Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng đại mạch năng suất 1800kg sản phẩm giờ

Đại mạch nguyên liệu để sản xuất thành sản phẩm malt được trồng và phát triểntại các ở khu vực Châu Âu, Tây Âu như nước Úc, Nga, Đức, Pháp, chúng có vai tròquan trọng trong công nghiệp s

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG

Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng đại mạch năng suất 1800kg sản phẩm/giờ.

Sinh viên thực hiện: Phan Nguyên Gia Huệ

Mã SV: 1911507310113 Lớp: 19HTP1

Bản thuyết minh:

- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật

Lập luận kinh tế kỹ thuật cho biết thị trường tiêu thụ, hệ thống giao thông vận tải,địa hình, nguồn cung ứng nguyên – nhiên vật liệu, thời tiết địa phương,…

- Chương 2: Tổng quan về đề tài

Giới thiệu, trình bày cấu tạo, thành phần của đại mạch và malt

- Chương 3: Quy trình công nghệ sản xuất

Trình bày sơ đồ và thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất

- Chương 4: Tính cân bằng vật chất

Tính toán thời gian làm việc của nhà máy Tính toán cân bằng vật chất trong quátrình sản xuất theo các thông số đã cho ban đầu

- Chương 5: Tính và chọn thiết bị

Tính và chọn thiết bị phù hợp, đảm bảo hiệu quả kinh tế, kỹ thuật

- Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nước

Tính năng lượng sử dụng và tiêu tốn nhiên liệu của các thiết bị sử dụng nhiệt – hơi– nước cho sản xuất và sinh hoạt

- Chương 7: Tổ chức xây dựng nhà máy

Tính tổ chức lao động và các công trình xây dựng đảm bảo kỹ thuật cho phù hợpvới vị trí địa lí

- Chương 8: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu và sản phẩm

- Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy

Bản vẽ:

- Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công nghệ

- Bản vẽ số 2: Mặt bằng nhà máy sản xuất malt vàng

- Bản vẽ số 3: Mặt cắt A-A

- Bản vẽ số 4: Mặt cắt B-B

- Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – MÔI TRƯỜNG

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Phan Nguyên Gia Huệ Mã SV: 1911507310113Lớp: 19HTP1 Khoa: CNHH – MT Ngành: Kỹ Thuật Thực Phẩm

1 Tên đề tài đồ án:

- Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng đại mạch năng suất 1800kg sản phẩm/giờ

2 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Năng suất nhà máy: 1800kg sản phẩm/giờ

3 Nội dung và các phần thuyết minh và tính toán:

- Mở đầu

- Chương 1: Lập luận kinh tế

- Chương 2: Tổng quan về đề tài

- Chương 3: Quy trình công nghệ sản xuất

- Chương 4: Tính cân bằng vật chất

- Chương 5: Tính và chọn thiết bị

- Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nước

- Chương 7: Tổ chức và xây dựng nhà máy

- Chương 8: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu và sản phẩm

- Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

4 Các bản vẽ, đồ thị

- Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công nghệ

- Bản vẽ số 2: Mặt bằng nhà máy sản xuất malt vàng

- Bản vẽ số 3: Mặt cắt A-A

- Bản vẽ số 4: Mặt cắt B-B

- Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy

5 Họ và tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Hữu Phước Trang

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 28/08/2023

7 Ngày hoàn thành đồ án:

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2024

Đại mạch nguyên liệu để sản xuất thành sản phẩm malt được trồng và phát triểntại các ở khu vực Châu Âu, Tây Âu như nước Úc, Nga, Đức, Pháp, chúng có vai tròquan trọng trong công nghiệp sản xuất bia nên nhu cầu tiêu thụ sản phẩm là rất cao.Việt Nam là một trong những nước tiêu thụ sản phẩm rượu bia xếp thứ 2 khu vựcĐông Nam Á, thứ 3 Châu Á và đứng thứ 9 thế giới với 3,8 triệu kilôlít (kL) (1 kilô líttương đương bằng 1.000 lít) trong năm 2022 chiếm 2,2% toàn cầu Chính sự cần thiết

từ nhu cầu thực tiễn mà em được giao đề tài “ Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng đại

mạch năng suất 1800kg sản phẩm/giờ ”

Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp sinh viên phải áp dụng tất cả những kiếnthức đã được học và tích lũy trong suốt những năm ngồi trên ghế nhà trường Em xingửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô trong khoa Hóa nói chung và cácthầy cô trong bộ môn Kỹ Thuật Thực Phẩm nói riêng đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ

em trong suốt quá trình học tập tại trường, tạo điều kiện thuận lợi để tôi có cơ hội họctập và nghiên cứu trong môi trường khoa học Trong quá trình thực hiện đồ án tốtnghiệp, với sự cố gắng không ngừng của bản thân và sự hỗ trợ từ cô giáo và các bạnhọc, em muốn bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt đến cô Nguyễn Hữu Phước Trang, người đãtận tình hướng dẫn cho em suốt quá trình hoàn thiện đồ án tốt nghiệp này Qua đây,

em cũng muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè, những người luôn đồng hành và

hỗ trợ em trong mọi khía cạnh

Do thời gian có hạn và trình độ chuyên môn chưa đủ sâu, chưa có trải nghiệm thực

tế, đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những khuyết điểm Em mong nhận được

sự góp ý chân thành từ quý thầy cô để em có thể hoàn thiện và phát triển hơn Em xinchân thành cảm ơn!

Tôi xin cam đoan đề tài này do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của cô NguyễnHữu Phước Trang, tài liệu tham khảo trong bài được trích dẫn rõ ràng, minh bạch vàchính xác, những số liệu có được hoàn toàn do quá trình tính toán, nội dung được trìnhbày theo đúng quy định.

Nếu có những lời không đúng sự thật tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2024

Sinh viên thực hiện

{Nhận xét của người hướng dẫn}

{Nhận xét của người phản biện}

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ viii

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

1.1 Đặc điểm thiên nhiên 2

1.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu 3

1.3 Hệ thống giao thông 3

1.4 Hợp tác hóa 3

1.5 Nguồn cung cấp điện 4

1.6 Nguồn cung cấp hơi 4

1.7 Nguồn cung cấp nước và thoát nước 4

1.8 Nguồn nhân lực 4

1.9 Thị trường tiêu thụ 4

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 6

2.1 Tổng quan về nguyên liệu đại mạch 6

2.1.1 Nguồn gốc 6

2.1.2 Phân loại 7

2.1.3 Cấu tạo hạt đại mạch 7

2.1.5 Đánh giá chất lượng đại mạch 16

2.2 Chất hỗ trợ kỹ thuật 17

2.2.1 Nước 17

2.2.2 Chất sát trùng 18

2.3 Tổng quan về các loại malt và sản phẩm malt vàng đại mạch 18

2.3.1 Tổng quan về các loại malt 18

2.3.2 Giới thiệu về sản phẩm malt vàng đại mạch 21

2.3.3 Đánh giá chất lượng malt đại mạch 21

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀNG 23

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất malt vàng 23

3.2 Thuyết minh quy trình 24

3.2.1 Nguyên liệu (đại mạch) 24

3.2.2 Làm sạch 24

3.2.3 Rửa, sát trùng 25

3.2.4 Ngâm hạt 26

3.2.5 Ươm hạt 28

3.2.6 Sấy malt 32

3.2.7 Tách mầm rễ 34

3.2.8 Bảo quản 35

CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 37

4.1 Các thông số ban đầu 37

4.1.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 37

4.1.2 Các số liệu ban đầu của nguyên liệu 37

4.1.3 Tiêu hao khối lượng nguyên liệu qua các công đoạn 38

4.2 Tính cân bằng vật chất cho 1000kg nguyên liệu 38

4.3 Tính cân bằng vật chất chi phí theo năng suất nhà máy 41

CHƯƠNG 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 45

5.1 Xilô chứa nguyên liệu đại mạch 45

5.3 Bunke chứa nguyên liệu 46

5.4 Thiết bị rửa và ngâm đại mạch 47

5.5 Thùng chứa H2O2 48

5.6 Máy nén khí 49

5.7 Thiết bị ươm mầm 49

5.8 Máy điều hòa không khí 50

5.9 Thiết bị sấy malt 50

5.10 Thiết bị tách mầm, rễ 50

5.11 Thùng chứa mầm, rễ malt 50

5.12 Xilo chứa malt thành phẩm 50

5.13 Cân thành phẩm 51

5.14 Tính và chọn gàu tải 53

5.15 Tính và chọn vít tải 56

5.16 Tính chọn băng tải 60

CHƯƠNG 6 TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 62

A Tính nhiệt 62

6.1 Các thông số ban đầu 62

6.2 Tính toán quá trính sấy lý thuyết 62

6.2.1 Tính toán các thông số của không khí trước khi vào calorife 62

6.2.2 Tính toán các thông số của không khí sau khi qua calorife trước khi vào lò sấy.63 6.2.3 Nhiệt độ bầu ướt – nhiệt độ điểm sương của không khí 63

