đồ án chuyên ngành athiết kế phân xưởng sản xuất bia chai vàng đạt năng suất 30 triệu lít năm

Tác dụng lợi tiểu của bia không làm cơ thể bị mất nước vốn là một trong bộ đi vào trạng thái chú ý linh hoạt hơn, do đó cải thiện trí nhớ, khả năng tập trung Bia có chứa xanthohumol, một

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Lớp: Kỹ thuật sinh học -K65 01

Hà Nội, 12/2023

LỜI MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ BIA 3

1.1 Lịch sử phát triển 3

1.2 Phân loại bia 4

1.3 Công dụng của bia 5

1.4 Nhu cầu tiêu thụ bia trên thị trường Việt Nam 6

CHƯƠNG NGUYÊN II LIỆU SẢN XUẤTBIA CHAI 8

CHƯƠNG III THUYẾT MINH QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA CHAI 14

3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 14

3.1.1 Làm sạch malt 14

3.1.2 Nghiền Malt 15

3.1.3 Nghiền gạo 16

3.2 Chuẩn bị dịch lên men 16

3.2.1 Quá trình hóa ( hồNồi cháo ) 16

3.2.2 Quá trình đường hóa ( Nồi malt ) 17

3.2.3 Quá trình lọc dịch đường 18

3.2.4 Quá trình nấu hoa bia 19

3.2.5 Lắng trong và làm lạnh nhanh 19

3.2.6 Sục khí 21

3.3 Quá trình lên men bia chai 21

3.4 Quá nh ho n tr à thiện sản phẩm à thu  v h i 23

3.4.1 Quá trình làm trong bia 23

3.4.2 Bão h a  CO2 24

3.4.3 Chit chai 24

3.4.4 Thanh ng 25 tr3.4.5 Dãn nh n chai 26 

CHƯƠNGIV:THIẾT BỊ 27

4.1 Cấu tạo của thiết bị lên men 27

4.2 Nguyên lí hoạt động 28

KẾT LUẬN & TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 30

LỜI MỞ ĐẦU

Trong các loại đ uống giải khát hiện nay bia rất được ưa chuộng, được phổ biến rộng rãi

Đan Mạch, Mỹ ngành công nghiệp sản xuất bia rất phát triển, sản lượng bia của Đức,

được xây dựng ở Việt Nam do một người chủ tư bản Pháp xây dựng ở Hà Nội năm 1890.Bia được sản xuất lúc đó nhằm đáp ứng nhu cầu của quân đội và kiều dân Pháp ở Việt

doanh bia đã có nhiều những thuận lợi và cơ hội phát triển Hiện nay các nhà máy bia đãxuất hiện ở hầu khắp các tỉnh trong cả nước, sản lượng của các nhà máy cũng ngày càng

xuất hiện ở nước ta như Tiger, Heineken Mức tiêu thụ bia bnh quân ở Việt Nam hiện

Thiết phân kếxưởng sản xuất bia chai vàng đạt năng suất 30 triệu lít/ năm ”

Em chọn đặt phân xưởng tại xã Tiền Phong, Mê Linh, Hà Nội Đây là một khu công

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ BIA

Xung quanh nó cũng có rất nhiều câu chuyện thú vị, người ta cho rằng trong một lần tnh

tự nhiên, bia đã được phát minh một cách độc lập giữa các nền văn minh trên toàn thế giới Và tương tự như rượu vang, bia đã được sản xuất khoảng 7.000 năm TCN ở vùng

Mở đầu cho thời đại của bia không thể bỏ qua người Sumeria, họ có đến 20 hãng sản xuất bia Ở thời điểm đó do không được lọc nên bia có màu đục, nên khi uống phải dùng ống hút Dần dần ngành nấu bia được phổ biến sang các nước lân cận trong vùng Lưỡng Hà Ở thời Trung cổ các tu viện được coi là nơi sản xuất bia hàng đầu, khi pha chế các tu sĩthường dùng nhiều loại thảo mộc khác nhau vào bia để cải thiện hương vị, giúp bảo quản

thường được sản xuấttronghộ gia nh Dần đ dần đến khoảng thế 14 và 15, từ kỷ việc sản

