Là sinh viên ngành Kỹ thuật thực phẩm trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, trongchương trình học chúng em đã được các thầy cô giảng dạy những lý thuyết cơ bản và cậpnhật những kiến thức mới
LẬP LUẬN KINH TẾ
Tổng quan về sản phẩm bia
Bia là một loại đồ uống giải khát rất được ưa chuộng trên thế giới cũng như tại Việt Nam Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa Houblon, nước và nấm men Bia có hương vị ngọt nhẹ đặc trưng của malt, hương thơm và vị đắng dễ chịu của hoa houblon, vì vậy mà người ta rất dể dàng phân biệt nó với các loại đồ uống khác. Định nghĩa bia của Pháp: “Bia là một loại đồ uống thu được từ quá trình lên men dịch các chất chiết từ đại mạch nảy mầm, có bổ sung không quá 15% nguyên liệu đường khác và hoa houblon”. Định nghĩa bia của Đức: “Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men, không qua chưng cất và chỉ sử dụng đại mạch nảy mầm, hoa houblon, nấm men và nước”. Định nghĩa Bia của Việt Nam: “Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước”. Bia là loại nước giải khác có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và có độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng.
Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển nhu cầu tiêu thụ bia của con người càng tăng So với những loại nước giải khát khác, bia có chứa một lượng cồn thấp (3 – 8%), và nhờ có
CO2 trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót, bọt là đặc tính ưu việt của bia.
Tổng quan thị trường bia Việt Nam
1.2.1 Số liệu nhân khẩu học
- Hơn 91 triệu người tiêu dùng
- Tốc độ tăng dân số lớn hơn 1%/năm, ước tính 100 triệu người vào năm 2025.
- Độ tuổi trung bình của người dân là 27,8 tuổi so với 35,5 tuổi của Trung Quốc.
- 70% dân số nhỏ hơn 40 tuổi
- 31 triệu dân số nằm trong độ tuổi 20-40
- 35% dân số nhỏ hơn 20 tuổi
- Mỗi năm có thêm hơn 1 triệu dân số bước sang độ tuổi 18
Việt Nam đang trở thành một trong những thị trường tiêu dùng hấp dẫn nhất thế giới, trong đó có thị trường bia và là nước tiêu thụ bia nhiều nhất Đông Nam Á, và đứng thứ 3 khu vực châu Á – Thái Bình Dương (chỉ sau Nhật Bản và Trung Quốc).
Việt Nam được xem là thị trường bia tăng trưởng nhanh nhất thế giới Báo cáo của hãng Euromonitor International cho thấy, sự phát triển của tầng lớp trung lưu và giới trẻ đã khiến lượng tiêu thụ bia tại Việt Nam tăng gần 3 lần trong giai đoạn 2004-2018 Năm
2019, Việt Nam là nước tiêu thụ bia lớn thứ 3 tại khu vực châu Á xét về sản lượng, dù tổng dân số chỉ đứng thứ 15 thế giới với 96,2 triệu người Lượng tiêu thụ bia bình quân hộ gia đình tại Việt Nam đã tăng tới 30% trong giai đoạn 2013-2018, đạt 43 lít/hộ gia đình
Là thị trường bia tăng trưởng nhanh, nhưng từ ngày 1/1/2020, quy định xử phạt lái xe có nồng độ cồn đã khiến doanh số ngành bia Việt Nam giảm mạnh Nhiều quán nhậu hiện đã cung cấp cả dịch vụ lái xe ôm hay taxi giảm giá, thậm chí miễn phí về nhà cho khách nhậu nhằm cải thiện tình hình Dù vậy, doanh số ngành bia vẫn tuột dốc thê thảm.
1.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam
Việt Nam là một nước Đông Nam Á, vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, bia là thứ đồ uống có độ cồn nhẹ, có giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan cao có tác dụng giải khát nên bia rất được ưa chuộng ở Việt Nam Trong khi thị trường tiêu thụ bia ở nhiều quốc gia trên Thế giới đã đạt đến điểm bão hòa thì thị trường bia Việt Nam vẫn liên tục tăng trưởng nhanh, thuộc tốp đầu Thế giới Chính vì vậy mà ngành bia Việt Nam đã không ngừng tăng mạnh về sản lượng cũng như chất lượng bia để đáp ứng nhu cầu sử dụng của thị trường trong và ngoài nước
Theo báo cáo của thị trường bia Việt Nam năm 2019 sản lượng sản xuất bia Việt Nam đạt hơn 5 tỷ lít, tăng 22,9% so với cùng kì năm 2018 Tiêu thụ đạt hơn 4 tỷ lít (tăng 29.1% so với cùng kỳ năm trước) Doanh thu thị trường bia đạt hơn 65 tỷ đồng (tăng 0.5% so với cùng kỳ năm trước) Về chủng loại tiêu thụ, tiêu thụ bia đóng lon chiếm 66.8% tổng tiêu thụ bia tại Việt Nam, tiếp theo là bia đóng chai 29.9%; bia hơi 3.1% và chiếm 1 thị phần khiêm tốn là bia tươi 0.1%
