Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen năng suất 10000 tấn sản phẩm/năm

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1. Thành phần hóa học của malt 1 1.2. Thành phần hóa học của potein trong đại mạch 7 3.1. Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn 22 3.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy 26 3.3. Tổng kết cân bằng vật chất qua các công đoạn 29 4.1. Bảng tổng kết các thiết bị 48 DANH MỤC HÌNH Hình Tên hình Trang 1.1. Malt vàng và malt đen 2 1.2. Malt đen 2 1.3. Đại mạch 2 hàng và 6 hàng 3 1.4. Cấu tạo hạt đại mạch 4 2.1. Sơ đồ quy trình sản xuất malt đen 12 2.2. Xilô 2.3. Thiết bị ngâm 16 2.4. Thiết bị sấy dạng tháp 4.1. Xilô chứa nguyên 30 4.2. Máy sàng ống 31 4.3. Máy tách kim loại 31 4.4. Bunke chứa nguyên 32 4.5. Thiết bị ngâm và rửa 33 4.6. Thiết bị chứa H 2 O 2 34 4.7. Máy bơm nước 37 4.8. Máy điều hòa không khí 37 4.9. Thùng chứa mầm, rễ 4.10. Gàu tải 39 4.11 Vít tải 43 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thế giới, Việt nam đang dần vươn lên và tự khẳng định mình, vì vậy đời sống vật chất và tinh thần của người dân không ngừng được nâng cao. Với quan điểm ăn no, mặc ấm như ngày xưa không còn nữa mà thay vào đó là không những ăn ngon mà còn mặc đẹp. Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng các ngành công nghiệp nói chung và công nghệ thực phẩm nói riêng đã không ngừng hoàn thiện và cho ra đời những sản phẩm rất phong phú và đa dạng về chủng loại, trong đó có bia - đây là đồ uống được ưa chuộng hầu hết các nước trên thế giới, mà nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt. Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hoà 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 những điều kiện bắt buộc. Malt rất giàu chất dinh dưỡng và được dùng để sản xuất các loại thực phẩm có chất lượng cao như bột dinh dưỡng cho trẻ em, các loại đồ uống tổng hợp cho người già và nó là nguyên liệu rất quan trọng trong công nghệ sản xuất bia. Đặc biệt là malt đen, được dùng để sản xuất ra các sản phẩm có chất lượng cao hơn malt vàng. Ở nước ta, hiện nay có nhiều nhà máy bia nói riêng và các nhà máy thực phẩm nói chung, nhu cầu về malt cho sản xuất là rất lớn. Nhưng ở Việt Nam, chỉ mới có nhà máy sản xuất malt ở phía Bắc (Cao Bằng, Sơn La), nên các nhà máy trong nước đều phải nhập nguyên liệu malt từ nước ngoài làm cho giá thành của sản phẩm tăng lên rất nhiều. Thấy được nhu cầu cấp thiết đó nên chúng em đã lựa chọn cho mình đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất malt đen năng suất 10000 tấn sản phẩm/ năm” Đồ án Tổng Hợp 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MALT 1.1.1. Giới thiệu về malt [1] 1.1.1.1. Đặc điểm Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô… Sau khi nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất định với những điều kiện bắt buộc. Malt là một loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16 – 18% các chất thấp phân tử dễ hòa