6.2.4 Tính toán các thông số của không khí sau khi ra khỏi máy sấy 64

6.2.5 Tính tổng lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy 64

6.2.6 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy 65

6.2.7 Cân bằng nhiệt ra và vào của thiết bị sấy 66

6.3 Tính toán quá trình sấy thực tế 67

6.3.1 Lượng nhiệt bổ sung thực tế 67

6.3.2 Xác định các thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực tế 67

6.3.4 Nhiệt lượng vào và ra của quá trình sấy thực tế 68

B Tính hơi 69

6.4 Tính tổng lượng hơi cần sử dụng 69

C Tính Nước 70

6.5 Nước dùng cho sản xuất 70

6.6 Lượng nước dùng trong sinh hoạt 70

CHƯƠNG 7 TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG NHÀ MÁY 72

7.1 Tính tổ chức 72

7.1.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy 72

7.1.2 Tổ chức lao động nhà máy 72

7.1.2.1 Chế độ làm việc của nhà máy 72

7.1.2.2 Tính nhân lực của nhà máy 73

7.2 Tính xây dựng 74

7.2.1 Khu nhà hành chính 74

7.2.2 Phân xưởng sản xuất chính 75

7.2.3 Phân xưởng hơi 75

7.2.4 phân xưởng cơ điện 75

7.2.5 Nhà xử lý nước 75

7.2.6 Khu xử lý nước thải 75

7.2.7 Nhà vệ sinh 75

7.2.8 Nhà ăn, căng tin 76

7.2.9 Hội trường 76

7.2.10 Trạm biến áp 76

7.2.11 Nhà chứa máy phát điện dự phòng 76

7.2.12 Khu vực để xe 76

7.2.13 Phòng thường trực và nhà bảo vệ 76

7.2.14 Kho nhiên liệu 76

7.2.15 Cân xe 76

7.3 Tổng mặt bằng cần xây dựng của nhà máy 77

7.3.1 Diện tích khu đất, Fxd 77

7.3.2 Hệ số sử dụng, Ksd 78

CHƯƠNG 8 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 79

8.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào 79

8.1.1 Kiểm tra đại mạch 79

8.1.2 Kiểm tra các chỉ tiêu của nước 79

8.1.3 Kiểm tra quy trình sản xuất 79

8.2 Kiểm tra chất lượng của sản phẩm 80

8.2.1 Các chỉ tiêu cảm quan 80

8.2.2 Các chỉ số cơ học 80

8.2.3 Các chỉ số hóa học 81

CHƯƠNG 9 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY 83

9.1 An toàn lao động 83

9.1.1 Những nguyên nhân gây ra tai nạn 83

9.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 83

9.1.3 Những yêu cầu về an toàn lao động 83

9.2 Vệ sinh nhà máy 85

9.2.1 Vệ sinh cá nhân 85

9.2.2 Vệ sinh nhà máy 85

9.2.3 Vệ sinh thiết bị 85

9.2.4 Xử lý nước thải 85

9.2.6 Xử lý nước dùng trong sản xuất 86

KẾT LUẬN 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

BẢN VẼ 90

Danh sác

Bảng 2.1 Bảng phân loại nước theo độ cứng 17

YBảng 4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy……….37

Bảng 4.2 Bảng hao phí khối lượng chất khô nguyên liệu trong quá trình sản xuất 38

Bảng 4.3 Bảng tổng kết cân bằng vật chất của nhà máy 44

YBảng 5.1 Bảng tổng kết thiết bị……….…………

52 Bảng 5.2 Bảng tổng kết các gàu tải trong phân xưởng sản xuất 60

Bảng 5.3 Bảng tổng kết các vít tải trong phân xưởng sản xuất 60

Bảng 5.4 Bảng tổng kết các băng tải trong phân xưởng sản xuất 60

YBảng 6.1 Bảng tổng kết trạng thái của không khí………

….64 YBảng 7.1 Bảng tổng kết số cán bộ hành chính………

… 73

Bảng 7.2 Bảng tổng kết nhân viên làm theo ca 73

Bảng 7.3 Bảng tổng hợp diện tích trong khu nhà hành chính 74

Bảng 7.4 Bảng tổng kết kích thước các công trình xây dựng của nhà máy 77

Danh s Hình 2.1 Bông lúa đại mạch hai hàng 6

Hình 2.2 Cấu tạo của hạt đại mạch 8

Hình 2.3 Cấu tạo vỏ đại mạch 9

YHình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất Malt vàng [1]………

…….23

Hình 3.2 Thiết bị quạt sàng 24

Hình 3.3 Thiết bị rửa và ngâm hạt 27

Hình 3.4 Thiết bị ươm mầm trong tang quay 31

Hình 3.5 Thiết bị sấy liên tục 34

Hình 3.6 Máy đập rễ malt 35

YHình 5.1 Xilo chứa nguyên liệu ………

…… 45

Hình 5.3 Thiết bị rửa và ngâm ZANIN 47Hình 5.4 Thiết bị ươm mầm ZANIN, loại Malt-T 120 49YHình 6.1 Đồ thị I – x……….

………….63

Hình 6.2 Nồi hơi LD4/10WH 70YHình 7.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy ………

- Dầu DO: dầu Diesel

- Dầu FO: dầu Mazut

- TCVN: Tiêu Chuẩn Việt Nam

- Chỉ tiêu COD: Chemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy hóa học

- Chỉ tiêu BOD: Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá

MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đang phát triển nhanh chóng,ngành công nghiệp chế biến đồ uống đóng vai trò quan trọng trong sự phát triểnkinh tế của Việt Nam trong thời kỳ hội nhập quốc tế Trong số các ngành chế biếnhiện nay, ngành Rượu – Bia – Nước giải khát đang trở thành một phần quan trọng,không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu đa dạng của thị trường

Bia, một trong những đồ uống được ưa chuộng trên toàn cầu và tại Việt Nam,chủ yếu được sản xuất từ malt đại mạch Sản lượng đại mạch trên thế giới hàng năm

là khoảng 135 triệu tấn, nhưng chỉ có khoảng 21 triệu tấn được sử dụng để tạo rakhoảng 17 triệu tấn malt phục vụ nhu cầu toàn cầu Trong số này, 94% được sửdụng để sản xuất 1,6 tỷ Hl bia hàng năm, 4% để sản xuất rượu chưng cất và 2%dùng cho sản xuất giấm

Malt là một sản phẩm giàu chất dinh dưỡng được chế biến từ các loại hạt hòathảo, được cho nảy mầm và sấy ở điều kiện nhân tạo và độ ẩm nhất định Maltkhông chỉ là một thành phần chất lượng cho thực phẩm và đồ uống mà còn được sửdụng để sản xuất đồ uống có hàm lượng cồn thấp

Sản xuất malt là một hướng phát triển tiềm năng của ngành Rượu – Bia – Nướcgiải khát ở Việt Nam, mang lại nhiều lợi ích cho nền kinh tế quốc gia Tuy nhiên,điều kiện khí hậu ở Việt Nam không phù hợp cho việc trồng đại mạch, nên hầu hếtmalt cần cho sản xuất bia phải được nhập khẩu từ nước ngoài với chi phí nguyênliệu cao Để giảm thiểu chi phí nhập khẩu, việc xây dựng nhà sản xuất malt trở nên

rất cần thiết Chính vì vậy, đề tài của em là "Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng

với năng suất 1800kg sản phẩm/giờ" nhắm đáp ứng nhu cầu nguồn nguyên liệu

trong nước và cung cấp phát triển ngành công nghiệp thực phẩm tại Việt Nam

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Khi thiết kế nhà máy, việc lựa chọn địa điểm để xây dựng nhà máy đóng vai tròrất quan trọng, nó sẽ quyết định sự phát triển của nhà máy vì vậy, địa điểm xây dựngnhà máy phải phù hợp với quy hoạch chung về kinh tế của địa phương và dựa trên yêucầu của nhiều yếu tố Tôi quyết định chọn đặt nhà máy tại khu công nghiệp HòaKhánh, thành phố Đà Nẵng