Về nhập khẩu, sản lượng bia nhập khẩu đạt hơn 37 triệu lít (tăng trưởng 8.9% so với cùng kỳ năm 2018), 3 nguồn cung ứng bia chính của Việt Nam là Hà Lan (25%), Mexico (17%) và Bỉ (16%) So với lượng tiêu thụ bia tại Việt Nam, nhập khẩu bia vào Việt Nam chiếm tỷ trọng khá nhỏ Doanh nghiệp nội địa và FDI chiếm lĩnh thị trường bia trong nước, với ưu thế giá bia rẻ, hợp khẩu vị của đông đảo bộ phận khách hàng
Biểu đồ 1.1: Tình hình sản xuất, tiêu thụ bia 2010 - 2019
Thị trường bia của Việt Nam được thống trị bởi nhóm “big 4”, bao gồm Sabeco,Habeco, Carlsberg Việt Nam (chủ yếu đến từ Nhà máy Bia Huế, nằm ở miền Trung) vàCông ty TNHH Bia Heineken Việt Nam
Với Sabeco, Habeco và Carlsberg là các công ty hàng đầu lần lượt tại các khu vực miền Nam, miền Bắc và miền Trung Trong khi đó, Heineken có sự hiện diện mạnh mẽ tại miền Nam
Dựa theo thông tin công bố từ các công ty này, ước tính rằng nhóm 4 ông lớn chiếm khoảng 90% tổng sản lượng bia trong năm 2019 Phần còn lại của thị trường thuộc về các công ty nước ngoài như Sapporo và AB InBev, cũng như các công ty bia nhỏ trong nước như Masan (bia Sư tử trắng). Điều tra khảo sát quốc gia về sử dụng rượu bia ở Việt Nam do PGS.TS Lưu Bích Ngọc - PGS.TS Nguyễn Thị Thiềng thuộc viện Dân số và các Vấn đề Xã hôi thực hiện vào năm 2015 ở 12 tỉnh và thành phố đại diện cho 6 vùng kinh tế - xã hội với tổng mẫu điều tra là 5.200 hộ gia đình Kết quả điều tra cho thấy gần 60% tổng số người được điều tra cho biết họ hiện đang sử dụng rượu bia, trong đó tỷ lệ tương ứng ở nam giới và phụ nữ là 86,8% và 31,6% Trong số những người hiện đang sử dụng rượu bia, có tới 80% sử dụng rượu nấu thủ công (85,6% ở nam giới và 51,5% ở phụ nữ).
Theo thống kê của Tổng cục Dân số - Bộ Y tế, năm 2010 có 70% nam và 6% nữ giới trên 15 tuổi có uống rượu, bia thì đến năm 2015 tỷ lệ này đã tăng lên tương ứng là 80,3% ở nam giới và 11,6% ở nữ giới Nếu quy đổi rượu, bia ra lít cồn nguyên chất thì mức tiêu thụ bình quân đầu người Việt Nam (trên 15 tuổi) hằng năm theo số liệu ước tính năm 2016 của Tổ chức Y tế thế giới là 8,3 lít, xếp ở vị trí 64/194 nước, trong khi mức tiêu thụ trên toàn cầu tăng không đáng kể Nếu tính riêng nam giới trên 15 tuổi có sử dụng rượu, bia thì trung bình một nam giới Việt Nam tiêu thụ 27,4 lít cồn nguyên chất vào năm 2010, xếp thứ hai trong các nước Đông Nam Á và thứ 29 trên thế giới Việt Nam còn là nước tiêu thụ bia cao nhất Đông Nam Á và thứ 3 Châu Á sau Nhật Bản, Trung Quốc
Bỏ qua tác hại của rượu bia và đồ uống có cồn nói chung, qua các số liệu nêu trên ta nhận thấy thị trường tiêu thụ các sản phẩm này ở Việt Nam là rất lớn Tuy nhiên theo nhiều điều tra cho thấy người tiêu dùng nói chung, đặc biệt ở các vùng nông thôn thường tin dung rượu lên men và chưng cất thủ công thay vì rượu nấu theo quy mô công nghiệp những loại rượu này đặc điểm chung là phần lớn nguyên liệu xuất xứ rõ ràng, quy trình sản xuất không được kiểm soát kỹ càng khiến rượu sau khi chưng cất lẫn nhiều tạp chất độc hại, chưa kể đến nhiều loại rượu chỉ được pha chế trực tiếp từ cồn công nghiệp còn lẫn methanol có thể gây ngộ độc dẫn đến tử vong đối với người uống phải Trong số những người hiện đang sử dụng rượu bia, số người chỉ uống rượu bia có nhãn mác chiếm 21,5%, số người chỉ uống rượu bia không nhãn mác chiếm 29,6% và số người uống cả hai loại rượu bia có nhãn mác và không có nhãn mác là 49,8% Phân tích theo tỉnh cho thấy sự khác biệt tương đối lớn trong sử dụng rượu bia có nhãn mác với rượu bia không có nhãn mác
H nh 1.1: Thị phần sản lượng bia Việt Nam năm 2019
Biểu đồ 1.2: Tổng lượng bia tiêu thụ (Triệu lít) và tính theo đầu người (lít) tại Việt Nam
Trong một báo cáo vừa phát hành gần đây, Công ty chứng khoán Bản Việt (VCSC) ước tính, thị trường bia Việt Nam có quy mô 4,2 tỷ lít tiêu thụ trong năm 2018 với giả định mức tăng trưởng 5% trong năm 2018 so với sản lượng thực tế năm 2017 là 4 tỷ lít.