tan, chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc thấp, các axit amin, các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt là hệ enzim phong phú, chủ yếu là proteaza và amylaza. Thành phần hóa học của malt tính theo chất khô Bảng 1.1. Thành phần hóa học của malt Thành phần Hàm lượng (%) Tinh bột 60 – 65 Xenlluloza 4 – 6 Saccaroza 3 – 5 Đường khử 2 – 4 Chất béo 2 – 3 Chất khoáng 2,5 – 3 Đạm hòa tan 3 Protit 7 – 9 1.1.1.2. Vai trò - Malt dùng để chế biến các loại thực phẩm có chất lượng cao như bột dinh dưỡng cho trẻ em, các loại đồ uống cho người già và phụ nữ mang thai. - Dùng làm tác nhân dịch hóa trong công nghệ sản xuất rượu cồn từ tinh bột, làm tác nhân đường hóa trong sản xuất kẹo mạch nha… - Nhưng có lẽ công dụng lớn nhất của malt là dùng để sản xuất các loại đồ uống có độ cồn thấp. 1.1.1.3. Đánh giá chất lượng cảm quan của malt SVTH: Nguyễn Thị Yến Đồ án Tổng Hợp 6 - Màu sắc: Có màu đặc trưng của tùng loại malt màu vàng sáng (malt vàng), màu sẩm (malt đen). - Vỏ: Ánh bóng - Hình dạng , kích thước: Tương ứng với hình dạng của hạt đại mạch nguyên thủy. - Vị và hương: Đặc trưng cho từng loại malt - Độ sạch: 0,5% hạt gãy, 1% tạp chất 1.1.2. Giới thiệu về malt đen Malt đen là nguyên liệu chính trong sản xuất bia đen. Màu của bia được quyết định bởi màu của malt. Malt đen có hàm lượng lớn melanoit, là hợp chất màu nâu, vàng nhạt đến cánh dán. Hình 1.1. Malt vàng và malt đen Tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng malt đen: - 85% số hạt bị giữ lại trên rây 2,5 đến 2,8 mm. - Khối lượng 1000 hạt 25 – 35g - Độ ẩm không quá 4% - Chỉ số màu (EBC) 14 – 16 0 EBC - Protein tổng không quá 12% - Nitơ hòa tan 0,55 – 0,75% so với chất khô Nitơ amin tự do không thấp hơn 150mg/100g chất khô malt 1.2. GIỚI THIỆU VỀ HẠT ĐẠI MẠCH [1] 1.2.1. Đặc tính thực vật 1.2.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển Hình 1.2. Malt đen Đại mạch giống gieo trồng thuộc nhóm thực vật có hạt, phân nhóm bí tử, lớp một lá mầm, họ lúa mì. Đại mạch được xem là loại cây lương thực được trồng đầu tiên trên thế giới. theo tác giả Ramage (1987) thì giống đại mạch cổ được sử dụng ở Thổ Nhĩ Kỳ cổ đại cách đây 3500 – 4000 năm. Sau đó đại mạch lan truyền dần đến Châu Âu, Tây Á và thung lũng Nile. Đại mạch thích hợp với khí hậu lạnh, không ưa ẩm và khô nên trồng nhiều ở các vùng ôn đới. Đại mạch là cây lương thực được trồng nhiều thứ tư trên thế giới sau lúa mì, lúa gạo và ngô. Đại mạch được trồng chủ yếu ở Châu Âu, Mỹ và Canada. 1.2.1.2. Phân loại Có nhiều cách để phân loại hạt đại mạch . Dựa vào số hàng xung quanh cuống hạt đại mạch được chia thành 2 loại: a. Đại mạch hai hàng SVTH: Nguyễn Thị Yến Đồ án Tổng Hợp 7 Đại mach hai hàng được dùng chủ yếu cho công nghiệp sản xuất bia. Dấu hiệu đặc trưng của chúng là hình dạng của hạt rất cân đối. Phụ thuộc vào tư thế của bông, đại mạch hai hàng được chia thành 3 nhóm: - Bông cúi: Trục bông rất dẻo, gié của hạt dài, sau khi trổ bông và làm đồng thì bông bắt đầu cúi