1.1 Đặc điểm thiên nhiên

Đà Nẵng là một trong năm thành phố trực thuộc trung ương của Việt Nam, nằmtại vùng Duyên hải Nam Trung Bộ Đây là thành phố trung tâm và lớn nhất miềnTrung Việt Nam, đóng vai trò là hạt nhân quan trọng của Vùng kinh tế trọng điểmmiền Trung Đà Nẵng hiện là đô thị loại I, là thành phố trung tâm cấp vùng và cấpquốc gia

Về mặt địa lý, Đà Nẵng nằm ở trung độ của Việt Nam, có vị trí trọng yếu cả vềkinh tế – xã hội và quốc phòng – an ninh với vai trò là trung tâm công nghiệp, tàichính, du lịch, dịch vụ, văn hóa, giáo dục, y tế, khoa học, công nghệ, khởi nghiệp, đổimới sáng tạo của khu vực miền Trung – Tây Nguyên và cả nước; trung tâm tổ chứccác sự kiện tầm khu vực và quốc tế Đà Nẵng cũng là đô thị biển và đầu mối giaothông rất quan trọng về đường bộ, đường sắt, đường biển và đường hàng không [1] Hành lang kinh tế Đông – Tây giúp đẩy mạnh hợp tác kinh tế, thương mại, vănhóa, xã hội giữa các địa phương của bốn nước; giảm chi phí vận tải, giúp cho việc vậnchuyển hàng hóa và hành khách đạt hiệu quả cao hơn; góp phần xóa đói, giảm nghèo[2]

Thành phố Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độcao và ít biến động Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12

và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưngkhông đậm và không kéo dài Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,8°C Độ ẩmkhông khí trung bình là 83,4% Lượng mưa trung bình hàng năm là 2.153 mm; lượngmưa cao nhất vào các tháng 9, 10, 11, trung bình 465 mm/tháng; thấp nhất vào cáctháng 2, 3, 4, trung bình 27 mm/tháng [1]

Nhà máy được xây tại khu công nghiệp Hòa Khánh với những lí do sau:

- Khu công nghiệp Hòa Khánh có diện tích là 395,72 ha nằm gần dường quốc lộ,cách ga Đà Nẵng 9km, cảng Tiên Sa 20km, cách Sông Hàn 13km, sân bay 10km, cảngLiên Chiểu 5km [3]

- Tại đây có nguồn lao động lớn, đặc biệt là nguồn nhân lực dự bị còn đang ngồitrên ghế nhà trường, sẽ là nguồn nhân lực chất lượng và đầy tiềm năng trong tương lai.Hiện Đại học Đà Nẵng có các đơn vị thành viên: Đại học Bách Khoa; Đại học Kinh tế;Đại học Sư phạm; Đại học Ngoại ngữ; Đại học Sư phạm Kỹ thuật; Phân hiệu Đại học

Đà Nẵng tại Kon Tum; Khoa Công nghệ thông tin và Truyền thông; Viện Nghiên cứu

và Đào tạo Việt Anh Hơn 60.000 sinh viên (chính quy và không chính quy, đại học vàsau đại học), 1.600 cán bộ giảng dạy và phục vụ giảng dạy, thực hiện đào tạo 12chuyên ngành tiến sỹ, 20 chuyên ngành thạc sỹ, 70 chuyên ngành đại học, 20 chuyênngành cao đẳng và trung cấp chuyên nghiệp Với vai trò là những thế hệ tiếp nối,nguồn nhân lực này được tiếp cận, học hỏi và không ngừng trau dồi kiến thức lẫn kĩnăng để có thể phát triển và phục vụ trong hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong khu vực[4]

- Liên kết với các doanh nghiệp trong khu công nghiệp về vấn đề xử lý nước thải,

và nguồn cung cấp nước, để giảm chi phí đầu tư

Một lý do quan trọng là trung tâm cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy bia như:bia Huda, bia Sài Gòn, bia Heniken

1.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Vấn đề cung cấp nguyên liệu rất quan trọng, do điều kiện khí hậu nước ta khôngthích hợp để trồng đại mạch nên nguồn nguyên liệu chắc nhắn sẽ được nhập từ nướcngoài Nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy sẽ được nhập từ Úc và các nước Tây

Âu, để cung cấp đủ nguyên liệu đại mạch cho nhà máy sản xuất dễ dàng, liên tục vàtiết kiệm chi phí thì với hệ thống giao thông của thành phố cảng biển và sân bay lớnnên việc nhập khẩu và vận chuyển nguyên liệu từ các nước khác trên thế giới sẽ rất dễdàng, thuận tiện và nhanh chóng

1.3 Hệ thống giao thông

Giao thông vận tải là vấn đề đặc biệt quan trọng, là phương tiện dùng để vậnchuyển một khối lượng lớn nguyên vật liệu xây dựng, nguyên liệu sản xuất đảm bảoquá trình sản xuất được thuận lợi, tiết kiệm chi phí của nhà máy Khu công nghiệpHòa Khánh nằm gần quốc lộ 1A, hệ thống giao thông trong khu công nghiệp được xâydựng với chiều rộng làn đường 16.5m, đảm bảo cho hai làn để xe lưu thông, vậnchuyển nguyên liệu hàng hóa dễ dàng hơn Khu công nghiệp cũng không xa so vớicảng biển hay sân bay, vì vậy việc vận chuyển hết sức thuận lợi và nhanh chóng [4]

1.4 Hợp tác hóa

Khu công nghiệp có nhiều loại hình nhà máy khác nhau, việc hợp tác hóa giữa nhàmáy với các nhà máy như: nhà máy bao bì, nhà máy nhựa, nhà máy tinh bột (cung cấpnguyên liệu cho nhà máy sản xuất tinh bột, malt đại mạch và tinh bột là nguyên liệu

chính trong nhiều sản phẩm thực phẩm và đồ uống khác nhau)… sẽ mang lại lợinhuận lớn về mặt kinh tế, tạo sự phát triển bền vững

Việc hợp hóa sẽ tăng cường sử dụng chung những công trình cung cấp điện, nước,hơi, giao thông vận tải… đã được xây dựng sẵn phục vụ cho các dự án đầu tư sẽ có tácdụng giảm thời gian xây dựng, giảm vốn đầu tư

1.5 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp trong khu vực, trongnhà máy sẽ lắp đặt biến thế riêng để lấy mạng lưới cung cấp điện chung trong khu vực.Trong nhà máy điện sử dụng cho sản xuất vận hành thiết bị, chiếu sáng, dùng trongsinh hoạt hoặc dùng vào việc thắp sáng khuôn viên

Ngoài ra nhà máy còn lắp đặt máy phát điện dự phòng để phòng cho các tìnhhuống khẩn cấp để đảm bảo quá trình sản xuất liên tục

1.6 Nguồn cung cấp hơi

Hơi được dùng với nhiều mục đích khác nhau, tùy theo yêu cầu của từng côngđoạn sản xuất, do vậy nhà máy cần lắp đặt lò hơi với công suất hợp lí, phù hợp vớinăng suất để đảm bảo cho hoạt động của nhà máy để vừa kéo dài cho tuổi thọ lò hơivừa đảm bảo an toàn cho công nhân viên vận hành, hơi cấp là hơi bão hòa

1.7 Nguồn cung cấp nước và thoát nước

Nước đóng vai trò rất quan trọng đối với nhà máy, được dùng cho nhiều mục đíchkhác nhau như: nước sinh hoạt, dùng trong kỹ thuật, làm mát thiết bị, dùng cho nồihơi… do đó nguồn nước được lấy từ nước thành phố Ngoài ra để đảm bảo cho quátrình sản xuất liên tục, nhà máy cần lấy thêm nước từ giếng đào, nước sẽ được xử lí ở

hệ thống xử lí nước trước khi đưa vào sản xuất

Toàn bộ nước thải của nhà máy được cho qua hệ thống xử lí nước thải riêng củanhà máy rồi thoát cùng với hệ thống thoát nước thải của khu công nghiệp