Con số này đưa lượng tiêu thụ bia đầu người của Việt Nam đạt 43 lít, cao hơn nhiều so với các quốc gia lân cận có thu nhập cao hơn như Thái Lan, Đài Loan và Singapore, dù vẫn thấp hơn Nhật Bản.
Cặn nóng quá trình tạo kết tủa không thuận nghịch, khi nhiệt độ cao thì hình thành kết tủa protein và polyphenol không tan được nếu hạ nhiệt độ loại bỏ bằng lắng xoáy
- Tách cặn nấm men và một lượng vi sinh vật bao gồm nấm men vẫn còn tồn tại sau quá trình tàng trữ có khả năng làm đục bia;
- Loại bỏ các phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol, polysaccarit và protein ít tan, nhờ đó làm bia ổn định hơn;
- Tạo độ trong lóng lánh cho bia.
NGUYÊN LIỆU
LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Thuyết minh dây truyền sản xuất
4.1 Lập kế hoạch sản xuất
Nhà máy được thiết kế với năng suất 30 triệu lít/năm, thông tin sản phẩm bao gồm:
- Bia chai: năng suất 30 triệu lít/năm, nồng độ dịch đường 11 Bx, sử dụng 15% gạo thay 0 thế cho malt đại mạch.
Kế hoạch sản xuất cần phải phù hợp với đặc tính của từng loại sản phẩm và điều kiện thời tiết mỗi giai đoạn trong năm sao cho cân đối sản xuất và không để xảy ra tình trạng dư thừa hoặc thiếu sản phẩm cung cấp cho thị trường tiêu thụ
Do nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, ở miền Bắc khí hậu có 4 mùa rất khác nhau vì vậy mà nhu cầu tiêu thụ bia các mùa cũng khác nhau Mùa hè do thời tiết nóng nực nên nhu cầu sử dụng bia cao, trong khi mùa đông do thời tiết lạnh nhu cầu về bia giảm Do đó nhà máy phải có kế hoạch sản xuất một cách hợp lý để lượng bia sản xuất ra tiêu thụ hết tránh lãng phí
Dựa vào đó nhà máy lên kế hoạch sản xuất cụ thể như sau:
Bảng 3.1 Kế hoạch sản xuất các sản phẩm
Quý I II III IV C năm
Mỗi năm nhà máy sản xuất trong 300 ngày, mỗi quý sản xuất 75 ngày Những ngày còn lại để vệ sinh máy móc nhà xưởng, bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị
Năng suất quý lớn nhất là 9 triệu lít bia chai Nếu mỗi ngày nấu tối đa 4 mẻ thì năng suất của một mẻ là:
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG SẢN PHẨM
Lập kế hoạch sản xuất
Nhà máy được thiết kế với năng suất 30 triệu lít/năm, thông tin sản phẩm bao gồm:
- Bia chai: năng suất 30 triệu lít/năm, nồng độ dịch đường 11 Bx, sử dụng 15% gạo thay 0 thế cho malt đại mạch.
Kế hoạch sản xuất cần phải phù hợp với đặc tính của từng loại sản phẩm và điều kiện thời tiết mỗi giai đoạn trong năm sao cho cân đối sản xuất và không để xảy ra tình trạng dư thừa hoặc thiếu sản phẩm cung cấp cho thị trường tiêu thụ
Do nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, ở miền Bắc khí hậu có 4 mùa rất khác nhau vì vậy mà nhu cầu tiêu thụ bia các mùa cũng khác nhau Mùa hè do thời tiết nóng nực nên nhu cầu sử dụng bia cao, trong khi mùa đông do thời tiết lạnh nhu cầu về bia giảm Do đó nhà máy phải có kế hoạch sản xuất một cách hợp lý để lượng bia sản xuất ra tiêu thụ hết tránh lãng phí
Dựa vào đó nhà máy lên kế hoạch sản xuất cụ thể như sau:
Bảng 3.1 Kế hoạch sản xuất các sản phẩm
Quý I II III IV C năm
Mỗi năm nhà máy sản xuất trong 300 ngày, mỗi quý sản xuất 75 ngày Những ngày còn lại để vệ sinh máy móc nhà xưởng, bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị
Năng suất quý lớn nhất là 9 triệu lít bia chai Nếu mỗi ngày nấu tối đa 4 mẻ thì năng suất của một mẻ là:
Tính toán cân bằng sản phẩm
Các dữ liệu ban đầu của nguyên liệu được thể hiện ở bảng 3.2 và 3.3 như sau:
Bảng 3.2 Chỉ tiêu đầu vào của malt và gạo
Chỉ tiêu Malt Gạo Độ ẩm (%) 7 13 Độ hòa tan (%)
>80% (76% vì hao hụt chất khô ko tách được trong bã nên lấy )
Bảng 3.3 Tổn thất qua các giai đoạn
Công đoạn Tổn thất Nguyên nhân
Làm sạch 0,5% so với nguyên liệu Khi sàng, nếu lấy từ xilo ra Định lượng 0,5% so với nguyên liệu Dính lại cân
Nghiền 0,5% so với nguyên liệu Dính lần đầu tiên
