọc bông gòn giữ bụi cơ học và thiết bị khử trùng bằng tia cựctím Sau đó, cấy nấm men vào với lượng men khoảng 20×106 tế bào/1ml dịch lên men.Việc cấy nấm men vào thẳng ống dẫn dịch lên men có ưu điểm làm cho nấm men phânbố đều toàn khối dịch lên men ban đầu và tạo điều kiện cho chúng sinh trưởng nhanhhơn Dịch lên men được bơm vào thùng lên men chính trong nhiều lần nhưng chỉ cólần đầu dịch lên men có hoà nấm men, còn những lần sau chỉ châm đầy nước, tạo thờigian cho nấm men hoạt động thích nghi với môi trường Khi dịch lên men vào đầythùng thì bắt đầu điều khiển quá trình lên men, theo dõi nhiệt độ, độ đường hằng ngày.Lên men chính được tiến hành trong thiết bị hình trụ bằng thép không gỉ, đáy và nắphình chỏm cầu, hệ số chứa đầy là 0,8÷0,85 Nhiệt độ lên men chính là 10oC, áp suất dưtrong thiết bị lên men chính là 0,2÷0,4 at CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ hoàtan vào bia non một phần Độ hoà tan của CO2 vào bia sẽ tăng khi nhiệt độ giảm, do đóđể đảm bảo lượng CO2 hoà tan trong bia nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuối của quá trìnhlên men khoảng 5oC, hàm lượng CO2 trong bia non phải đạt 0,2 % Lên men chínhđược xem là kết thúc khi chất chiết trong dịch lên men giảm đi từ 0,15-0,2%/ ngàyđêm Thời gian lên men chính là 9 ngày.

3.2.8 Lên men phụ :1 Mục đích :

+ Tiếp tục lên men phần đường còn lại sau lên men chính, bão hoà CO2 cho biavà tăng cường mùi vị cho bia.

+ Thực hiện quá trình chín của bia (hoàn thiện chất lượng bia).

2 Tiến hành :

Quá trình lên men phụ được tiến hành trong các thùng kín đặt trong phòng lạnh từ1-20C Nhiệt độ lên men phụ khoảng 10C áp suất dư 0,3-0,7at Trong quá trình lên men

phụ cần theo dõi áp suất trong thiết bị lên men, mức độ trong của bia, nhiệt độ trongphân xưởng.

Bia non được chuyển vào từ đáy thiết bị nhằm giảm sự tạo bọt và giảm mất mátCO2 Đầu tiên có thể cho bia chảy nhanh nhưng về sau do có sự tạo bọt nên cho biachảy gián đoạn Khi bia non đã đầy thùng bắt đầu thải không khí trên bề mặt bia non.Để đảm bảo bia thành phẩm có chất lượng như nhau về màu sắc, mùi vị cũng nhưthành phần hóa học thì bia non từ một thùng lên men chính có thể chuyển vào nhiềuthùng lên men phụ Quá trình chuyển bia non vào thiết bị lên men phụ có thể tiến hànhtừ từ và kéo dài 1-2 ngày đêm Tuy nhiên sau 2 ngày đêm thì thùng lên men phụ cầnphải chứa đầy bia non nếu không thì dễ bị nhiễm vi sinh vật và sự bão hòa CO2 khó dosự bốc hơi của nó Hệ số chứa đầy thùng lên men phụ vào khoảng 0,96 -0,98 Khi biachứa đầy thùng thì đóng van điều chỉnh áp suất, tiến hành thải không khí trên bề mặtbia và nâng áp suất đạt theo yêu cầu

Quá trình nâng cao áp suất kéo dài 1-3 ngày kể từ lúc chuyển xong bia non vào.Nếu nâng áp suất quá nhanh thì không khí trên bề mặt bia non sẽ hòa tan vào bia vàoxy trong không khí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia thành phẩm

Thời gian lên men phụ là 30 ngày Sau khi lên men phụ bia được chuyển vàothùng chứa và đem đi lọc.

3.2.9 Lọc trong bia :1 Mục đích :

Tách các hạt nhỏ bé như tế bào nấm men, protein, các chất huyền phù…làm chobia đạt được độ trong sáng đúng yêu cầu chất lượng, ổn định và tăng độ bền sinh học,hoá lý cho bia.