1.8 Nguồn nhân lực

Đà Nẵng là một thành phố lớn, là “thành phố đáng sống” nên thu hút rất nhiềunguồn lao động từ các tỉnh như: Huế, Quảng Nam, Quảng Ngãi… , ngoài ra còn có cáctrường Đại Học, Cao Đẳng trên địa bàn thành phố mỗi năm đào tạo được hàng nghìn

kỹ sư Từ đó cho thấy nguồn nhân lực cho nhà máy sẽ rất dồi dào, từ công nhân chođến kỹ sư đảm bảo cho nhà máy vận hành một cách tốt nhất, năng suất nhất và đem lạihiệu quả kinh tế cao

1.9 Thị trường tiêu thụ

Thành phố Đà Nẵng là một thành phố lớn có địa lý thuận lợi, kinh tế ngày càngphát triển và đời sống người dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu tiêu dùng ngàycàng lớn, các cơ sở, chi nhánh sản xuất bia nổi tiếng được xây dựng khắp nơi – đó

chính là nguồn tiêu thụ đầu tiên của nhà máy sản xuất malt Thị trường tiêu thụ sẽđược mở rộng ra các tỉnh miền Trung và trong tương lại sẽ phát triển mạnh mẽ sẽ dầnđược mở rộng ra ở các tỉnh phía Nam và phía Bắc cung cấp nguyên liệu cho các nhàmáy sản xuất bia như nhà máy Bia Heniken (Đà Nẵng), nhà máy Bia Huda (Huế), nhàmáy Bia Habeco (Hà Nội), nhà máy Bia Sabeco (Sài Gòn), nhà máy sản xuất BiaDung Quất… bên cạnh đó, có thể xuất khẩu sang các nước nằm trong khu vực ĐôngNam Á như Malaysia, Lào, Campuchia…

Kết luận: Từ những tìm hiểu và phân tích về điều kiện thực tế như trên thì việc

xây dựng nhà máy sản xuất malt vàng năng suất 1800kg sản phẩm/giờ tại khu côngnghiệp Hòa Khánh là hoàn toàn hợp lí và kinh tế Các điều kiện trên cho phép giảmbớt chi phí rất nhiều mặt, đồng thời sự ra đời của nhà máy không chỉ góp phần giảiquyết công ăn việc làm cho người dân lao động của thành phố mà cả các tỉnh lân cận,góp phần phát triển kinh tế khu vực, tăng ngân sách nhà nước, đáp đứng nhu cầu củangười tiêu dùng

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

2.1 Tổng quan về nguyên liệu đại mạch

2.1.1 Nguồn gốc [5]

Đại mạch giống gieo trồng (Hordeum sativum – jessen), thuộc nhóm thực vật có hạt (Spermophhyta), phân nhóm bí tử (An – giospermae), lớp một lá mầm (monocotyledonae), họ lúa mỳ (Gramineae)

Họ lúa mỳ bao gồm rất nhiều loại và nhiều chi Trong chi đại mạch, ngoài loại

được thuần chủng và đưa vào gieo trồng (Hordeum sativum), còn có nhiều loại đan mạch hoang dại khác như H.murinum, H jubatum, H.bulosum,…

Trung Âu là vùng phát triển trồng đại mạch cao nhất từ 150 năm qua Ở đây có tất

cả các loại đại mạch mùa xuân hai hàng có lợi về mặt kinh tế cũng như có chất lượngcao

Đại mạch dùng cho sản xuất bia được trồng tại mọi quốc gia Châu Âu và đáp ứngcác yêu cầu cơ bản của công nghiệp bia Tuy nhiên, do sự khác biệt về khí hậu thời tiết

mà có những phương thức canh tác khác nhau

Những vùng trồng đại mạch lớn nhất là nước Úc xuất khẩu một lượng khá lớn,khoảng 4,8 triệu tấn đại mạch Vùng trồng đại mạch chủ yếu là các vùng ven biểnthuộc đông và nam nước Úc và phía sau các dải núi vùng cận nhiệt đới

2.1.2 Phân loại

Đại mạch gieo trồng là loại thực vật một năm Chúng được chia thành hai nhóm:đại mạch mùa đông (gieo hạt mùa đông, thu hoạch mùa hè) và đại mạch mùa xuân(gieo hạt mùa xuân, thu hoạch vào mùa thu) Chù kỳ sinh trưởng của đại mạch thôngthường là 100 – 120 ngày Kết thúc quá trình, cây sẽ trổ hoa và kết hạt Hoa đại mạchnằm ở phần trên cùng của cây, và kết thành bông Mỗi một bông bao gồm hai bộ phận:trục bông và gié Khác với cây lúa của nước ta, bông đại mạch chỉ có gié cấp một màkhông có gié cấp hai

Cả hai nhóm được chia thành nhiều giống khác nhau Căn cứ vào sự sắp xếp hạttrên bông đại mạch mà chia đại mạch thành 2 loại: loại 2 hàng và loại đa hàng

- Đại mạch đa hàng có hai loại: đại mạch 4 hàng và đại mạch 6 hành, loại này kíchthước không đồng đều bởi vì các hạt thiếu không gian để phát triển đầy đủ, các hạtmỏng và đầu hạt bị vẹo chủ yếu làm thức ăn cho gia súc và gia cầm

- Đại mạch 2 hàng loại đại mạch này to, đầy đặn, vỏ trấu có nếp nhăn đều, mỏng

Vì vỏ ít nên chứa không nhiều các hợp chất polyphenol và hợp chất đắng thích hợpmong muốn cho sản xuất malt và bia [55], [6]

Để có được malt có hình dạng và chất lượng đồng nhất, số hạt đại mạch trong một

mẻ cùng một giống càng nhiều càng tốt, do đó chỉ nên gieo trồng giống thuần chủng

và như thế mới sử dùng được hết ưu điểm của các giống Trong gieo trồng cần xácđịnh một số thông số về chất lượng sau [5]:

- Khả năng kháng côn trùng và bệnh tật

- Sức khỏe của thân cây

Hình 2.1 Bông lúa đại mạch hai hàng

- Khả năng hút chất dinh dưỡng cao

- Năng suất hạt cao

- Hình dạng và sư phân bố hạt đều, đẹp

- Tốc độ hút nước cao và độ nhạy nước thấp

- Hàm lượng chất chiết cao

- Hàm lượng nito thấp

- Năng lực nảy mầm cao

- Khả năng hình thành enzym cao

2.1.3 Cấu tạo hạt đại mạch

Xét theo quan điểm thực vật học thì hạt đại mạch là một loại hạt giống bìnhthường, giống như hạt của các loại quả Mỗi một hạt có hai phía: phía trong và phíangoài Phía trong hay còn gọi là phía bụng là phía quay về trục bông , còn phía ngoàihay còn gọi là phía lưng là phía bên kia của hạt Ở chính giữa phía trong dọc theo hạt

có một rãnh nhỏ gọi là đường gờ của hạt, còn phía ngoài của hạt có dáng cong hơn vàkhông có đường gờ [5]

 Cấu trúc bên ngoài

Trong quá trình phát triển, vỏ quả bị kéo dài trong bông lúa, bông lúa bị tách rờikhi đập lúa Tính chất của vỏ đươc đánh giá qua phần nhăn trên vỏ, nó đảm bảo độchắc của vỏ Ở mặt dưới gọi là vỏ bụng phần nhăn phía dưới là vùng tạo rễ, đây là đặcđiểm nhận dạng

 Cấu trúc bên trong

Hấu 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, những loại đại mạch đó không dùng

được trong công nghiệp sản xuất bia

Ở đại mạch hai hàng, vỏ trấu của hạt khá mỏng và mềm mại còn ở đại mạch đa

hàng thì vỏ trấu dày và thô hơn

Thành phần hóa học của vỏ trấu chủ yếu là xelluloza kết chặt lại nhờ chất khoáng

và linhin, trong đó có chứa một số chất ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia như

polyphenol, chất đắng và axit testinic

Dưới lớp vỏ trấu là lớp vỏ quả được cấu tạo từ ba lớp tế bào – cứ một lớp xếp

ngang thì tiếp đến là một lớp xếp dọc, với cấu trúc như vậy lớp vỏ quả sẽ rất dai và

bền vững

Lớp vỏ hạt có 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 ngoại

Hình 2.2 Cấu tạo của hạt đại mạch

Vỏ trấu là cấu tử chiếm nhiều nhất trọng lượng của vỏ Ở đại mạch hai hàng cóchất lượng cao, lương vỏ trấu chiếm khoảng 7 – 8 % trọng lượng chất khô của hạt, còn