Vào cuối thế kỷ 19, trong các cuộc cách mạng công nghiệp, việc sản xuất bia nhỏ lẻ không còn đáng kể và được chuyển từ thủ công sang công nghiệp Đng thời sự ra đời và

một loại thức uống phổ biến được ưa thích nhất trên thế giới, ngành công nghiệp bia phát

giới nhưng phổ biến và được tiêu thụ nhiều nhất ở Anh Quốc Ale ngọt và đầy đặnhơn, có màu sắc từ vàng (gold) nhạt đến nâu sẫm tùy thuộc vào loại lúa sử dụng

nổi, tức là men được rải đều trên bề mặt của bia trong thùng lên men Và nhiệt độ

60-75°F)

● Bia Lager: Mới ra đời chừng vài trăm năm, nhưng loại bia có ngun gốc từ Trung

ale và lager

1.3 Công dụng của bia

Ngoài công dụng là loại thức uống dùng để giải khát và giải trí trong các buổi tiệc, th biacòn có nhiều ứng dụng khác mà có thể chưa biết Tiến sĩ y học Canada Jon Trevitic cho

Một số nghiên cứu cho thấy uống bia rượu ở mức vừa phải có thể giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch Ngoài ra, theo một bài báo nghiên cứu từ năm 2020, những người uống bia với lượng vừa phải có mật độ cholesterol lipoprotein –

40% Tác dụng lợi tiểu của bia không làm cơ thể bị mất nước vốn là một trong

bộ đi vào trạng thái chú ý linh hoạt hơn, do đó cải thiện trí nhớ, khả năng tập trung

Bia có chứa xanthohumol, một chất chống oxy hóa mạnh được biết là có đặc tính chống ung thư Nó ngăn chặn một phản ứng hóa học có thể dẫn đến sự phát triển

ra, hàm lượng nước cao trong bia giúp thải độc tố ra khỏi da, mang lại vẻ tươi sáng

Hình 1.2 Bia có nhiều công dụng khi sử dụng hợp lý

Nhờ những công dụng vô cùng tốt cho sức khỏe, cộng với việc là thức uống giảikhát trong những ngày hè nắng nóng, bia được rất nhiều người quan tâm và tiêu thụ

Tổng quan ngành bia Việt Nam những năm gần đây

Việt Nam xếp thứ 9 thế giới về lượng bia tiêuthụ vớihơn 3,8 triệu kilô lít trong năm2020, chiếm 2,2% toàn cầu(1 kilô lít tương đương 1.000 lít).

ở 3,8 triệu lít/năm, chiếm 2,2% thị trường thế giới Nhờ kết quả thống kê này, Việt Nam đã trở thành quốc gia đứng đầu toàn khu vực ASEAN, đứng thứ ba châu Á (sau Trung

Mức dự báo tăng trưởng này được kết luận là nhờ sự hi phục của du lịch – kinh tế sauCovid

Theo báo cáo của ACC, sản lượng ngành bia trong Q1/2023 tăng khoảng 27% so với cùng kỳ năm trước mặc dù giảm khoảng 15% sovới quý trước đó.

Những công ty chủ chốt thống lĩnh thị trường bao gm cả các thương hiệu trong nước và quốc tế như Heineken, Carlsberg, Sapporo Breweries, Tổng công ty Bia Rượu Nước giải

Hình 2.1 Hìnhảnh malt vàng

CHƯƠNG NGUYÊN II LIỆU SẢN XUẤTBIA CHAI

truyền thống trong sản xuất bia (có thể thay thế một phần bằng nguyên liệu khác – thế

trnh thuỷ phân nhằm tạo ra chất hoà tan chính của dịch đưa đi lên men Nếu trong sản

protein nhưng lại có hàm lượng cao vượt trội hơn và quan trọng nhất là tỷ lệ gluxit/protein

- Malt được sản xuất bằng cách cho hạt Đại Mạch nảy mầm Mục đích của quá trnh nảy

) có trong hạt Đại Mạch

Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo

tính năng cực kỳ đặc biệt như vậy, cho nên qua mấy thiên niên kỷ tn tại và phát triển của

Yêu cầu chất lượng của hoa houblon

sậm Mùi thơm đặc trưng, tạp chất < 3 % chất khô, tổng chất đắng >12 %, trọng lượng và