Nấu, đường hóa, lọc 1,5% chất hòa tan
Vì hiệu suất chiết ko phải 100%, ko chiết ra đc ở lại trong bã
Nấu hoa 6% lượng dịch do bay hơi nước
Do nước bay hơi, ống thoát hơi hệ tiết kiệm nhiệt thu hơi từ nồi hoa nếu ko có ống này thì bay mất đi luôn
Lắng xoáy và làm lạnh nhanh 3% so với lượng dịch Do cặn lắng xuống, và nước đi theo cặn
Lên men chính và phụ 4% so với lượng dịch Xả cặn lắng men, dính thiết bị, trào, CO2 bay đi
Lọc bia 1% lượng dịch Cặn
Quá trình bão hòa CO2 0,5% so với lượng dịch
Quá trình chiết, thanh trùng
Bia chai: 2% so với lượng dịch Bia hơi: 1% so với lượng dịch chiết chai ko đạt hiệu suất chiết, thanh trùng (chai vỡ)
Tính cân bằng sản phẩm cho 100 lít bia chai
4.2.1 Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn
- Quá trình chiết tổn thất 2% Lượng bia đã bão hòa CO là:2
- Quá trình bão hòa CO tổn thất 0,5% Lượng bia sau lọc là:2
- Quá trình lọc bia tổn thất 1% Lượng bia trước lọc là:
- Quá trình lên men tổn thất 4% Lượng dịch đưa vào lên men là:
- Quá trình lắng và làm lạnh nhanh tổn hao chung là 3% Lượng dịch trước khi đưa vào làm lạnh là:
- Khi làm lạnh từ 100ºC xuống 20ºC thể tích dịch đường co 6% Thể tích dịch đường ở 100ºC trước khi lắng và làm lạnh là:
- Dịch đường 11% ở 20ºC có khối lượng riêng d20/20 = 1,044 kg/l, khối lượng dịch đường sau quá trình đun hoa ở 20ºC là:
- Trong quá trình đun hoa, coi lượng chất khô trích ly ra từ hoa bằng lượng chất khô tổn thất Lượng chất chiết có trong dịch đường 11% là:
- Quá trình nấu, đường hóa, lọc tổn thất chất chiết là 1,5% Lượng chất chiết cần thiết là:
12,77 1−0,015 = 12,97 (kg) 4.2.2 Tính lượng nguyên liệu chính
- Gọi lượng malt đại mạch dùng để sản xuất ra 100 lít bia là M (kg)
- Lượng chất chiết thu được từ M (kg) malt đại mạch (với độ ẩm 7%, độ hòa tan 76% và tổn hao trong quá trình nghiền là 0,5%, làm sạch là 0,5%, định lượng là 0,5%) là:
- Lượng chất chiết thu được từ gạo (với độ ẩm 13%, độ hòa tan 85% và tổn hao nghiền 0,5%, làm sạch là 0,5%, định lượng là 0,5%) là:
- Tổng lượng chất chiết là:
0,696M + 0,129M = 13,25Suy ra lượng malt đại mạch cần dùng là: M = 16,06 (kg)
Lượng gạo cần dùng là: 0,15
- Lượng malt đại mạch đem nấu là 16,06 (kg) với lượng chất khô không hòa tan là 24%, độ ẩm 7% và tổn thất trong quá trình nghiền là 0,5%, làm sạch là 0,5%, định lượng là 0,5% Suy ra lượng bã khô trong malt đại mạch là:
- Bã có hàm ẩm 30% vậy khối lượng bã malt đại mạch ướt là:
- Lượng gạo đem nấu là 2,83 (kg) với lượng chất khô không hòa tan là 15%, độ ẩm 13% và tổn thất trong quá trình nghiền là 0,5%, làm sạch là 0,5%, định lượng là 0,5% Suy ra lượng bã khô trong gạo là:
- Bã có hàm ẩm 30% vậy khối lượng bã gạo ướt là:
1 0,3− = 0,51 (kg) Tổng lượng bã khô là: 3,53 + 0,36 = 3,89 (kg)
Tổng lượng bã ướt là: 5,04 + 0,51 = 5,55 (kg)
Lượng nước trong bã là: 5,55 – 3,89 = 1,66 (kg)
4.2.4 Tính lượng nước nấu và rửa bã
- Lượng nước cho hồ hóa
Nồi hồ hóa sử dụng malt lót bằng 5% lượng gạo Suy ra tổng lượng bột cho vào nồi hồ hóa là:
Tỉ lệ phối trộn: bột/nước = 1/4
Lượng nước cho vào nồi hồ hóa là:
2,93 × 4 = 11,72 (kg) Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hóa là:
2,93 + 11,72 = 14,65 (kg) Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu:
Tổng lượng nước có trong nồi hồ hóa:
11,72 + 0,37 = 12,09 (kg) Trong quá trình hồ hóa lượng nước bay hơi khoảng 5% Lượng nước mất đi trong quá trình hồ hóa là:
12,09 × 0,05 = 0,60 (kg) Khối lượng dịch cháo còn lại là:
- Lượng nước dùng cho đường hóa
Lượng malt cho vào nồi đường hóa là:
Tỉ lệ phối trộn bột trong nồi malt là bột/nước = 1/4
Lượng nước cho vào nồi đường hóa là:
15,68 × 4 = 62,72 (kg) Tổng lượng dịch bột có trong nồi đường hóa là:
15,68 + 62,72 = 78,40 (kg)Lượng nước có sẵn trong malt là:
(16,06 – 0,14) × 0,07 × (1 – 0,005) = 1,10 (kg) 3 Khi chuyển toàn bộ dịch cháo sang nồi đường hóa tổng khối lượng dịch là:
14,05 + 78,40 = 92,45 (kg) Tổng lượng nước trong nồi đường hóa là:
62,72 + 1,10 + (12,09 – 0,60) = 75,31 (kg) Trong quá trình đường hóa lượng nước bay hơi khoảng 2%:
75,31 × 0,02 = 1,51 (kg) Lượng nước còn lại trong dịch sau đường hóa là:
75,31 – 1,51 = 73,80 (kg) Lượng dịch còn lại để sang thùng lọc là:
- Lượng nước cho rửa bã
Lượng dịch đường sau đun hoa là: 116,13 (kg)
Lượng nước có trong dịch đường 11ºBx sau đun hoa là:
Khi đun hoa tổn thất 6% thể tích dịch do bay hơi nước, lượng nước trong dịch đường trước đun hoa là:
1 0,06− = 109,95 (kg) Lượng nước có trong bã là: 1,66 (kg)
Lượng nước còn lại sau khi đường hóa là: 73,80 (kg)
Mà ta có: Vnước trong dịch sau đường hóa + Vnước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch trước đun hoa
Vnước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch trước đun hoa - Vnước trong dịch sau đường hóa
Dịch lọc ban đầu là: 90,94 – 5,55 = 85,39 (kg)
Tổng lượng dịch lọc sau là: 85,39 + 37,81 = 123,20 (kg)
- Tính cặn lắng ở thùng lắng xoáy
Cứ 100 kg nguyên liệu cho 1,75 kg cặn, độ ẩm 80%
Nguyên liệu để sản xuất 100 lít bia chai là: 16,06 + 2,83 = 18,89 (kg)
Suy ra lượng cặn lắng sẽ là:
100×(1−0,8) =1,65 (kg) 4.2.5 Tính lượng chế phẩm hoa
Bia chai có độ đắng 18 BU hay hàm lượng α – axit đắng là 18 mg/l
Lượng axit đắng ban đầu tương ứng với 111,24 lít sau đun hoa là:
- Nhà máy sử dụng 3 loại chế phẩm hoa là cao hoa, hoa viên đắng và hoa viên thơm với tỉ lệ là 6:2:2
Gọi lượng cao hoa sử dụng là x (mg) thì lượng hoa viên đắng là x
3 (mg); lượng hoa viên thơm là x 3 (mg).
Cao hoa có hàm lượng chất đắng 30%, hiệu suất trích ly 30% nên lượng chất đắng từ cao hoa là 0,3×0,3×x
Hoa viên đắng có hàm lượng chất đắng 15%, hiệu suất trích ly 30% nên lượng chất đắng từ hoa viên đắng là 0,15×0,3×x
3 Hoa viên thơm có hàm lượng chất đắng 5%, hiệu suất trích ly 30% nên lượng chất đắng từ hoa viên thơm là 0,05×0,3×x
3 Cân bằng phương trình tổng lượng chất đắng:
Vậy lượng cao hoa cần sử dụng là 18,20 g; lượng hoa viên đắng cần sử dụng là 6,07g; lượng hoa viên thơm cần sử dụng là 6,07 g.
Bã hoa: bã hoa có độ ẩm 85% thì lượng bã hoa là:
- Lượng men giống tiếp vào trước khi lên men chính (bằng 10% so với lượng dịch lên men) là:
- Lượng men sữa tiếp vào trước khi lên men chính (bằng 1% so với lượng dịch lên men) là:
342g 18g 184g 176g Lượng dịch trước lên men: 107,91 (l), độ đường 11˚Bx có d20
20 = 1,044 kg/l Khối lượng dịch đường trước lên men là:
107,91 × 1,044 = 112,66 (kg) Khối lượng chất chiết trong dịch đường trước lên men:
112,66 × 0,11 = 12,39 (kg) Quy về đường maltose, trong giai đoạn lên men chính coi 55% lượng chất chiết được chuyển hoá, lượng CO tạo thành là: 2
342= 3,51(kg) Lượng CO hoà tan trong bia non là 2,5g/l, ứng với 103,59 lít bia non là: 2
2,5 × 103,59 = 258,98 (g) ≈ 0,26 (kg) Lượng CO thoát ra là: 3,51 – 0,26 = 3,25 (kg)2 Ở 20˚C, 1atm, CO có khối lượng riêng 1,832kg/m , thể tích của CO thoát ra là: 2 3
3,25 1,832= 1,77 (m ) 3 Hiệu suất thu hồi CO là 70%, lượng CO có thể thu hồi được là:2 2
Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO trong bia tươi2 2 vào khoảng 4g/l.
Trong quá trình lọc CO bị thất thoát một phần nên hàm lượng CO trong bia sau lọc2 2 vào khoảng 2g/l Cuối quá trình lọc cần cấp CO để ép nốt lượng dịch lọc cuối đồng thời2 trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO trong bia để hàm lượng CO đạt tới 5,52 2 g/l Lượng CO cần để bão hoà 102,55 lít bia sau lọc là:2
(5,5 – 2) × 102,55 = 358,93 (g) ≈ 0,36(kg) Thể tích CO cần để bão hoà thêm là: 2
4.2.8 Tính lượng nguyên liệu phụ
Enzyme Termamyl thường được bổ sung vào nồi hồ hóa với tỉ lệ 0,1% so với lượng nguyên liệu thay thế.