ở đại mạch đa hàng chiếm 10 – 11%

Trọng lượng của vỏ chiếm từ 10,5 – 13% trọng lượng của hạt Đối với đại mạchmùa xuân con số đó thấp hơn khoảng 0,5 – 1% Kích thước hạt càng bé, tỷ lệ vỏ càngcao so với trọng lượng của khối hạt [6]

gồm hai lớp tế bào hình lăng kính, có thành dày, còn ở đại mạch đa hàng thì số lớp tếbào nhiều hơn Lớp aloron rất giàu protein, chất béo, đường, xenlluloza, pentozan,vitamin và chất tro Vì lớp aloron của đại mạch đa hàng dày hơn đại mạch hai hàngcho nên hàm lượng protein của chúng nhiều hơn

Cấu trúc của nội nhũ gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột,một ít protein, xelluloza, chất béo, tro và đường

2.1.3.3 Phôi

Phôi là phần sống của hạt Trọng lượng của phôi chỉ chiếm khoảng 2,5 – 5% sovới trọng lượng của hạt Vai trò của phôi có tầm quan trọng đặc biệt không những đốivới sự sống lưu truyền của cây mà ngay cả trong công nghiệp sản xuất bia Quá trìnhchế biến hạt đại mạch để trở thành hạt malt được đặt nền tảng trên sự nảy mầm củahạt, tức là sự phát triển của phôi Quá trình sinh học chủ yếu xảy ra là sự hoạt hóa vàtích lũy hoạt lực của hệ enzym trong hạt Nhờ có quá trình này, một số chất dinhdưỡng cao phân tử bị phân cắt thành sản phẩm thấp phân tử Một phần các chất thấpphân tử này được chuyển về phôi để nuôi cây con, phần còn lại tồn tại trong hạt để saunày 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 Tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ là ngù Ngù là một màng bán thấm: nó chỉcho phép các chất hòa tan từ nội nhũ thấm qua để chuyển về phôi và nước từ phía phôi

đi vào nội nhũ

Vỏ hạt chiếm một tỷ lệ khá lớn nhưng không có giá trị dinh dưỡng, đối với côngnghệ sản xuất bia vỏ hạt gây ảnh hưởng hai mặt: trong vỏ chứa các chất màu, các chấtđắng và chất chát nếu những chất này hòa tan vào dịch đường sẽ làm giảm chất lượngsản phẩm đây là mặt bất lợi Mặt lợi của lớp vỏ là nó đóng vai trò xây dựng màng lọctrong quá trình tách bã khỏi khối cháo, nội nhũ chiếm phần lớn trọng lượng của hạt.Hầu hết chất dinh dưỡng tập trung tại đây, là nguồn cung cấp chủ yếu chất hòa tan chodịch đường

Phôi chiếm tỷ lệ không đáng kể so với trọng lượng của hạt mặt khác trong quátrình chế biến, các thành phần trong phôi hòa tan rất ít vào dịch đường Như vậy đốivới công nghệ sản xuất bia, giá trị ding dưỡng của phôi hầu như không đáng kể, màvai trò to lớn của nó là ở chỗ đây là trạm hoạt hóa và là nhà máy sản xuất enzym, mànếu thiếu nó thì cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ

2.1.4 Thành phần hóa học của đại mạch

Thành phần hóa học của đại mạch rất phức tạp Nó phụ thuộc vào giống đại mạch,điều kiện đất đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác và điều kiện bảo quản Các chỉ số về thành

phần hóa học là nhân tố quyết định chất lượng của đại mạch để xem xét loại đại mạch

có đủ tiêu chuẩn để sản xuất malt hay bia hay không

2.1.4.1 Nước (thủy phần)

Thủy phần của đại mạch có ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và bảo quảnhạt Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt Hai quá trìnhnày là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô Thủy phần quá cao tạo điều kiệnthuận lợi cho vi sinh vật phát triển đặc biệt là các vi khuẩn hoại sinh, gây thối rửa chohạt

Đại mạch có thủy phần cao sẽ làm tăng chi phí vận tải Người ta xác định rằnghàm ẩm của đại mạch tăng 1% thì hiệu suất thu hồi chất chiết giảm 0,76% Hàm ẩm tối

đa cho phép khi đưa đại mạch vào bảo quản là 13%

2.1.4.2 Gluxit

Theo một trong các cách phân loại thì gluxit được chia thành bốn nhóm: mono-,di-, tri-, và polysaccharid

Monosaccharid trong đại mạch bao gồm glucoza, fructoza, và xiloza

Trong thành phần của disaccharid thì chủ yếu là saccharoza và maltoza

Còn thành phần chính của trisaccharid là đường rafinoza

Polysaccharid là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của hạt đạimạch Chúng bao gồm tinh bột, xelluloza, hemixelluloza, pentozan, amilan và các hợpchất dạng keo Ba cấu tử đầu tiên có ý nghĩa quan trọng nhất trong nghệ sản xuất bia

1 Tinh bột

Tinh bột là cấu tử chiếm vị trí số một về khối lượng cũng như về ý nghĩa đối vớicông nghệ sản xuất bia Hơn một nửa khối lượng chất khô của đại mạch là tinh bột.Trong một số trường hợp, nếu đại mạch là chủng giống có chất lượng cao thì con số cóthể lên tới 70%

Đối với công nghệ sản xuất malt và bia, tinh bột có hai chức nặng: là nguồn thức

ăn dự trữ cho phôi và là nguồn cũng cấp chất hòa tan cho dịch đường trước lúc lênmen Tinh bột được phân bố chủ yếu ở nội nhũ và một phần rất ít ở phôi

Tinh bột của đại mạch có các chỉ số lý học như sau: tỷ trọng 1,5 – 1,6, nhiệt lượngriêng 0,27 Kcal/kg.°C (calori là 17340 kJ/kg), dễ kết lắng trong nước

Tinh bột không tan trong nước lạnh và các dung môi hữu cơ trung tính Khi tiếpxúc với nước thì tinh bột sẽ hút nước và trương nở Ở nhiệt độ cao, nếu lượng nướckhông tương ứng với lượng tinh bột thì thể tích trương nở của tinh bột sẽ tăng lên rấtnhiều lần (60 – 100 lần) so với bình thường và độ nhớt của nó cũng tăng lên rất mạnh.Nhiệt độ mà tại đó, hệ số trương nở và độ nhớt của tinh bột đạt giá trị lớn nhất gọi là

điểm hồ hóa Với các loại tinh bột khác điểm hồ hóa của chúng cũng khác nhau: ngô

và đại mạch: 80°C, gạo: 75°C, khoai tây: 65°C,

Tính chất hồ hóa của tinh bột có ý nghĩa rất lớn trong công nghệ sản xuất bia, tinhbột đã được hồ hóa sẽ đường hóa nhanh hơn và triệt để hơn

Tinh bột bao gồm hai polysaccharid hợp thành: amyloza và amylopectin Khốilượng của amyloza chiếm khoảng 17 – 24%, còn của amylopectin từ 76 – 83% Haicấu tử này của tinh bột khác nhau về cấu tạo phân tử, tính chất lý học và tính chất hóahọc

Sự thủy phân tinh bột bởi enzym amylaza đóng một vai trò hết sức to lớn trongcông nghệ sản xuất malt và bia, vì đây là phản ứng có tính chất nền tảng để xây dựngnên cơ sở lý thuyết của quá trình ngâm, ươm mầm, sấy malt và đường hóa nguyênliệu

2 Xelluloza

Xelluloza của hạt đại mạch được phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu và chiếm khoảng20% chất khô của vỏ Do có cấu trúc đặc biệt nên xelluloza rất dai và rất khó bị phâncắt trong môi trường bình thường Xelluloza không tan trong nước, hầu như khôngthay đổi về thành phần và cấu trúc trong suốt tiến trình công nghệ sản xuất bia

Xelluloza đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình lọc dịch đường vì lớp

vỏ trấu là vật liệu tạo mạng lọc phụ lý tưởng

Quá trình phá vỡ thành tế bào bởi nhóm enzym sitaza gọi là sitoliza quá trình nàyđóng vai trò quan trọng ở giai đoạn ươm mầm vì đây là bước đột phá để các enzymkhác xâm nhập vào bên trong tế bào

4 Đường

Hàm lượng đường trong đại mạch rất nhỏ, 1,8 – 2% Các đường này là các sảnphẩm trao đổi chất được sử dụng khi hạt nảy mầm do đó sau khi thu hoạch, hạt đạimạch ở trạng thái nghỉ, chỉ có một lượng nhỏ các sản phẩm trao đổi chất, trong đó chủyếu là đường saccaroza và môt ít đường glucoza và fructoza [5]

5 Các hợp chất pectin và các chất dạng keo

Vì có bản chất là hydratcacbon cho nên khi bị thủy phân sẽ cho ta sản phẩm là cácđường đơn giản galactoza và xiloza

Trong các hợp chất pectin chiếm nhiều nhất về khối lượng phải kể đếnprotopectin Sự tồn tại của các hợp chất pectin và các chất dạng keo trong dịch đườngmang tính chất hai mặt Mặt tiêu cực là làm cho dịch có độ nhớt cao, khó lọc còn mặttích cực là tạo cho bia có vị đậm đà và tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt của sản phẩm.