Các chế phẩm của hoa houblon

Trong quá trnh sản xuất bia, người ta thường dùng hoa Houblon dưới các dạng khác nhau

Yêu cầu đối với nước dùng sản đểxuất bia

trong quá trnh sản xuất phải được xử lí và kiểm tra chặt chẽ trước khi được đưa vào sửdụng

Hình 2.2 Hình ảnh nấm men Saccharomyces carlsbergensis Nguồn: Chungvisinh.com

Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, axit amin không thay thế, hàm

xuất bia

chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các

carlsbergensis)

Hầu hết các tế bào sau khi nảy chi thường đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi, hnh dạng chủ yếu

Ở nước ta nguyên liệu thay thế chủ yếu cho Malt là gạo V gạo là nguyên liệu rẻ, dễkiếm, dễ dàng chọn lựa và mua tại Việt Nam, sẽ giúp tiêu thụ sản lượng nông nghiệp

Hình 2.3 Hình ảnh nguyên liệu thay th: Gạo

CHƯƠNG III THUYẾTMINH QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA CHAI

3.1 Chuẩn bị nguyên liệu

rơi vào như lông chim, lá khô, các cành cây mục nát,

Để làm sạch malt, có thể sử dụng các loại thiết bị có cấu tạo rất khác nhau Một số được kết cấu và làm việc theo nguyên tắc máy đập và tách rễ, còn một số khác th bộ phận làm sạch là một trục quay, ép lênmột chi mềm, n h i đà  [4].

3.1.2 Nghiền Malt

Mục đích:

Có 3 phương pháp nghiềnmalt à l nghiền khô, nghiền ẩm v à nghiền ướta Nghiền khô: Là malt sau khi được m là sạch được đưa ào v máy nghiền

Ưu điểm:

Nhược điểm:

Ưu điểm:

Nhược điểm: Không khí xâm nhập vào tạo điều kiện cho các phản ứng oxi hóa không

c Nghiền ướt: Chia thành hai loại nghiền ướt có ngâm và không ngâm Với thiết bịnghiền ướt có ngâm, th malt sẽ được ngâm trong phễu chứa với nhiệt độ 30-50°C trong

Ưu điểm:

Nhược điểm:

- Ngâm không đều.

3.1.3 Nghiền gạo

phương pháp nghiền khô bằng máy nghiền búa là phương pháp đơn giản mà đạt được

Trước tiên đặt bao vào máng hứng Bật công tắc điện cho motor hoạt động Sau đó cho

điều chỉnh lưu lượng (nếu nguyên liệu vào nhiều quá sẽ kẹt máy gây cháy motor, nếu ít quá sẽ làm giảm năng suất nghiền) Trong suốt quá trnh nghiền cần chú ý kích thước bột nghiền đề điều chỉnh khe hở giữa hai trục để sản phẩm đạt kích thước yêu cầu Nguyên

Mục đích

trong 20% Malt lót để phân cắt các hợp chất cao phân tử có trong gạo, phá vỡ màng tế

bền của màng tế bào không giống nhau do đó đối với mỗi mẻ nguyên liệu phải có chế độ

Quy trình

Trộn bột gạo với 20% lượng bột malt ào nước 50°C, giữ ở nhiệt độ này v trong 10 phút.

Mục đích

Hầu hết các hợp chất của bột malt không tan trong nước Chỉ có những chất hoà tan mới

khác

các enzym hoạt động mạnh tại các nhiệt độ thích hợp Bởi vậy, quá trnh đường hóa được

Phương pháp đường hóa:

phương pháp cơ bản: Phương pháp đường hóa phân đoạn và phương pháp đường hóa toànkhối Điểm đặc trưng của phương pháp đường hóa phân đoạn là từng phần nhỏ riêng rẽ

Về phương pháp phân đoạn: Căn cứ vào số đoạn được phân ra, có các phương án đường hóa : nhất phân đoạn, nhị phân đoạn và tam phân đoạn Theo thứ tự thời gian thực hiện,

Về phương pháp toàn khối: có hai phương pháp là phương pháp tăng dần nhiệt độ và

nhiều trong sản xuất bia đen và bia vàng chất lượng hảo hạng hoặc bia vàng cóchất lượng