2 Tiến hành :

Bia được lọc bằng thiết bị lọc khung bản với chất trợ lọc là bột diatomit.

Ðầu tiên, bột diatomit được trộn cùng với nước vô trùng theo một tỷ lệ nhất địnhvà tạo thành một dung dịch huyền phù, sau đó dung dịch huyền phù được bơm vàomáy lọc ép để tạo thành một lớp lọc diatomit trên vải lọc Nếu bia đi ra còn đục thìphải bơm trở lại thùng phối liệu, bia trong được đưa vào thùng chứa Áp suất lọc củathiết bị là 1,2÷1,3 at Nếu vượt quá 3 at thì lớp vải lọc có thể bị rách.

3.2.10 Ổn định bia :

Hình 3.5 Máy chiết chai

Sau khi lọc thì hàm lượng CO2 bị giảm Do đó để khôi phục lại sự bão hoà CO2

trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng chứa ở nhiệt độ 0,5÷1oC dưới ápsuất của CO2 là 0,5 at và thời gian tối thiểu là 4 giờ Hàm lượng CO2 trong bia thànhphẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng Nếu chưa đạt được hàm lượng CO2 này phảibổ sung CO2 cho bia.

tránh tổn thất CO2 và tránh trào bọt gây tổnthất sản phẩm.

Dây chuyền chiết bia được cơ giới hoáhoàn toàn và bao gồm các công đoạn: rửachai, chiết bia vào chai, đóng nắp chai, kiểmtra độ kín của chai thành phẩm, thanh trùngbia, hoàn thiện sản phẩm.

3.2.12 Thanh trùng bia : 1 Mục đích :

Thanh trùng bia để tăng độ bền cho bia Trong điều kiện thanh trùng, phần lớn visinh vật, nấm men bia sót lại bị tiêu diệt, các vi sinh vật chịu nhiệt bị yếu đi và mất khảnăng sinh sản.

2 Tiến hành :

Hình 3.6 Máy thanh trùng

Nhà máy sử dụng máy thanh trùng kiểu tunel phun tuyến tính Nhiệt độ của các vùngnước phun như sau: vùng 1 là 450C, vùng 2 là 650C, vùng 3 là 450C, vùng 4 là 350C vàvùng 5 là 250C Nước phun của vùng nào thì thì gom ngay vào bể chứa tương ứng ởphía dưới Các bể chứa được trang bị các đường ống dẫn hơi để thường xuyên bổ sungnhiệt cho chúng Tổng thời gian thanh trùng là 90 phút.

3.2.13 Dán nhãn : 1 Mục đích:

Hoàn thiện nốt sản phẩm, đem lại cho bề ngoài sản phẩm có hình thức dễ nhìn,mẫu mã phong phú, nhãn được in ấn đúng theo quy định nhà nước về nhãn sản phẩm.

2 Tiến hành:

Chai bia được thao tác qua các bộ phận của máy xì khô để thổi sạch nước bámtrên thành và nút chai Tiếp đó ta tiến hành dán nhãn và dán bịt giấy bạc ở đầu chai.Chai được xếp vào két bia rồi được chuyển vào kho hoặc đi tiêu thụ.

CHƯƠNG IV : CÂN BẰNG VẬT CHẤT4.1 Chọn các số liệu ban đầu :

- Độ bia của sản phẩm: 13,5%

- Tỉ lệ nguyên liệu dùng: malt đại mạch/gạo = 55/45- Năng suất nhà máy: 28 triệu lít bia /năm

- Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu:

+ độ ẩm của malt: 3,5% + độ chiết của malt: 80%+ độ chiết của gạo: 80,5% + độ ẩm của gạo: 11%- Lượng hoa sử dụng: 3g/lít dịch đường đem đun sôi

- Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn:

Bảng 4.1: Bảng tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn

Chiết rótvà thanh

Hao hụt ở các công đoạn làm sạch, nghiền, nấu, lọc, lắng trong và làm lạnh tínhtheo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó Còn hao hụt trong các quá trình lênmen, lọc bia và chiết rót được tính theo phần trăm thể tích trước đó.

4.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy :

- Theo quy trình nấu đã chọn ở mục (3.2.3), thời gian thực hiện một mẻ nấu là 215phút, nhưng vì nồi malt và nồi ngô tiến hành song song nên thực tế nấu mỗi mẻ chỉmất 160 phút Do đó, chọn số mẻ nấu trong một ngày là 9 mẻ.