2.1.4.3 Các hợp chất chứa nitơ [5]

Hàm lượng các hợp chất chứa nito trong đại mạch khoảng 9 – 11% so với lượngchất khô của hạt Tuy chiếm tỷ lệ thấp nhưng vai trò của chúng đối với công nghệ sảnxuất bia thì lại rất quan trọng vì ở chừng mực nào đó, chúng quyết định chất lượng củasản phẩm cuối cùng

Lượng chất chiết trong malt giảm đi 0,7 – 1% khi hàm lượng protein trong malttăng lên Hàm lượng protein trong malt cho phép tối đa là 11,5% tổng số chất khô Tuynhiên chỉ có 1/3 lượng protein này đi vào bia thành phẩm

Các hợp chất nito được chia làm hai nhóm: protein và các sản phẩm thủy phân

Glutelin: chiếm 30%, chỉ tang trong dung dịch kiềm loãng Hầu hết glutelin phân

bố trong lớp aloron Nó không bị thủy phân và bị thải ra ngoài theo bã hạt

Prolamin (hordein): chiếm 37% lượng protein của đại mạch, tan trong cồn 80° vàmột phần còn sót lại trong bã hạt

Globulin (edestin): chiếm 15%, tan trong dung dịch muối loãng và dung dịch hèm.Edestin gồm 4 cấu tử (α , β , γ , θ) trong đó β-globulin (có chứa lưu huỳnh) không kếttủa hoàn toàn, kể cả khi kéo dài thời gian sôi, gây đục bia

Albumin (leucosin): chiếm 11%, tan trong nước Khi đun sôi, kết tủa hoàn toàn.Hàm lượng protein của đại mạch giảm trong quá trình sản xuất malt và bia bởi chúng

bị phân hủy một phần do enzym tạo nên các sản phẩm protein thủy phân

2 Sản phẩm protein thủy phân

Sản phẩm protein thủy phân có đặc điểm nổi bật là hòa tan trong nước và kết tủakhi đun đôi Hầu hết các sản phẩm protein thủy phân có trong bia thành phẩm

Các đại diện tiêu biểu của nhóm sản phẩm thủy phân này là: albumoza, pepton,peptid, polypeptid, axit amin

- Albumoza và pepton có vai trò rất lớn trong việc tạo và giữ bọt, đồng thời làmtăng thêm vị đậm đà của bia Mặt trái của hai hợp chất này là hàm lượng cao, chúng sẽlàm giảm độ bền keo của bia vì chính chúng là tác nhân gây đục

- Peptid là hỗn hợp nhiều hợp chất mà phân tử của chúng ta cũng được tạo thành

từ các gốc axit amin nhưng số lượng ít hơn rất nhiều so với albumoza và pepton Căn

cứ vào số gốc axit amin hợp thành, chúng được chia ra: đi - , tri - , và polypeptid.Chúng dễ dàng hòa tan vào dịch đường để tạo thành dung dịch bền vững và tồn tạitrong bia như là một trong những thành phần dinh dưỡng

- Axit amin tự do tồn tại trong đại mạch với một lượng không nhiều chỉ chiếmkhoảng 0,1% so với lượng chất khô của hạt, tuy chiếm lượng rất nhỏ nhưng vai trò củaaxit amin trong công nghệ sản xuất bia rất lớn: là nguồn cung cấp nitơ cho nấm men,

là tác nhân chính tạo melonoid, tham gia tạo bọt và tồn tại trong bia như một hợp phầndinh dưỡng quan trọng

2.1.4.4 Các hợp chất không chứa nitơ

Trong nhóm này bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ không chứa nitơ và khiđược chiết ly bằng nước thì chúng hòa tan thành dung dịch Các đại diện tiêu biểutrong nhóm này là: polyphenol, chất đắng, fitin, axit hữu cơ, vitamin và chất khoáng

1 Polyphenol và chất đắng (tanin)

Polyphenol trong hạt đại mạch tập trung chủ yếu ở lớp vỏ, phần lớn những hợpchất hòa tan được và tồn tại trong bia đều là những chất dẫn xuất của catechin tức làchúng thuộc nhóm Flavonoid Những hợp chất thuộc nhóm này rất có lợi cho côngnghệ sản xuất bia là dễ dàng kết hợp với protein cao phân tử để tạo thành phức chất dễkết lắng, làm tăng độ bền keo của sản phẩm Mặt khác sự hòa tan của polyphenol vàodịch đường lại là nhân tố làm xấu đi hương và vị của bia

Chất chát và chất đắng trong đại mạch thuộc nhóm lipoid, là nguyên nhân gây ra

vị đắng khó chịu cho bia, hàm lượng của nó tăng theo độ dày vỏ trấu

Hầu hết chất đắng, chất chát, polyphenol và các chất màu của hạt được phân bốchủ yếu ở lớp vỏ, do đó người ta cố gắng loại bỏ một lượng lớn chất đắng trong quátrình sản xuất malt

2 Vitamin [5]

Là các nguyên tố dinh dưỡng, được tạo ra do cây trồng chứ không phải do sự traođổi chất của tế bào Chúng có chức năng riêng quan trọng cho quá trình trao đổi chấtcủa tế bào, do đó cần phải có đủ hàm lượng vitamin nếu thiếu hụt có thể dẫn đến bệnhtật

Đại mạch chứa chủ yếu các vitamin sau:

- B1 (thiamin): chủ yếu ở phần ngoài của hạt

- B2 (riboflavin)

- C (axit ascorbic): với số lượng ít

- E (tocophenol): trong chất béo của mầm

Các vitamin có cấu trúc phức tạp, trong quá trình bảo quản và chế biến chúng bịtổn thất nhiều

3 Fitin

Fitin là muối đồng thời của canxi và magie với axit anozit – phosphoric

C6H6O6(H2PO3)6 chúng tập trung chủ yếu ở vỏ và chiếm đến 0,9% chất khô (của vỏ).khi bị thủy phân sẽ tạo thành inozit và axit phosphoric

4 Chất khoáng

Trong đại mạch có chứa nhiều chất khoáng khác nhau như P2O5, SiO2, K2O, MgO,CaO, Na2O, SO32-, … Các chất khoáng của đại mạch đóng vai trò quan trọng trong quátrình sản xuất malt và bia, đặc biệt có ý nghĩa là nguyên tố phospho vì nó đóng vai tròchủ yếu trong việc hình thành hệ thống đệm của dịch đường

số còn lại hoặc tồn tại trong dịch đường hoặc bị thải ra ngoài theo bã malt

Trong hạt đại mạch, chứa một lượng enzym rất phong phú, chúng được phânthành hai nhóm chính: hydrolaza và decmolaza

1 Hydrolaza (nhóm enzym thủy phân)

Phụ thuộc vào cơ chất bị thủy phân, các enzym xúc tác được chia thành các phânnhóm: cacbohydraza, proteaza và esteraza

2 Decmolaza (enzym oxy hóa – khử)

Nhóm enzym decmolaza xúc tác phản ứng oxy hóa – khử của quá trình hô hấp vàphân giải yếm khí gluxit nghĩa là chúng tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chấtcủa tế bào Nhóm enzym này đóng vai trò quyết định trong việc hoạt hóa và phát triểncủa phôi ở giai đoạn ươm mầm Đại diện tiêu biểu trong nhóm enzym này làdehydraza, oxydaza và catalaza