Lượng enzyme Termamyl 120L sử dụng với 100 lít bia chai thành phẩm là:
Maturex giúp quá trình khử diacetyl diễn ra nhanh hơn giúp rút ngắn quá trình lên men phụ.
Ta thường sử dụng 1 – 2 kg/100 hl dịch lên men Ở nhà máy bia này ta sử dụng 1,5 kg/100 hl dịch lên men.
Sử dụng axit lactic để điều chỉnh pH dịch đường.
Thường sử dụng 0,04% so với lượng malt và 0,06% so với lượng gạo.
Lượng axit lactic sử dụng cho 100 lít bia chai thành phẩm là:
Bột diatomit: thường bổ sung một lượng ban đầu khoảng 150 – 180 g/hl và trong quá trình lọc ta bổ sung thêm 60 – 120 g/hl để lớp lọc luôn xốp, không bị bít Ở nhà máy này ta sử dụng 260 g/hl bia.
Nhựa PVPP: ta sử dụng 50 g/hl bia Trong quá trình lọc thường bị tổn thất 0,5 – 1%. Trong quá trình sử dụng hầu như chỉ hoàn nguyên và bổ sung, thời gian rất dài mới phải thay mới vì rất tốn kém.
- Các loại nguyên liệu phụ khác:
Sử dụng tương tự như đối với sản phẩm bia hơi
Bảng 3.5: Tổng hợp cân bằng vật chất cho sản phẩm bia chai
STT Hạng mục Đơn vị
Dịch sau đường hóa kg 90,94 27 282 109 128 27 282 000
Dịch nóng (sau đun hoa) l 116,13 34 839 139 356 34 839 000
Dịch đường sau lắng xoáy l 111,24 33 372 133 488 33 372 000
Dịch lạnh (dịch lên men) l 107,91 32 373 129 492 32 373 000
Bia đã bão hòa CO2 l 102,04 30 612 122 448 30 612 000
4 Bia thành phẩm: bia l 100 30 000 120 000 30 000 000 chai
Sản phẩm phụ, phế liệu
Bã malt và gạo kg 5,55 1 665 6 660 1 665 000
TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ
Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men
Hình 4.6: Tank lên men Thể tích hữu ích của tank lên men bằng lượng dịch đường chứa trong tank.
Mỗi tank chứa dịch đường của 4 mẻ nấu thì thể tích dịch đường lớn nhất trong tank là:
32 373 x 4 = 129 492 (lít) = 129,492 (m ) 3 Chọn tank lên men là thiết bị thân trụ, đáy côn, bên ngoài có khoang chỉnh nhiệt độ, đường kính D, làm bằng thép không gỉ, có trang bị hệ thống sục khí, van, nhiệt kế, kính quan sát h1: chiều cao phần đáy côn h2: chiều cao phần trụ chứa dịch h3: chiều cao phần trụ trống không chứa dịch h4: chiều cao phần nắp cầu α: góc ở phần đáy côn, α = 60˚.
Vtrống = 20 – 30% V Chọn Vd trống = 25% Vd h1 = D tg 60 º
2 = 0,866D Người ta chọn h : D = 1 – 2 (tùy theo thể tích dịch lên men V ) 2 d
Thể tích dịch lên men là: V = 129,492 md 3
Phần nắp thiết bị hình chỏm cầu có tỉ lệ h /D = 0,1 – 0,24
Thể tích hữu ích của thiết bị là:
3 ) = 1,803D = 129,492 (m ) 3 3 Nên D = 4,15 m Ta chọn D = 4200 mm. h1 = 0,886D = 3721,2 mm; chọn h = 3800 mm;1 h = 2D = 8400 mm; h = 0,1D = 420 mm.2 4
Ngoài ra, phần đỉnh thiết bị (hình trụ) có thể tích bằng 25% thể tích hữu ích
Thể tích thực của tank lên men:
Chiều cao tank lên men: H = h + h + h + h = 3800 + 8400 + 2400 + 420 = 15 020t 1 2 3 4
Tank được làm bằng thép không gỉ, chiều dày 10 mm Khoảng cách từ đáy thiết bị đến sàn nhà chọn khoảng 1000m.
Chiều cao toàn bộ thiết bị: ∑H = H + 1000 = 16 020 (mm) t ≈ 16,1 m
Toàn bộ tank được bọc bảo ôn cách nhiệt dày 100 mm Vậy đường kính ngoài của thiết bị là: D = 4200 + 100×2 = 4400 (mm)ng
Số lượng tank lên men được tính theo công thức:
V: lượng dịch đường nấu trong 1 ngày (4 mẻ)
Vt: lượng dịch đường chứa trong 1 tank lên men (4 mẻ)
T: tổng số ngày lên men.
1 ngày nghỉ để sửa chữa, vệ sinh tank và 1 tank dự trữ.
=> Tổng thời gian lên men:
Số tank lên men là: N = T + 1 + 1 = 20 (tank)
Vậy ta cần tổng cộng 20 tank lên men.
Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật của tank lên men
Dung tích toàn phần là 167 m 3 Đường kính trong 4200 mm Đường kính ngoài 4400 mm
Chiều cao thân trụ 8400 mm
5.1.2 Thiết bị nhân men giống
Chọn thùng nhân men cấp 2 có thể tích hữu ích bằng 1/10 thể tích dịch lên men trong 1 tank, thùng nhân men cấp 1 có thể tích hữu ích bằng 1/3 thể tích hữu ích của thùng nhân men cấp 2.
Chọn thùng nhân men giống là thiết bị thân hình trụ đường kính D, đáy và đỉnh hình chỏm cầu.
Hình 4.7 Thiết bị nhân men giốngChọn h = D; h = h = 0,1D.2 1 4
Thể tích hữu ích của thiết bị là:
Vhi = Vtrụ chứa dịch + V =đáy
- Thiết bị nhân men cấp 2:
Thể tích của phần trống thiết bị: Vtrống = V × 25% = 0,25 × 12,95 = 3,238 (m )hi2 3
Vtr ố ng π D 2 4 = 0,660 (m) Ta lấy h = 700 mm3
Chiều cao của thiết bị nhân giống cấp 2: H = h2 1+h +h +h2 3 4 = 3700 (mm) = 3,7 (m) Chọn khoảng cách từ sàn nhà tới đáy thiết bị là 0,5 m
Chiều cao của toàn bộ thiết bị là: 3,7 + 0,5 = 4,2 (m).
Toàn bộ thiết bị đều được chế tạo bằng vật liệu inox Phần thân trụ và đáy thiết bị được bảo ôn lớp cách nhiệt dày 50 mm (bông thủy tinh), ngoài lớp bảo ôn là lớp tôn inox dày 2mm bao bọc. Đường kính ngoài của thiết bị là: D = 2500 + 50 × 2 = 2600 (mm).ng
- Thiết bị nhân men cấp 1:
Thể tích của phần trống thiết bị: Vtrống = V × 25% = 0,25 × 4,32 = 1,08 (m )hi1 3
Chiều cao của thiết bị nhân giống cấp 1: H = h1 1+h +h +h2 3 4 = 2600 (mm) = 2,6 (m) Chọn khoảng cách từ sàn nhà tới đáy thiết bị là 0,5 m
Chiều cao của toàn bộ thiết bị là: 2,6 + 0,5 = 3,1 (m).
Toàn bộ thiết bị đều được chế tạo bằng vật liệu inox Phần thân trụ và đáy thiết bị được bảo ôn lớp cách nhiệt dày 50 mm (bông thủy tinh), ngoài lớp bảo ôn là lớp tôn inox dày 2 mm bao bọc. Đường kính ngoài của thiết bị là: D = 1800 + 50 × 2 = 1900 (mm).ng
5.1.3 Thiết bị bảo quản men sữa
Thông thường 100 lít dịch lên men thu được 2 lít men sữa Vậy thể tích men sữa thu được sau mỗi mẻ lên men là: 103,59: 100 × 2 = 2,072 (m ) 3
Chọn thiết bị bảo quản men sữa tương tự như thiết bị nhân men, thể tích hữu ích của thiết bị là 2,072 m hay 0,825D = 2,072 (m ) nên D = 1,36 (m) Chọn D = 1400 mm 3 3 3 Suy ra h = 1400 mm; h = h = 140 mm.2 1 4
Thể tích phần trống thiết bị: Vtrống = V × 25% = 2,072 × 25% = 0,52 (m )hi 3
Chiều cao của thiết bị bảo quản men sữa: H = h1+h +h +h2 3 4 = 2030 (mm) = 2,03 (m) Chọn khoảng cách từ sàn nhà tới đáy thiết bị là 0,5 m
Chiều cao của toàn bộ thiết bị là: 2,03 + 0,5 = 2,53 (m).
Toàn bộ thiết bị đều được chế tạo bằng vật liệu inox Phần thân trụ và đáy thiết bị được bảo ôn lớp cách nhiệt dày 50 mm (bông thủy tinh), ngoài lớp bảo ôn là lớp tôn inox dày 2 Đường kính ngoài của thiết bị là: D = 1400 + 50 × 2 = 1500 (mm).ng
Theo bảng tổng hợp cân bằng sản phẩm: Lượng bia lớn nhất cần lọc trong một ngày (đối với sản phẩm bia chai) là 124 308 lít.
Mỗi ngày máy chạy trong 12 giờ thì năng suất lọc cần đạt là:
Chọn thiết bị lọc nến Synox 2.0 có các thông số kĩ thuật:
- Đường kính thiết bị: 1200 mm
- Chiều cao thiết bị: 3500 mm.
Chọn thiết bị lọc đĩa được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy hình nón Với đĩa lọc có dạng hình vành khăn, được làm bằng thép không gỉ gồm 2 lớp lưới ghép với nhau.
Chọn thiết bị lọc đĩa có các thông số kĩ thuật sau:
- Diện tích bề mặt lọc: 26 m 2
- Áp lực làm việc: 2,5 bar
- Số lượng đĩa lọc: 35 đĩa.
- Đường kính thùng lọc: 2000 mm.
- Chiều cao thiết bị: 3500 mm.
- Áp suất bia vào là 2 bar, áp suất bia ra 2 bar và nhiệt độ của bia sau lọc là 1ºC.
Thiết bị lọc tinh được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy hình nón với các nến lọc được làm bằng xenlulose.