- Phân xưởng nấu và chiết rót làm việc 3 ca trong một ngày Riêng đối với phân xưởnglên men, do đặc thù của công nghệ nên làm việc liên tục.

- Nhà máy làm việc 12 tháng trong một năm Công nhân được nghỉ ngày chủ nhật vàcác dịp lễ tết.

Bảng 4.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Tháng123456789101112 Cảnăm

Số ngày làm

việc 25 20 27 24 25 26 27 26 25 26 26 27 304Số ca làm

việc 75 60 81 72 75 78 81 78 75 78 78 81 912Số mẻ nấu2251802432162252342432342252342342432736

4.3 Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu :4.3.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu: (M1)

Malt: M1malt = 53,08100

(kg)

Gạo: M1gạo = 40,05100

(kg)

4.3.2 Lượng nguyên liệu và chất khô còn lại sau khi làm sạch:

+ Chất khô: - Malt: M2malt =   100

(kg).

- Gạo: M2gạo =   100

(kg).

+ Nguyên liệu: - Malt: m2malt = 

(kg).

- Gạo: m2ngô = 

2 gao

(kg).

4.3.3 Lượng nguyên liệu hạt còn lại sau khi nghiền :

+ Chất khô: - Malt: M3malt =   100

- Gạo: M3gạo =   100

2 ao

39   (kg)

+ Nguyên liệu: - Malt: m3malt = 

(kg).

- Gạo: m3gạo = 

+ Gạo: M4gạo = 100

1005,8045,

Tổng lượng chất khô chuyển vào dịch đường sau khi nấu:M4 = M4malt + M4gạo = 41,8331,7673,59 (kg).

4.3.5 Lượng chất khô còn lại sau quá trình nấu và lọc (M5):

M5 =   100

4.3.6 Thể tích của dịch đường khi đun sôi (V6):

Nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là 13,5% Trong quátrình houblon hoá có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịch đường tăngkhoảng 11,5% [6, trang 341], ta chọn 1,2 % Còn quá trình lắng trong và làm lạnh,nồng độ của dịch đường tăng khoảng 0,41,2% [8, trang 52], chọn 0,5%.

Do đó cần phải khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá là:C% = 13,5% - 1,2% - 0,5% = 11,8 %.

Khối lượng riêng của dịch đường 11,8% ở 20ºC là:

(kg) Thể tích của dịch đường trước khi đun sôi (quy về 20ºC): V’

6 =

(lít).

4.3.7 Lượng chất khô còn lại sau khi houblon hóa (M7):

M7 =   100

4.3.8 Thể tích dịch đường còn lại sau khi houblon hóa (M8):

+ Tính theo khối lượng: M8 =  %

4.3.10 Thể tích dịch đường sau quá trình lắng trong :

Chọn nồng độ dịch đường sau quá trình lắng trong là 13,4 %.Khối lượng dịch đường sau làm lạnh : M’9 =  

(kg).Khối lượng riêng của dịch đường 13,4 % ở 200C là :

 = 1.054,22 (kg/m3) [3, trang 58]Thể tích của dịch đường 13,4% ở 20oC là: V = 

(lit)

4.3.11 Lượng chất khô còn lại sau quá trình làm lạnh (M10):

M10 =   100

4.3.12 Khối lượng dịch lên men từ 100kg nguyên liệu ban đầu (M11):

M11 =  5,13

(kg).

4.3.13 Thể tích của dịch lên men (V12):

Khối lượng riêng của dịch đường 13,5% ở 20oC là:

 = 1.054,64 (kg/m3) [3, trang 58]

Thể tích của dịch đường 13,5% ở 20oC là: V = 

Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20oC là: 1.000,7710-6 (m³)/kg),và ở 10oC là: 1.000,2710-6 (m³)/kg) [3, trang 12]

Như vậy, thể tích của dịch lên men là : V12 = 486,2210

(lít).

4.3.14 Lượng bia non sau khi lên men chính (V13):

V13 =    100

V  478,93100

(lít).

4.3.15 Lượng bia còn lại sau khi lên men phụ (V14) :

V14 =   100

4.3.16 Lượng bia còn lại sau khi lọc (V15):

V15 =   100

476   (lít).