xuống. - Bông đứng: Cây to và cứng, bông dày hạt, loại đai mạch này được tồng nhiều ở một số nước Tây Âu. - Bông xòe: Có gié rất ngắn, các hạt gần như được đính vuông góc với trục bông. Loại đại mạch này được trồng nhiều ở Anh, Ailen và Bắc Mỹ. b. Đại mạch đa hàng Đại mạch đa hàng được chia làm 2 nhóm: đại mach 6 hàng và đại mạch 4 hàng. Nó được dùng chủ yếu làm thức ăn gia súc và gia cầm. Đại mạch 4 hàng có thể dùng để sản xuất bia. Hình 1.3. Đại mạch 2 hàng và 6 hàng 1.2.2. Cấu tạo hạt đại mạch Hạt của đại mạch bao gồm ba bộ phận chính: vỏ, nội nhũ và phôi. 1.2.2.1. Vỏ Hầu hết hạt các loại đại mạch được bao bọc bên ngoài bằng lớp vỏ trấu, hạt của một số rất ít loại đại mạch không có lớp vỏ này. Ở đại mạch 2 hàng vỏ trấu của hạt khá mỏng và mềm còn ở đại mạch đa hàng vỏ trấu dày và thô hơn. Thành phần hóa học của vỏ trấu chủ yếu là xenlluloza kết chặt lại nhờ chất khoáng và linhin. Lớp dưới vỏ trấu là vỏ quả được cấu tạo từ 3 lớp tế bào – cứ một lớp xếp ngang thì tiếp đến là một lớp xếp dọc. Với cấu trúc như vậy lớp vỏ quả rất dai và bền vững. SVTH: Nguyễn Thị Yến Đồ án Tổng Hợp 8 Dưới lớp vỏ trấu là lớp vỏ hạt gồm 2 lớp tế bào. Tế bào của lớp ngoài có thành rất dày , lớp trong thì trong suốt. Lớp vỏ hạt đóng vai trò như một màng bán thấm: chỉ cho nước thấm vào bên trong hạt đồng thời giữ các chất hòa tan trong hạt không cho thấm ra ngoài. Lớp vỏ quả và lớp vỏ hạt liên kết chặt chẽ và bền hơn sự liên kết giữa chúng với lớp vỏ trấu. Ở đại mạch 2 hàng có chất lượng cao, lớp vỏ trấu chiếm từ 7 – 8% trọng lượng chất khô của hạt còn đại mạch đa hàng đến 11%. 10 – 13% trọng lượng của hạt, lớp vỏ trấu có tác dụng lớn trong công nghệ sản xuất bia. Hình 1.4. Cấu tạo hạt đại mạch 1.2.2.2. Nội nhũ Nội nhũ là phần lớn nhất và có giá trị nhất. Ngoài cùng của nội nhũ tiếp giáp với vỏ hạt là lớp alơron. Ở đại mạch 2 hàng, lớp alơron bao gồm hai lớp tế bào hình lăng kính, có thành dày, còn đại mạch đa hàng số lớp tế bào nhiều hơn. Lớp alơron giàu protein, chất béo, đường, xenlluloza, pentoza, vitamin và chất tro. Cấu trúc nội nhũ gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy tinh bột, một ít protein, chất béo, tro và đường. 1.2.2.3. Phôi Phôi là phần sống của hạt , chiếm 2,5 – 5% so với trọng lượng của hạt. Phôi có vai trò rất quan trọng trong sự sống của cây và ngay cả trong công nghệ sản xuất bia. Quá trình chế biến hạt đại mạch trở thành malt, được đặt nền tảng trên sự nảy mầm của hạt, tức là sự phát triển của phôi. Trong giai đoạn nảy mầm hệ enzim trong hạt được hoạt hóa chúng sẽ cắt một phần dinh dưỡng cao phân tử để trở thành phân tử nhỏ hơn . Một phần các hợp chất thấp phân tử này được chuyển về phôi nuôi cây non, phần còn lại tồn tại trong hạt để sau này biến thành chất hòa tan của dịch đường. Phôi nằm ở phía dưới, gần đế của hạt bao gồm phôi lá, phôi rễ và nằm giữa chúng là phôi thân. 1.2.3. Thành phần hóa học của đại mạch SVTH: Nguyễn Thị Yến Đồ án Tổng Hợp 9 Thành phần hóa học của đại mạch rất phức tạp. Nó phụ thuộc vào giống đại mạch, điều kiện đát đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác và điều kiện bảo quản. 1.2.3.1. Nước Nước ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và bảo quản hạt. Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt. Hai quá trình này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô. Lượng nước trong hạt cao sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, đặc biệt là các loại vi khuẩn hoại sinh, gây thối rửa cho hạt. Mặt khác, lượng nước quá cao sẽ làm tăng chi phí vận chuyển một cách vô ích. Hàm ẩm tối đa cho phép khi đưa đại mạch vào bảo quản là 13%. 1.2.3.2. Gluxit Gluxit được chia thành bốn nhóm: - Monosaccharit: gồm glucoza, fructoza và xitoza - Đisaccharit: chủ yếu là saccaroza và maltoza - Trisacchrit: là đường rifinoza - Polysaccharit: là thành phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của hạt đại mạch bao gồm tinh bột, xenlluloza, hemixenlluloza, petoza, amilan và các hợp chất dạng keo. a. Tinh bột Tinh bột được phân bố chủ yếu ở nội nhũ và một phần rất ít ở phôi. Chúng tồn tại dưới dạng những khối lập thể, có kích thước khá bé. Hạt tinh bột của đại mạch có hai kích cỡ: hạt to và hạt bé, còn lại hạt trung bình thì rất ít khi gặp trong tự nhiên. Đối với loại hạt kích thước to, chúng thường có dạng hình cầu hay ovan, đường kính khoảng 20 – 30µm, còn loại bé có dạng hình cầu hay hình que có kích thước 2 – 10µm. Thành phần tinh bột gồm 2 chất: - Amyloza khối lượng chiếm khoảng 17 – 24% có dạng tinh thể, dễ hòa tan trong nước nóng, không bị hồ hóa. - Amylopectin chiếm tới 75 – 80%, là chất vô định hình. Nó không tan trong nước mà bị hồ hóa ở nhiệt độ cao, với dung dịch iod, amylopectin chuyển thành màu tím. b. Xenlluloza Xenlluloza của hạt đại mạch phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu và chiếm khoảng 20% chất khô của vỏ, không tan trong nước. Phân tử xenlluloza bao gồm khoảng 2000 – 10000 gốc đường glucoza, sắp xếp thành mạch dài xoắn lại thành từng chùm không phân nhánh. c. Hemixelluloza SVTH: Nguyễn Thị Yến Đồ án Tổng Hợp 10 Hemixelluloza là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào nội nhũ. Bao gồm β-glucan (80 – 90%) và pentozan (10 – 20%) kết hợp nên khung bền vững cho thành tế bào nội nhũ. Dưới tác dụng xúc tác của nhóm enzim xitaza, hemixenlluloza bị thủy phân thành hexoza và petoza. Tất cả các đường này là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng quan trọng cho nấm men d. Các hợp chất pectin và các chất dạng keo Nói là dạng keo vì khi chúng hòa tan vào nước nóng thì tạo thành dung dịch có độ nhớt cao. Vì có bản chất là hydratcacbon cho nên khi thủy phân sẽ cho ta sản phẩm là các đường đơn galactoza và xiloza. Các hợp chất pectin phân bố ở thành tế bào để tạo ra màng trung gian. e. Saccharit thấp phân tử Saccharit thấp phân tử hay còn gọi là saccharit đơn giản chủ yếu gồm một số đường đơn và đường kép, chiếm nhiều nhất trong nhóm này là saccaroza (1,8% chất khô