Chọn thiết bị lọc tinh có các thông số kĩ thuật sau:
- Đường kính thùng lọc: 400 mm
5.1.7 Thiết bị tàng trữ bia sau bão hòa CO 2
Chọn thùng tàng trữ để ổn định bia làm bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đỉnh và đáy cầu Có H = 3D và h = h = h = 0,2D.1 2
Hình 4.8 Tank tàng trữ bia Thể tích bia sau bão hòa CO lớn nhất cần chứa là 122 448 lít Nhà máy dùng 4 thùng2 tàng trữ cú hệ số sử dụng là 85%, mỗi thựng cú thể tớch bằng ẵ lượng bia cần chứa Thể tích của thiết bị là:
122 4482× 0,85 = 72 028 (lít) = 72,028 (m ) 3 Thể tích của thùng được tính theo công thức:
Chiều cao của thùng là: H = 9300 + 2 × 620 = 10 540 (mm)t
Thể tích thực của thiết bị là: V = 2,438 × D = 72,63 (m )t 3 3
Thiết bị được bọc một lớp cách nhiệt dày 100 mm Đường kính thiết bị là:
5.1.8 Hệ thống CIP lên men
Hệ thống CIP lạnh gồm: 1 thùng nước, 1 thùng NaOH 2%, 1 thùng Trimeta HC 2%, 1 thùng P3 oxonia 0,5%.
Chọn thùng CIP làm bằng thép không gỉ, thân trụ H = 1,5D, đáy cầu: h = 0,1D, nắp cầu1 h2 = 0,1D Thể tích mỗi thùng:
6 = 1,218D 3 Lượng CIP rửa thường bằng 5% thể tích thùng lớn nhất Ta tính cho 1 tank lên men có thể tích 166,83 m , hệ số sử dụng của các thùng CIP là 80% thì thể tích mỗi thùng cần 3 đạt:
Thể tích thực của mỗi thùng: V = 1,218D = 1,218×2,1 = 11,28 (m ) 3 3 3
Tổng chiều cao thiết bị: 3,15 + 0,21 × 2 + 0,5= 4,07 (m) (Chiều cao từ nền đến đáy thiết bị là 500mm)
Bảng 4.12 Kích thước thùng CIP lên men Dung tích toàn phần 11,28 m 3 Đường kính trong 2,1 m
Chiều cao thân trụ 3150 mm
Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện
Theo bảng tổng hợp cân bằng sản phẩm lượng bia cần chiết chai tối đa trong 1 ngày là
122 448 lít Sử dụng chai 450 ml Vậy số chai cần dùng là:
122 448 0,45 = 272 107 (chai) Mỗi ngày hệ thống máy làm việc 24 giờ, hệ số sử dụng máy là 0,8 Vậy năng suất của hệ thống là:
24 0,8× = 14 173 (chai/h) Chọn dây chuyền chiết chai năng suất 15 000 chai/h gồm các máy sau:
Chọn máy rửa chai có thông số như sau:
Chu kì một vòng: 14 phút
Công suất động cơ: 3 kW
Máy chiết có dạng quay tròn với các thông số như sau: Đường kính: 3m; chiều cao: 1,5m
Công suất động cơ: 3 kW.
Máy dập nút có dạng quay tròn với các thông số như sau: Đường kính: 0,8 m; chiều cao: 1,5m
Số nút cùng dập: 13 Áp suất không khí: 2,5 at Áp suất đóng nút: 4 at
Công suất động cơ: 1 kW.
Chọn thiết bị thanh trùng là hầm thanh trùng (tunel) có thông số kĩ thuật: Kích thước: 15×2×2,5 m
Công suất lắp đặt: 4 kW
Sử dụng điện áp 3 pha: 400 V, 50 Hz Áp suất khí nén: 6 – 7 bar, 150 lít/phút
Tốc độ băng tải chính: 0,339 m/phút
Nhiệt độ đầu vào: 4ºC
Nhiệt độ nước cấp: 18ºC
Nhiệt độ nước đầu ra: 25 – 36ºC
Chu kì chai vào ra khỏi máy: 60 phút.
Chu kì hoạt động 60 phút Trong đó thời gian gia nhiệt 27 phút, giữ nhiệt 10 phút, hạ nhiệt 23 phút.
Hầm thanh trùng có 8 khoang, mỗi khoang phun nước nóng ở một nhiệt độ khác nhau lần lượt là: 32 C – 38 C – 52 C – 64 C – 64 C – 52 C – 38 C – 32 0 0 0 0 0 0 0 0 C.
Máy dán nhãn có dạng quay tròn với các thông số như sau: Đường kính: 2m; chiều cao: 1,5m
Tốc độ quay: 20 vòng/phút
Công suất động cơ: 0,8 kW.
Chọn máy bắn chữ có thiết bị cảm biến, điều khiển tự động.
Chọn máy rửa két có thông số kĩ thuật:
- Máy xếp két và dỡ két
Một két chứa được 20 chai, máy xếp két cần đạt năng suất:
20 = 709 (két/h) Chọn máy xếp két có thông số kĩ thuật:
Máy dỡ két giống như máy xếp két.
Bảng 4.13 Tổng hợp kích thước thiết bị
Tên thiết bị Kích thước (mm) Số lượng
Thiết bị phân xưởng lên men
Thiết bị bảo quản men sữa 1500 × 2530 1
Thiết bị phân xưởng hoàn thiện