4.3.17 Lượng bia sau chiết rót và thanh trùng (V16) :

V16 =   100

4.3.18 Tính lượng hoa houblon cần dùng :

Thể tích của dịch đường đã tính ở mục (4.3.6): 602,13 (lít).Vậy lượng hoa cần dùng: mhoa = 602,133 = 1.806,39 (g).

Do 1 gam hoa viên có thể thay thế cho 3 gam hoa nguyên cánh Vậy lượng hoa viêncần dùng là: mhoa viên = 602,13

(kg).

4.3.20 Lượng bã nguyên liệu :

Lượng nguyên liệu sau khi nghiền:

(kg).

4.3.21 Lượng cặn lắng sau lắng trong và làm lạnh :

Thường cứ 100 kg nguyên liệu người ta thu được khoảng 2,5 kg cặn lắng với độ ẩm 80% [8, trang 76].

mcặn = 2,46100

(kg).

4.3.21 Lượng men giống đặc cần dùng:

Cứ 100 lít dịch lên men thì cần 0,6 lít men giống đặc có độ ẩm 8588%.[8, trang 59].

Vậy lượng men giống cần dùng là: mmen =  100

Lượng CO2 sinh ra: 20,67342

(kg)

Hàm lượng CO2 trong bia chiếm 0,4%, do đó hàm lượng CO2 trong bia là:83

(kg)

Vậy lượng CO tự do thu hồi được: 20,67 – 1,83 = 18,84 (kg)

4.3.23 Lượng men thu hồi :

Thường cứ 100 lít dịch lên men thì thu được 2 lít sữa men có độ ẩm 85%, trong đó chỉcó 0,8 lít dùng làm men giống, còn lại sử dụng mục đích khác [8, trang 59].

Lượng sữa men thu hồi được: 9,72100

(lít).Lượng sữa men dùng làm giống: 3,89

(lít).Lượng sữa men dùng làm việc khác: 9,72 – 3,89 = 5,83 (lít).

4.4 Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày :

Theo mục (4.3.17), cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu sản xuất được 457,62 lít bia thànhphẩm Như vậy, với năng suất 28 triệu lít/năm thì lượng nguyên liệu dùng cho mộtnăm là:

Lượng nguyên liệu cần cho một ngày là: 20.127,02304

4.4.1 Lượng nguyên liệu ban đầu :

Malt: 11.069,86100

(kg).

(kg).

(kg).

(kg).

4.4.4 Lượng dịch đường đun sôi :

(lít).

4.4.5 Lượng dịch đường sau khi houblon hoá ở 1000C :

(lít).

4.4.6 Thể tích dịch đường sau lắng trong :

(lit).

4.4.7 Lượng dịch lên men:

(lít).

4.4.8 Lượng bia non sau khi lên men chính:

(lít).

4.4.9 Lượng bia sau lên men phụ :

(lít).

4.4.11 Lượng bia thành phẩm :

(kg).

4.4.13 Lượng chế phẩm enzym cần dùng :

(kg).

4.4.14 Lượng bã nguyên liệu :

(kg).

4.4.15 Lượng men giống :

(lít).

4.4.16 Lượng men thu hồi :

(lít).

4.4.17 Lượng CO2 thu hồi :

(kg).

4.5 Chi phí bao bì :4.5.1 Lượng vỏ chai :

Nhà máy dùng chai có dung tích 450 ml để chứa bia.

Lượng vỏ chai cần dùng trong một ngày là: 204.678,445

 =204.679 (chai)Trong quá trình chiết rót có nhiều nguyên nhân làm cho chai bị hư hỏng Do đó

thực tế phải tính thêm phần hao hụt Chu kỳ quay vòng chai là 30 ngày và lượng chai

(chai).Lượng chai cần cho một năm: 6.140.370 + 3.684.222 = 9.824.592 (chai).

4.5.2 Số lượng nhãn :

Nhà máy sử dụng 1 nhãn/1 chai với lượng hao hụt nhãn là 2%/năm.Lượng nhãn cần sử dụng trong một năm:

= 63.466.667 (nhãn). Vậy lượng nhãn là 63.466.667 (nhãn)

4.5.3 Lượng nắp đậy :

Nhà máy sử dụng 1 nắp/1 chai với lượng hao hụt nắp là 2%/năm.Lượng nắp cần sử dụng cho một năm là:

= 63.466.667 (nắp). Vậy lượng nắp là 63.466.667 (nắp)

4.5.4 Két đựng chai :

Nhà máy sử dụng loại két 20 chai/két.