của hạt) được phân bố nhiều ở phôi 5,5% trọng lượng của bộ phận này. Lượng glucoza và fructoza trong đại mạch là không đáng kể 0,3 – 0,4%. Các loại đường đơn giản tuy không 1.2.3.3. Các hợp chất chứa nitơ Hàm lượng các hợp chất chứa nitơ trong đại mạch khoảng 9 – 11% so với lượng chất khô của hạt. Phần lớn các hợp chất các hợp chất tồn tại dưới dạng cao phân tử, dễ hòa tan, có các tính chất khác với nhóm cao phân tử. a. Protit Protit trong đại mạch được chia thành hai nhóm là protit đơn giản hay gọi là protein và protit phức tạp hay gọi là proteit. - Protein: Là hợp chất chứa nitơ không tan trong nước, kết tủa khi đun sôi, hàm lượng protein trong đại mạch giảm trong quá trình sản xuất malt bởi chúng bị phân hủy một phần do enzim . Đại mạch chứa các protein sau: Bảng 1.2. Thành phần hóa học của potein trong đại mạch Thành phần Hàm lượng (%) Tính chất Glutelin 30 Chỉ tan trong dung dịch kiềm loãng, phân bố trong lớp alơron Prolamin 37 Tan trong cồn 80 0 Globulin (edestin) 15 Tan trong dung dịch muối loảng Abumin (leucosin) 11 Tan trong nước, khi đun sôi kết tủa hoan toàn SVTH: Nguyễn Thị Yến [...]... lượng đạm hòa tan tăng nhưng không đáng kể - Chỉ số độ chua định phân tăng Thời hạn tối đa mà malt có thể bảo quản là 2 năm SVTH: Nguyễn Thị Yến Đồ án Tổng Hợp 25 CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT - 3.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 3.1.1 Năng suất của nhà máy Nhà máy sản xuất malt đen với năng suất 10000 tấn sản phẩm/ năm 3.1.2 Chọn các số liệu ban đầu của nguyên liệu Độ ẩm ban đầu của đại mạch: wbd =... 5 = 40,9 (m3/ngày) 3.2.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 3.2.2.1 Lịch làm việc của nhà máy Nhà máy làm việc mỗi năm 12 tháng, trong đó các ngày lễ lớn được nghỉ như: - Tết dương lịch (1-1) Tết âm lịch Giải phóng miền nam (30 – 4) Quốc tế lao động (1 – 5) Giỗ tổ hùng vương (10 – 3al) Lễ quốc khách (2 – 9) Mỗi ngày làm việc 3 ca, mỗi ca 8 tiếng Bảng 3.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy Tháng 1 Số ngày làm 26... các sản phẩm trao đổi chất H 2O2 là chất giải quyết vấn đề nhất SVTH: Nguyễn Thị Yến Đồ án Tổng Hợp 15 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT ĐEN 2.1 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT ĐEN Ngâm W=44%, T = 48h Đại mạch (wnl = 13,5%) Làm sạch Sấy t0max=1050C, T = 48h Tách mầm rễ Bảo quản Ươm mầm t0=15 – 180C, T = 48h Rửa và sát trùng Nước 12 – 170C Tạp chất Chất sát trùng Không khí điều hòa Mầm rễ Malt. .. ống Đồ án Tổng Hợp - 34 Chạy êm tiếng ồn hoạt động thấp, có khả năng chống tắc sàng trong quá trình hoạt động Chọn thiết bị làm sạch dạng sàng ống với các thông số kỹ thuật sau: + Kiểu máy: CKD-SG1230 + Năng suất 2,5 m3/h + Công suất động cơ: 0,75 kW + Kích thước của máy: 3080 x 1590 x 1675 Chọn 1 thiết bị Hình 4.3 Máy tách kim loại  Thiết bị tách kim loại - Bộ phân chính là cuộn nam châm điện từ,... 