Bài tập bia - đề tài - bài toán chung - Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia.

Tính lượng gạo và lượng maltGọi lượng malt cần để sản xuất 1000l bia chai là Mkg thì lượng gạo cần là 0,25Mkg... Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã3.1... Lượng hoa houblon sử dụngBia ch

Bài toán chung Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l

bia

Giả thiết:

Malt có hàm ẩm 7%, hiệu suất hoà tan 78%

Gạo có hàm ẩm 13%, hiệu suất hoà tan 87%

Hàm lượng gạo bổ sung: 25% so với hàm lượng malt

Tổn thất trong các quá trình lần lượt là:

- Nghiền: 0,5%

- Hồ hoá, đường hoá và lọc: 1,5% chất hoà tan

- Nấu hoa: 8% lượng dịch do nước bay hơi

- Lắng xoáy và lạnh nhanh: 2,5%

- Lên men: 5%

- Lọc bia: 1,5%

- Bão hoà CO2: 0,5%

-Chiết chai: 4%;

-Chiết bock: 1%

1 Tính lượng gạo và lượng malt

Gọi lượng malt cần để sản xuất 1000l bia chai là M(kg) thì lượng gạo cần là 0,25M(kg)

Lượng chất chiết thu được từ M(kg) malt là:

M.(1 – 0,005).(1 – 0,07).0,78 = 0,72177M (kg)

Lượng chất chiết thu được từ gạo là:

0,25M.(1 – 0,005).(1 – 0,13).0,87 = 0,18828M (kg)

Tổng lượng chất chiết thu được là:

0,72177M + 0,18828M = 0,91005M(kg)

Lượng dịch qua các công đoạn ứng với 1000l bia chai thành phẩm:

Công đoạn chiết chai tổn thất 4%, lượng bia sau bão hoà CO2 là:

04 ,

0 1

1000

 = 1041,7(l)

Công đoạn bão hoà CO2 tổn thất 0,5%, lượng bia sau

lọc là:

005 ,

0 1

7 ,

1041

 = 1046,9(l)

Công đoạn lọc bia tổn thất 1,5%, lượng bia sau lên men là:

015 ,

0 1

9 , 1046

 = 1062,8(l)

Công đoạn lên men tổn thất 5%, lượng dịch đường

đưa đi lên men là:

05 , 0 1

8 ,

1062

 = 1118,8(l) Công đoạn lắng xoáy và lạnh nhanh tổn thất 2,5, lượng dịch sau đun hoa ở 20oC là:

025

0 1

8 ,

1118

 = 1147,5(l)

Dịch đường sau đun hoa có nồng độ chất khô là 12˚Bx

có d20=1,048, khối lượng dịch đường sau đun hoa là: 1147,5.1,048 =1202,6(kg)

Khối lượng chất chiết có trong dịch đường sau đun hoa là:

6 ,

1202 100

12

 = 144,3(kg)

Công đoạn nấu, đường hoá, lọc tổn thất chất chiết là 1,5%, lượng chất chiết ban đầu là:

015 ,

0 1

3 ,

144



Ta có: 0,91005M = 146,5(kg)

Suy ra: Lượng malt cần là M = 161,0(kg)

Lượng gạo cần là 0,25M = 40,2(kg)

= 146,5(kg)

2 Lượng bã gạo và bã malt

Lượng malt đem nấu là 161,0 kg trong đó:

Lượng chất khô không hoà tan:100% – 78% = 22%

Độ ẩm : 7%

Tổn thất khi nghiền: 0,5%

Suy ra lượng chất khô trong bã malt:

161,0.(1 – 0,005).(1 – 0,07).0,22 = 32,8(kg)

Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã malt ướt là:

8 , 0 1

8 , 32

 = 164 (kg)

Lượng gạo đem nấu là 40,2kg trong đó:

Lượng chất khô không hoà tan

100% – 87% = 13%

Độ ẩm: 13%

Tổn thất khi nghiền: 0,5%

Suy ra lượng chất khô trong bã gạo:

40,2.(1 – 0,005).(1 – 0,13).0,13 = 4,5(kg)

Bã có hàm ẩm 80%, khối lượng bã gạo ướt là:

8 , 0 1

5 ,

4

 = 22,6(kg)

Tổng lượng bã khô là: 32,8 + 4,5 = 37,3(kg)

Tổng lượng bã ướt là: 164 + 22,6 = 186,6(kg)

Lượng nước trong bã là: 186,6 – 37,3 = 149,3(kg)

3 Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã

3.1 Lượng nước trong quá trình hồ hoá:

Ở nồi hồ hoá có sử dụng lượng malt lót bằng 10% lượng gạo, tổng lượng bột cho vào nồi cháo là:

(40,2 + 0,1.40,2).(1 – 0,005) = 44 (kg)

Tỷ lệ phối trộn nước:bột = 5:1, lượng nước cho vào nồi

hồ hoá là:

5.44 = 220 (kg) Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá là:

44 + 220 = 264(kg) Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu:

40,2.(1–0,005).0,13 + 0,1.40,2.(1– 0,005).0,07 = 5,5(kg) Tổng lượng nước có trong nồi hồ hoá:

220 + 5,5 = 225,5(kg)

Trong quá trình hồ hoá lượng nước bay hơi khoảng 5%:

225,5.0,05 = 11,3(kg) Khối lượng dịch cháo còn lại là: 264 – 11,3 = 252,7(kg)

3.2.Lượng nước trong quá trình đường hoá:

Lượng malt cho vào nồi đường hoá:

(161 – 0,1.40,2).(1 – 0,005) = 156,2(kg)

Tỷ lệ phối trộn nước:malt = 4:1, lượng nước phối trộn với malt là:156,2.4 = 624,8(kg)

Lượng nước có sẵn trong malt là: 156,2.0,07 = 10,9(kg) Khi chuyển toàn bộ dịch cháo sang nồi đường hoá tổng khối lượng dịch là:156,2 + 624,8 + 252,7 = 1033,7(kg)

Tổng lượng nước có trong nồi đường hoá là:

624,8 + 10,9 + (225,5– 11,3) = 849,9(kg) Trong quá trình đường hoá lượng nước bay hơi khoảng 4%: 0,04.849,9 = 34(kg)

Lượng nước còn lại sau đường hoá:

849,9 – 34 = 815,9(kg) Khối lượng dịch đường còn lại là:

1033,7 – 34 = 999.7(kg)

4 Lượng hoa houblon sử dụng

Bia chai nấu có độ đắng 22độ tức hàm lượng chất đắng là 22mg/l

Lấy hiệu suất trích ly chất đắng trong quá trình nấu hoa là 30% thì lượng chất đắng ban đầu ứng với 1000l bia thành phẩm là:

1000 3

, 0

22

 = 73,3.103(mg) = 73,3(g)

Sử dụng 80% hoa viên 6% α – axit đắng và 20% cao hoa 40% α – axit đắng

Gọi lượng hoa viên sử dụng là m(g) thì lượng cao hoa

sử dụng là 0,25m(g) Lượng chất đắng trích ly được là:

m × 0,06 + 0,25m × 0,40 = 0,16m(g)

Ta có: 0,16.m = 73,3(g)

Suy ra: Lượng hoa viên sử dụng là m = 458,1(g)

Lượng cao hoa sử dụng là 0,25m = 114,5(g)

Bã hoa: coi lượng cao hoa hoà tan hoàn toàn, hoa viên hoà tan 40%, bã hoa viên có độ ẩm 85% thì lượng bã hoa viên là:

85 , 0 1

) 4 , 0 1

( 1 ,

458







= 1275,2(g) ≈ 1,3(kg)

5.Lượng CO 2 :

Phương trình lên men:

C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 + Q

342g 18g 184g 176g

Lượng dịch trước lên men: 1118,8(l), có độ đường

12˚Bx có d20=1,048, khối lượng dịch đường trước lên men là: 1118,8.1,048 = 1172,5(kg)

Khối lượng chất chiết trong dịch đường trước lên men: Quy về đường maltose, trong giai đoạn lên men chính coi 55% lượng chất chiết được chuyển hoá, lượng CO2 tạo

thành là:

= 39,82(kg) 55

,

0 342

176 7

,

140  

Lên men chính tổn hao thể tích dịch lên men là 3% thì thể tích bia non ứng với 1000 lít bia thành phẩm là:

1118,8 × 0,97 = 1085,2(l) Lượng CO2 hoà tan trong bia non là 2,5g/l, ứng với 1085,2lít bia non là:

2,5.1085,2 = 2713(g) ≈ 2,71(kg) Lượng CO2 thoát ra là: 39,82 – 2,71 = 37,11(kg)

Ở 20˚C, 1atm, CO2 có khối lượng riêng 1,832kg/m3, thể tích của CO2 thoát ra là:

37,11 1,832 = 20,26(m3)

Hiệu suất thu hồi CO2 là 70%, lượng CO 2 có thể thu hồi được là:

0,7.20,26 = 14,18(m3) Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch

đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2

trong bia tươi vào khoảng 4g/l

Trong quá trình lọc CO2 bị thất thoát một phần nên hàm lượng CO2 trong bia sau lọc vào khoảng 2g/l

Cuối quá trình lọc cần cấp CO2 để ép nốt lượng dịch lọc cuối đồng thời trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO2 trong bia để hàm lượng CO2 đạt tới 4,5g/l

Lượng CO2 cần để bão hoà 1046,9 lít bia sau lọc là:

(4,5 – 2).1046,9 = 2617,25(g) ≈ 2,62(kg)

Thể tích CO2 cần để bão hoà thêm là:

832 ,

1

62 , 2

= 1,43(m3)