Lượng két cần trong một chu kỳ là: 307.018,520

 = 307.019 (két).Lượng két hao hụt là 2 %, do đó lượng két cần bổ sung trong một năm là:

307.019 0,02 12 = 73.685 (két).

Số két cần cung cấp cho một năm: 307.019 + 73.685 = 380.704 (két) Lượng két là 380.704 (két).

Bảng 4.3: Bảng tổng kết tính câng bằng vật chất

STTTính nguyên liệu, bán thànhphẩm, thành phẩm, phế liệu

Tínhcho 100 kg

Tính cho1 mẻ

Tính cho 1ngày

Tính cho 1năm

1 Nguyên liệu ban đầu (kg) Malt 55 1.229,94 11.069,86 3.365.237,44Gạo 45 1.006,35 9.057,16 2.753.376,642 Nguyên liệu sau làm sạch

Malt 54,46 1.217,91 10.961,18 3.332.198,72Gạo 44,55 999,62 8.966,59 2.734.963,363 Nguyên liệu sau khi nghiền

Malt 54,19 1.211,87 10.906,83 3.315.676,32Gạo 44,33 991,37 8.922,31 2.712.382,244 Thể tích dịch đường đun sôi (lít) 602,13 13.465,65 121.190,83 36.842.012,325 Thể tích dịch đường sau houblon hoá

ở 1000C (lít) 538,51 12.042,89 108.386,02 32.949.350,086 Thể tích dịch sau lắng trong (lít) 510,13 11.408,22 102.673,97 31.212.886,887 Thể tích dịch lên men (lít) 486,22 10.873,51 97.861,6 29.749.926,48 Thể tích bia sau lên men chính (lít) 478,93 10.710,48 96.394,34 29.303.879,369 Thể tích bia sau lên men phụ (lít) 476,54 10.657,03 95.913,3 29.157.643,210 Thể tích bia sau lọc (lít) 471,77 10.550,36 94.953,24 28.865.784,9611 Thể tích bia thành phẩm (lít) 457, 26 10.233,92 92.105,27 28.000.002,0812 Lượng bã nguyên liệu (kg) 128,08 2.864,3 25.778,69 7.836.721,7613 Lượng hoa viên (kg) 0,602 13,46 121,16 36.832,64

15 Lượng CO2 thu hồi (kg) 18,84 421,33 3.791,93 115.498,7216 Thể tích men giống (lít) 2,92 65,30 587,71 178.663,8417 Thể tích men thu hồi (lít) 9,73 217,6 1.958,36 595.341,44

CHƯƠNG V : THIẾT BỊ5.1 Phân xưởng nấu :

5.1.1 Tính xilô chứa nguyên liệu :

Xilô có dạng hình trụ, đáy hình nón cụt và có góc nghiêng α = 60o,đượclàm bằngthép,chọnhệsốchứađầy φ = 0,85.

Thể tích xilô: V = VT + VN = mTrong đó: V : Thể tích xilô

VT : Thể tích phần hình trụ: 22

m : khối lượng nguyên liệu cần bảo quản, (kg)ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, (kg/m3) Với: d là đường kính ống tháo liệu

Suy ra:

1.Tính xilô chứa malt :

Dự tính malt nhập mỗi tháng một lần đủ để sảnxuất trong 1 tháng và được bảo quản trong 4xilô.

Theo bảng 4.3, lượng malt cần dùng trong 1ngày là: 11.069,86 (kg).

Vậy lượng malt bảo quản của 1 xilô trong 1 tháng: 71.953,964

(kg).Khối lượng riêng của malt:ρ = 550 (kg/m3) [8, trang 32]

Thể tích thực của xilô: 153,91550

Từ (1) ta có:

Hình 5.1.Xilô chứa nguyên liệu

Suy ra: - Đường kính phần hình trụ : D = 3,9 (m) - Đường kính ống tháo liệu : d = 0,39 (m) - Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m) - Chiều cao phần hình trụ : h2 = 11,7 (m) - Chiều cao chóp : h1 = 3,04 (m).

Vậy chiều cao của xilô chứa: H = h1 + h2 + h = 3,04 + 11,7 + 0,3= 15,22(m).Số lượng: 4 xilô.