2.1.5 Đánh giá chất lượng đại mạch

Chất lượng đại mạch được chọn ảnh hưởng đến chất lượng của malt và bia, do đó việc đánh giá chất lượng đại mạch rất quan trọng đối với người sản xuất malt và bia

 Chỉ tiêu cảm quan:

- Phân loại cỡ hạt: Loại 1: có kích thước > 2,8 mm

Loại 2: có kích thước từ 2,5 – 2,8 mm Loại 3: có kích thước từ 2,2 – 2,5 mm

- Phải có ít nhất 85% đại mạch đạt loại 1 và loại 2

- Tất cả các hạt phải thuộc một loại đại mạch đồng nhất, không lẫn đất cát, rơm

rác, và những loại hạt thuộc những loại khác

- Màu sắc và độ sáng: màu vàng nhạt, không có vết trên vỏ Ngược lại những hạt

còn hơi xanh là những hạt chưa chín hẳn, những hạt có hai đầu màu xám lànhững hạt đã bị mốc hay không còn khả năng nảy mầm

- Đại mạch tốt phải có mùi thơm của rạ tươi, khi cắn hạt thấy có mùi tinh bột và

hơi ngọt

- Độ ẩm: hạt phải là khô, khi thả nắm hạt từ tay hạt rơi xuống dễ dàng, nếu hạt

dính vào tay chứng tỏ hạt có độ ẩm cao

- Tính chất của vỏ: hạt có vỏ nhăn đều, vỏ mỏng chứng tỏ loại đại mạch tốt, giàu

chất chiết Hạt chưa đủ độ chín thường có vỏ dày và nhẵn

- Hình dáng và kích thước hạt: hạt phải to đều và đầy đặn [5], [7]

- Lực nảy mầm: là số hạt nảy mầm (tính ra %) sau ngày thứ ba của quá trình nảy

mầm trong điều kiện thí nghiệm, thường phải từ 80 – 85%

- Khả năng nảy mầm: là số hạt nảy mầm (tính ra %) sau ngày thứ năm của quá

trình nảy mầm trong điều kiện thí nghiệm, thường phải đạt từ 90 – 95% Đạimạch có chất lượng cao nếu có lực nảy mầm > 90% và khả năng nảy mầm >95% [7]

 Chỉ tiêu hóa học:

- Hàm lượng ẩm: w= 10 – 14,5%, nếu ẩm cao thì sẽ khó bảo quản, nhưng nếu ẩm

nhỏ hơn 10% thì hạt sẽ nhanh chóng mất khả năng nảy mầm

- Hàm lượng protein: 8 – 14% chất khô của hạt, protein cao thì tinh bột giảm và

do đó chất hòa tan thấp Ngược lại, nếu proteon < 8% khi chế biến bia sẽ ít bọt.Đại mạch có chất lượng cao nếu P= 9 – 11%

- Hàm lượng gluxit: thường chiếm từ 55 – 62% trọng lượng hạt

Muối trong nước còn làm ảnh hưởng đến những quá trình bên trong hạt và làmcản trở những quá trình biển đổi của enzym trong thời gian ngâm, đặt biệt là trong thời

kì hạt bắt đầu nảy mầm qua đó cho thấy ảnh hưởng của muối trong nước đến quá trìnhngâm hạt rất phức tạp, một số ảnh hưởng đến quá trình ngâm, song thực tế đã đượcchứng minh rằng nên dùng nước mềm, với môi trường axit yếu (pH = 6 – 7), riêngtrong bước đầu của quá trình ngâm – tức là bước rửa hạt nên dùng nước có độ cứngtạm thời cao [5]

Bảng 2.1 Bảng phân loại nước theo độ cứng [5]

Phân loại Giá trị độ cứng (mg đương lượng/l)

Để xây dựng nhà máy, việc đầu tiên là phải khảo sát nguồn nước Dù lấy từ nguồnnước sinh hoạt của thành phố hay nguồn nước ngầm từ các giếng khoang thì thànhphần và tính chất của chúng cũng rất ít khi đáp ứng hoàn toàn yêu cầu của nước để sảnxuất, như vậy ta phải tiến hành xử lý bao gồm: lắng trong và lọc, làm mềm nước, bổsung các thành phần cần thiết cho nước và cải tạo thành phần sinh học của nước [6]

2.2.2 Chất sát trùng

Trong quá trình ngâm hạt, ngoài nước rửa phải đảm bảo chỉ tiêu hóa học và sinhhọc, thì để đảm bảo hạt sạch và tiêu diệt được vi sinh vật cần phải sử dụng một số hóachất để sát trùng hạt Các chế phẩm thường dùng là: formalin, H2O2, KMnO4… Tuynhiên, khi sử dụng các chất sát trùng cần chọn những chất không gây ảnh hưởng xấuđến quá trình ươm mầm cũng như chất lượng malt thành phẩm

Nước vôi giúp cho quá trình rửa hạt nhanh, sạch hơn, làm tăng pH môi trường nênhòa tan nhiều hơn các hợp chất polyphenol và chất đắng trong vỏ hạt vào nước Nhưngphải chú ý rửa hạt kĩ nếu không vôi sẽ bám trên bề mặt hạt gây cản trở quá trình hôhấp và ảnh hưởng xấu đến quá trình ươm mầm

H2O2, KMnO4 ngoài việc sát trùng còn có tác dụng xúc tác các quá trình sinh hóaxảy ra trong khi ươm mầm

Trong quá trình rửa đại mạch, để sát trùng hạt sạch hơn người ta sử dụng H2O2 vớilượng dùng là 3 lít H2O2/ 1m3 nước

2.3 Tổng quan về các loại malt và sản phẩm malt vàng đại mạch

2.3.1 Tổng quan về các loại malt [8]

2.3.1.1 Malt vàng

Đặc điểm cảu malt vàng là có màu vàng sáng, hương vị ngọt nhẹ Là nguyên liệudùng để sản xuất các loại bia vàng, loại bia mà tính chất quan trọng nhất của chúng là

vị đắng dịu và mùi thơm đặc trưng, lại do hoa houblon quyết định

Chế độ sấy malt vàng được xem là một giải pháp để bảo quản, chống hư hỏng chosản phẩm Đặc điểm của quá trình sấy malt vàng là loại nhanh hàm ẩm của malt trong

khi nhiệt độ sấy còn ở khá thấp muốn đạt được điều này, phải tiến hành thông gió ởmức tối đa Giai đoạn giảm hàm ẩm từ 41 – 44% xuống còn 8 – 10% tiến hành trongkhi nhiệt độ tăng dần từ 45 – 50°C, còn giai đoạn giảm hàm ẩm xuống 4 – 3% thìnhiệt độ tăng dần đến tối đa là 75°C

2.3.1.2 Malt đen

Khác với malt vàng, malt đen có màu nâu sẫm và vị ngọt đậm, đặc trưng này đượcquyết định bơi sản phẩm malanoid tạo ra trong quá trình sấy malt Sự tạo thành hợpchất này có thể xảy ra ở vùng nhiệt độ 60 – 70°C hoặc thấp hơn những với tốc độkhông đáng kể mà chúng chủ yếu ở giai đoạn sấy kiệt malt, tức là ở vùng nhiệt độ 100– 105°C Quá trình thủy phân protein và tinh bột xảy ra mạnh ở vùng nhiệt độ 50 –70°C Từ những sản phẩm thủy phân của hai nhóm cơ chất này (đường và axit amin),khi quá trình sấy đang diễn biến ở nhiệt độ cao, chúng tham gia phản ứng để tạo rachất màu và chất thơm cho sản phẩm

1 Malt caramen

Nó được sử dụng trong sản xuất bia vàng với hàm lượng 2 – 5% nhằm tạo cho bia

có hương và vị đặc trưng, còn đối với bia đen 5 – 10% nhằm để tăng cường hương, vị

và màu của sản phẩm Malt caramen có thể sản xuất theo 2 phương pháp:

Từ malt tươi:

Malt tươi sau khi kết thúc ươm mầm đem vẫy thêm nước (12l/100kg) và cho tiếptục ươm thêm 2 ngày nữa nhằm thủy phân thêm tinh bột và protein Sau đó, malt tươiđược đưa vào sấy Khi nhiệt độ của lò sấy tăng dần lên 70 – 75°C thì giữ ở nhiệt độnày 40 – 45 phút Lúc đó trong hạt sẽ xảy ra quá trình thủy phân hạt rất mạnh và tạo ranhiều đường Tiếp theo tăng dần nhiệt độ lên 120 – 160°C Thời gian kéo dài 2 – 3 giờ

và sau đó malt được đưa đi làm nguội

Từ malt khô:

Lấy 1 ít malt khô và đổ ngập nước Nâng nhiệt độ của nước lê 70 – 75°C và duytrì nhiệt độ này trong vòng 1 giờ Sau đó malt được vớt ra, để ráo và đem nướng ởnhiệt độ 160°C

Hoặc có thể thực hiện phương án khác: Lấy malt khô cho ngâm vào nước trong 10giờ, hàm ẩm của nó sẽ đạt 60% Vớt malt ra để ráo nước Sấy malt bằng thiết bị sấythùng quay Nhiệt độ tăng dần lên 70°C và giữ ở nhiệt độ này trong 2 – 3 giờ Sau đónhiệt độ được tăng nhanh lên 170°C Thời gian nướng malt phụ thuộc vào yêu cầu vềmàu sắc và hương vị của sản phẩm

2 Malt cà phê

Malt cà phê có màu cà phê sẫm, có mùi giống cà phê Nó được sử dụng trong sảnxuất bia với hàm lượng 2 – 5% nhằm để tăng cường màu cho bia.

Malt cà phê được sản xuất từ malt khô thành phẩm bằng cách cho nướng trongthùng quay ở nhiệt độ 210 – 225°C Thời gian nướng phụ thuộc vào yêu cầu về màusắc của sản phẩm

3 Malt diastilin

Là loại malt chứa hoạt lực cao nhóm enzym diastaza và được sử dụng bổ sungtrong trường hợp malt nguyên liệu có khả năng đường hóa kem hoặc sử dụng nhiềunguyên liệu thay thế

Loại malt này được sản xuất từ hạt đại mạch chất lượng loại 2 có hàm lượngprotein cao, ươm mầm ở nhiệt độ thấp, kéo dài 10 ngày đêm Malt tươi được sấy ởnhiệt độ thấp hơn 50°C

4 Malt melanoid

Còn gọi là melan, là loại malt đen có mùi thơm rất mạnh, chứa nhiều melanoid

Nó được sử dụng trong sản xuất bia đen với hàm lượng 10 – 12% nhằm làm cho sảnphẩm mang vị ngọt đậm, hương vị đặc trưng và cải thiện khả năng tạo cũng như giữbọt cho bia

Melan được sản xuất từ đại mạch có hàm lượng protein cao Ươm mầm được tiếnhành ở nhiệt độ 22°C trong thời gian 1 ngày đêm Sau đó malt được vun thành đốngtrong 2 ngày đêm và nhiệt của khối hạt sẽ tăng đến 50°C Duy trì ươm mầm ở nhiệt độnày cho đến khi kết thúc (khoảng 24 – 36 giờ) Sau khi ươm xong malt được sấy theochế độ sấy malt đen

5 Malt proteolin

Đây là loại malt có chứa khoảng 2% axit lactic và được sử dụng trong sản xuất biavới hàm lượng 2,5% nhằm để làm tăng độ chua của khối nấu, tạo điều kiện thuận lợicho quá trình thủy phân

Để sản xuất malt này, người ta tiến hành như sau:

- Chuẩn bị canh trường vi sinh vật: lấy dịch đường lọc sạch rồi cấy vi khuẩn lacticvào (thường sử dụng Bacterium Delbrucckii) để nuôi Ngày thứ nhất nuôi ở nhiệt độ47°C, các ngày tiếp theo hạ xuống còn 42°C Ở nhiệt độ 47°C trong vòng 12 giờ hàmlượng axit lactic đã có thể tích lũy đến 1,5% so với khối lượng canh trường Toàn bộcanh trường (dịch đường đã lên men lactic) đem thanh trùng và làm nguội đến nhiệt độthường

- Chuẩn bị hỗn hợp: lấy malt tươi sau khi đã kết thúc quá trình ươm mầm theo chế

độ ươm mầm malt vàng đem ngâm trong canh trường đã chuẩn bị ở trên Thời gianngâm kéo dài cho đến khi malt hút được 2% axit lactic so với trọng lượng chất khô của

nó

- Sấy malt tươi theo chế độ sấy malt vàng

2.3.2 Giới thiệu về sản phẩm malt vàng đại mạch

Malt là sản phẩm được chế biến từ các hạt hòa thảo như: đại mạch, tiểu mạch,thóc, ngô,… cho nảy mầm trong điều kiện nhân tạo và sấy đến những độ ẩm nhất địnhvới những điều kiện bắt buộc

Malt đại mạch 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, dextrin bậc thấp,các axit amin, chất khoáng, vitamin và có nhiều hệ enzym phong phú chủ yếu làamylaza và proteaza

Malt có thể dùng để chế biến các loại thực phẩm có chất lượng cao như bột dinhdưỡng cho trẻ em, các loại đồ uống tổng hợp cho người già và phụ nữ có thai Dùnglàm tác nhân dịch hóa trong công nghệ sản xuất rượu cồn từ tinh bột, làm tác nhânđường 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

2.3.3 Đánh giá chất lượng malt đại mạch [5] [6]

Chất lượng của malt thành phẩm được đánh giá theo các chỉ tiêu sau: chỉ số cảmquan, chỉ số cơ học, và chỉ số hóa học

2.3.3.1 Chỉ số cảm quan

- Màu sắc: màu vàng sáng, vỏ có ánh Hình dáng và kích thước của hạt phải tươngứng với hạt của đại mạch ban đầu

- Vị và hương của malt phải đặc trưng cho từng loại khác nhau

- Độ sạch của malt là tỷ lệ các tạp chất, hạt vỡ, gãy, tỷ lệ cho phép là 0,5% hạtgãy, vỡ và 1% là các tạp chất khác

2.3.3.2 Chỉ số cơ học

- Khối lượng 1000 hạt nằm trong dao động khoảng 30 – 44g Sự khác giữa cácloại malt và hạt đại mạch ban đầu nói lên sự hao hụt do hô hấp và do rễ mọc quá dàikhi sản xuất malt

- Hình thái vết cắt: là mức độ trắng đục hoặc trắng trong của phần nội nhũ Đây làchỉ số rất quan trọng để xem xét tới mức độ nhuyễn, mức độ hồ hóa của nội nhũ trongthời gian ươm mầm Đối với malt vàng số hạt có độ trắng đục phải ít nhất là 94%

- Độ xốp: tương ứng với giá trị nghịch đảo của nó là độ cứng của malt, nó cho tabiết mức độ nhuyễn của malt, malt càng xốp thì càng nhuyễn

2.3.3.3 Chỉ số hóa học

- Độ ẩm: để tiết kiệm năng lượng, malt thành phẩm có độ ẩm khoảng từ 4 – 4,5%

- Thời gian đường hóa: đáng giá phản ứng enzym và mức độ nhuyễn của malt,thời gian đường hóa malt vàng dao động trong khoảng 10 – 20 phút

- Hàm lượng chất chiết quy định: hiệu suất chất chiết của malt vàng đại mạch đạtkhoảng 80 – 82% so với chất khô

- pH: pH của dịch chiết nằm trong khoảng 5,7 – 5,9 pH càng thấp thì độ hòa tancủa các chất càng tốt

- Nito hòa tan: đánh giá mức độ lượng protein hòa tan trong dịch đường

- Màu của dịch: sử dụng các loại malt cho dịch chiết sáng màu để sản xuất biavàng

- Kích thước bột nghiền: chỉ tiêu này cho biết độ nhuyễn của malt, độ lớn của bộtnghiền có ảnh hưởng đến hiệu suất nấu

- Protein tổng số: malt có nhiều protein thì chất chiết ít và là nguyên nhân gây đụckeo cho bia

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀNG

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất malt vàng

Đại mạch

Tạp chất Làm sạch

Loại III Phân loại

Nước

Chất sát trùng (H2O2)Rửa và ngâm

Khí nén

Ươm mầm Không khí điều hòa

Sấy malt

Mầm, rễTách mầm rễ

Bảo quản

Malt vàng