26 27 26 26 27 26 27 26 27 313 66 81 78 81 78 78 81 78 81 78 81 939 SVTH: Nguyễn Thị Yến Đồ án Tổng Hợp 29 Tính chi phí cho một ngày 3.2.2.2 Năng suất của nhà máy 100000 00 = 31948,88 (kg/ngày) N= 313 - 3.2.2.3 Lượng nguyên liệu sản xuất Khối lượng nguyên liệu sản xuất 1000 × N MT = 45035,85 (kg / ngày ) M' = - Lượng chất khô có trong nguyên liệu M ' × M NL 45035× 865 = 38956 ,01(kg / ngày ) m ' = 1000... để sản xuất malt và bia thì việc tạo và giữ được ổn định một chế độ công nghệ bảo quản thích hợp sẽ có ý nghĩa rất lớn trong việc bảo toàn chất lượng sản phẩm sau này Một giải pháp bảo quản công nghệ tối ưu cần phải đáp ứng đủ các yêu cầu sau đây: SVTH: Nguyễn Thị Yến Đồ án Tổng Hợp 1.3 14 Bảo đảm một cách chắn chắn việc bảo quản 60 - 70% lượng đại mạch cần thiết để sản xuất trong 1 năm của nhà máy. .. chắn việc khống chế hàm ẩm của khối hạt không vượt quá 15% Không trộn lẫn các lô hạt khác giống và khác nhau về độ chín NƯỚC [3] Trong nhà máy sản xuất malt thì nước được sử dụng cho nhiều công đoạn như: rửa, ngâm đại mạch, vệ sinh phân xưởng… Nước dùng để sản xuất malt trước hết phải trong suốt, không màu, có mùi dễ chịu, không có vị lạ và chứa các vi sinh vật gây bệnh Chuẩn độ coli là 300 ml và chỉ... trình xảy ra ở pha hóa học có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình sản xuất malt và bia Hương, vị và màu sắc cuối cùng của malt được hình thành chủ yếu ở giai đoạn này Đồng thời chất lượng cảm quan của bia, kể cả khả năng tạo bọt và độ bền keo của chúng cũng được quyết định ở giai đoạn này 2.2.6.3 Cách tiến hành Malt được đưa vào máy sấy qua cửa nạp liệu và bắt đầu quá trình sấy Qúa trình sấy được... hạt đại mạch trong sản xuất malt [4] Đại mạch là nguồn cung cấp các chất đường, chất đạm, các vitamin và khoáng chất cần thiết cho nấm men bia hoạt động trong quá trình sản xuất bia Để trích ly các hợp chất nêu trên, người ta phải tiến hành thủy phân tinh bột và các chất đạm có trong đại mạch thành các chất tan Chất xúc tác cho quá trỉnh thủy phân là các enzim Muốn có đủ enzim càn thiết cho quá trình... loại malt là 6 – 9 ngày Nếu dài hơn thì hàm lượng chất khô giảm, còn nếu thời gian ngắn thì quá trình tích lũy enzim ít 2.2.5.4 Phương pháp thực hiện Có nhiều phương pháp ươm mầm khác nhau: Ươm mầm không thông gió Ươm mầm thông gió trong catset Ươm mầm thông gió trong tang quay Ươm mầm bán liên tục theo nguyên tắc luống di động Nhà máy lượng chọn phương pháp ươm mầm trong catset để sản xuất malt đen . polupeptid. + Peptidaza: Peptidaza bao gồm hai enzyme: dipeptidaza và polypeptidaza. Chúng tác động lên phân tử các dipeptid và polypeptid để phân cắt chúng thành acid amin. + Amidaza: Chức năng. trong điều kiện thí nghiệm) dao động từ 80 – 85%. - Khả năng nảy mầm (số hạt nảy mầm tính ra phần trăm sau ngày thứ 5 của quá trình nảy mầm trong điều kiện thí nghiệm) dao động từ 90 – 95%. - Đại. tư trên thế giới sau lúa mì, lúa gạo và ngô. Đại mạch được trồng chủ yếu ở Châu Âu, Mỹ và Canada. 1.2.1.2. Phân loại Có nhiều cách để phân loại hạt đại mạch . Dựa vào số hàng xung quanh cuống