2 Tính xilô chứa gạo :

Theo bảng 4.3, lượng gạo cần dùng trong 1 ngày là: 9.057,16 (kg).

Dự tính gạo nhập mỗi tháng một lần vào nhà máy đủ sản xuất cho một tháng và đượcbảo quản trong xilô khoảng 1 tháng trong 2 xilô.

Lượng gạo cần bảo quản trong 1 xilô là : 117.743,082

(kg).Khối lượng riêng của gạo: ρ = 1.100 (kg/m3) [9, trang 139]

Thể tích thực của xilô: 125,9385

Từ (1) ta có:

Suy ra:- Đường kính phần hình trụ : D = 3,65 (m) - Đường kính ống tháo liệu : d = 0,37 (m) - Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m).- Chiều cao phần hình trụ : h2 = 10,95 (m).- Chiều cao chóp : h1 = 2,84 (m).

Vậy chiều cao của xilô chứa: H = h1 + h2 + h = 2,84 + 10,95 + 0,3 = 14,27 (m).Số lượng: 2 xilô.

5.1.2 Máy làm sạch nguyên liệu :

Sử dụng 1 máy làm sạch dùng chung cho 2 loại nguyên liệu.Theo bảng 4.3, tổng lượng nguyên liệu phải làm sạch trong 1 mẻ là:

1.229,94 + 1.006,35 = 2.236,29 (kg) = 2,24 (tấn).Theo công nghệ, thời gian nấu một mẻ là 160 phút.

Nên chọn thời gian làm sạch tối đa là 90 phút

Vậy năng suất tối thiểu của máy làm sạch: N = 2,2460 = 1,49 (tấn/h)

Chọn máy làm sạch STC - 40 với các thông số kỹ thuật sau: [11, trang 30] - Năng suất: N = 6 - 7 (tấn/h)

- Kích thước : 15001.1003760 (mm).- Công suất điện : 4,6 (kW).

Chọn thời gian làm sạch một mẻ là 90 phút.Số thiết bị: 0,596

Vậy chọn 1 thiết bị

5.1.3 Máy nghiền nguyên liệu :1 Máy nghiền malt :

Theo bảng 4.3, lượng malt cần nghiền trong một mẻ là: 1.217,91 (kg).

Theo công nghệ, thời gian nấu 1 mẻ là:160 phút Do đó, chọn thời gian nghiền tối đa là2 giờ Vậy năng suất tối thiểu của máy nghiền malt là:

Vậy chọn 1 thiết bị.

2 Máy nghiền gạo :

Theo bảng 4.3, lượng gạo cần nghiền trong một mẻ là: 999,62 kg.Tương tự như nghiền malt, chọn thời gian nghiền tối đa là 2 giờ.Vậy năng suất tối thiểu của máy nghiền gạo là:

N (kg/h) = 0,50 (tấn/h).

Chọn máy nghiền búa mã hiệu TN – 1 (DKY-M) với các thông số kỹ thuật sau: - Năng suất : 0,61 tấn/h [11, trang 87]

- Công suất động cơ : 14 (10) kW.

- Kích thước của máy : (2.4002.1502.770) mm

Số lượng thiết bị: 0,6775

.Vậy chọn 1 thiết bị.

5.1.4 Tính bunke :

Bunke có thể tích đủ để chứa lượng nguyên liệu sản xuất 1 mẻ, dạng hình trụ, đáy hìnhnón có góc nghiêng  = 60o, được chế tạo bằng thép, hệ số chứa đầy 0,85.

Thể tích bunke chứa là: V = VT + VN =mTrong đó:

V : là thể tích bunke, m3

VT : là thể tích phần hình trụVN : là thể tích phần hình nón

m : là khối lượng nguyên liệu cần xử lý

 : là khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3

- Thể tích phần hình nón cụt:

Với: d là đường kính ống tháo liệu D là đường kính bunke

h1 là chiều cao phần hình nón cụt.- Thể tích phần hình trụ: 2

Suy ra: V   D   (D 0,008)tg

5.1.4.1 Bunke chứa malt :

Theo bảng 4.3, lượng malt cần chứa 1 mẻ là: 1.217,91 (kg).Khối lượng riêng của malt: 550 (kg/m3) [8, trang 32]

Vậy thể tích của bunke chứa malt là: 2,61()85

Hình 5.2.Bunke chứa nguyên liệu