Quy trình:

proteaza hoạt động Kết thúc giai đoạn đun sôi cháo, bơm từ từ sang ni malt, chú ý

nhiệt độ này của khối cháo malt trong 15 phút Cấp nhiệt đun sôi khối cháo và bơm nốt

Việc điều chỉnh nhiệt độ để 3 loại enzyme này phát huy được khả năng xúc tác của chúng

Thực tế nghiên cứu và sản xuất cho thấy nhiệt độ thích hợp cho từng loại enzyme có trong

trưng của dịch đường hòa tan trong đó có chứa rất nhiều phân tử rắn nhỏ trong quá trnh lọc, các phân tử này sẽ tạo ra một lớp nguyên liệu lọc phụ làm cho dịch đường trong hơn Quy trình:

Nâng cánh khuấy, bắt đầu bật khuấy bơm dịch từ ni malt sang ni lọc, bật đèn quan sát

phút

Tiến hành rửa bã gián đoạn làm 3 lần, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C Sau khi thu hết dịch

đường trong bã còn 0,5 – 1˚Bx Thời gian rửa bã khoảng 60 phút Sau khi kết thúc lọc

Mục đích:

Để trích ly thành phần chính của hoa houblon vào dịch đường, chủ yếu là chất đắng, tinh

như sự gia tăng nng độ, độ axit, cường độ màu, sự tạo thành các chất khử, độ nhớt giảm xuống

Dịch đường sau khi lọc cùng với nước rửa bã hoà tan thường bị dục nhiều hay ít, trongdịch đường có chứa một số các chất keo không ổn định do các vi sinh vật hay các enzym hoạt động còn sót Nhờ quá trnh đun sôi này mà loại trừ các yếu tố bất lợi trên, nhờ thế

Quy trình:

- Gia nhiệt ni hoa để đun sôi dịch đường trước khi kết thúc lọc 20 phút, tổng thời gian

Mục đích:

Trong dịch đường sau khi đun sôi với hoa houblon có chứa các cặn ở dạng huyền phù và cặn từ hoa houblon Để có thể cấy giống nấm men cần thiết phải làm trong dịch, tách bỏ

Quy trình:

- Cặn nóng: Là phần cặn chủ yếusau quá trnh nấu.

hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ lên men, phù hợp với chủng nấm men sử dụng Việc làm lạnh nhanh phải diễn ra nhanh chóng và vô trùng để ngừng các phản ứng hóa học và giảm tối

3.2.6 Sục khí

Mục đích:

Nếu khí được cho vào phía dịch đường nóng sẽ rất thuận lợi để thanh trùng tuy nhiên

Quy trình:

không khí nén sục vào ống cấp dịch đường đi lên men Không khí được hút qua màng lọc, đi qua tháp rửa, qua hấp phụ bằng than hoạt tính, khử trùng, lọc xốp trước khi nạp vào dịch Không khí nén sau khi làm sạch và khử trùng được bổ sung xuôi theo chiều đườngống dẫn dịch đường vào thùng lên men với sự phối trộn của men sữa theo tỉ lệ 0.8% -

Mục đích

dịch đường thành bia Quá trnh lên men bao gm 2 giai đoạn: lên men chính, lên men

thành rượu etylic, CO2, glyxerin và các rượu bậc cao khác, axit hữu cơ, este… dưới tác

- Một số este đặc trưng được tạo thành do axit tác dụng với rượu à l m cho bia thơm

- Do tiến hành ở nhiệt độ thấp, thời gian kéo dài dẫn đến các chất hữu cơ, xác men, bã

Quy trình

Quá trình lên men chính

Thời kỳ 1 (khoảng 2 ngày đầu): Nấm men bắt đầu phát triển, biểu hiện bọt li ti bám thành

Thời kỳ 4 (các ngày còn lại): Cường độ lên men yếu dần: bọt giảm, tạo ra một lớp vàng

Thực hiện

Sau khi kết thúc quá trnh lên men chính ta cho tác nhân lạnh vào phần chứa tác nhân lạnh

đoạn này lượng nấm men còn lại rất ít, hoạt lực giảm mặt khác do nhiệt độ rất thấp nên

Yêu cầu kỹ thuật sau khi lên men phụ:

3.4.1 Quá trình làm trong bia

Mục đích: Bia sau khi lên men đã được làm trong tự nhiên (nhờ quá trnh lắng khi lên

men phụ) nhưng chưa đạt mức độ cần thiết Do đó, cần phải lọc tiếp để loại bỏ hoàn toàn cặn, kết tủa nhằm tăng độ bền của bia, tăng giá trị cảm quan, ổn định các thành phần cơ học Để có được một sản phẩm được người tiêu dùng chấp nhận cần làm trong bia, có nghĩa tách các thành phần cặn kết tủa và nấm men dư thừa ra khỏi bia tạo cho bia sản

Quy trình

Mục đích:

Tăng chất lượng cảm quan của bia, chống oxy hóa, chống kết lắng, tăng thời gian bảo

Quy trình:

giảm, do vậy trước khi chiết bia vào chai cần bổ sung hàm lượng CO tới mức yêu cầu.2

Tiến hành:

vào bia

3.4.3 Chit chai

nữa, để có hnh thức đẹp, bao b nhất là chai phải sạch, trong suốt, và được dán nhãn Một

- Sự oxy hóa

Trước khi thao tác chiết chai th phải rửa chai và kiểm tra chai sau khi rửa nhằm loại bỏ

đảm bảo:

- Chất lượng bia không bị ảnh hưởng: tránh sự nhiễm tạp vi sinh vật, sự xâm nhập O , sự2

3.4.4 Thanh trng

Mục đích:

trong bia Xử lí nhiệt nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật có trong sản phẩm của bia để

Thanh trùng nhanh

được nâng đến nhiệtđộ 68 - 72 C trong vòng 50 giây Sau đó được là lạnh m trở lại [5]

Quy trình

bia được đưa qua thiết bị thổi khí để làm khô các keo dán còn dính trên chai giúp công

CHƯƠNGIV:THIẾT BỊ

Nuôi cấy các vi sinh vật phần lớn được tiến hành trong các điều kiện tiệt trùng Độ tiệt trùng của quá trnh được đảm bảo bằng phương pháp tiệt trùng thiết bị lên men, các đường ống dẫn, cảm biến dụng cụ; nạp môi trường dinh dưỡng tiệt trùng và giống cấythuần chuẩn vào thiết bị lên men đã được tiệt trùng; không khí tiệt trùng để thông gió

Kim loại là vật liệu đa năng dùng để chế tạo nhiều loại thiết bị, trong đó có thiết bị lênmen cho các ngành sản xuất các sản phẩm lên men Các kim loại thông dụng trong công nghiệp sản xuất bia là thép không gỉ, thép thường CT3, đng, nhôm và nhiều loại hợp kimkhác Để chế tạo thiết bị lên men, kim loại có chất lượng cao nhất là thép không gỉ Thépthường CT3 có thể dùng để chế tạo thùng lên men, nhưng để tránh sự ăn mòn, gây cho bia có mùi tanh, phía trong của thùng phải phủ các vật liệu tráng như đã nói trên [2].ở

Chọn tank lên men là thiết bị thân trụ, đáy dạng hnh côn, ở giữa các đoạn thân Nắpphẳng được đặt ở tư thế đứng trên ba chân đỡ, bên ngoài có khoang lạnh để điều chỉnh nhiệt độ, thiết bị làm bằng thép CT3 không rỉ, có trang bị hệ thống sục khí, van nhiệt kế, kính quan sát.

Trong thiết bị này có bộ phận khuấy trộn, hệ phân tán khí vô trùng, hệ thống áo nước bên

được cấu tạo hai vỏ, giữa hai vỏ có hệ thống ống xoắn chứa tác nhân lạnh và lớp xốp đểbảo ôn.

Hình 4.2 Tank lên men thân trụ đáy côn

Nguồn: Công ty bia Hoàng Sâm

Tank lên men được làm vệ sinh trước khi bơm dịch vào Trước hết mở hệ thống làm lạnh,

được lắng trong được bơm vận chuyển qua thiết bị làm lạnh xuống nhiệt độ lên men 9 ±

lên men phụ Khi nng độ đường trong bia non đạt tiêu chuẩn lại tăng áp suất lên 1,4

men qua van xảmen Dịch bia được lọc sẽ được bơmqua đườnglọc bia đến thiết bị lọc.

Trong suốt quá trnh lên men bia, phải theo dõi sự thay đổi về nhiệt độ, áp suất, tốc độ lên