Quy trình cọng nghệ sản xuất bia

Thực tập tốt nghiệp i MỤC LỤC Phần 1: PHÂN XƯỞNG NẤU 1 1.1 NHIỆM VỤ 1 1.2 TỔ CHỨC SẢN XUẤT 1 1.3 BỐ TRÍ MẶT BẰNG 1 1.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2 1.4.1 Nguyên liệu 3 1.4.2 Lọc bụi 3 1.4.3 Sàng phân loại theo kích thước và khí động 3 1.4.4 Sàng phân loại theo tính chất bề mặt 4 1.4.5 Nghiền 5 1.4.6 Nấu 8 1.4.7 Lọc 18 1.4.8 Đun sôi dòch đường với hoa houblon 22 Phần 2: PHÂN XƯỞNG LÊN MEN 27 2.1 NHIỆM VỤ 27 2.2 BỐ TRÍ NHÂN SỰ 27 2.3 CÁC KHU VỰC SẢN XUẤT CHÍNH 27 2.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 28 2.4.1 Lắng 29 2.4.2 Làm lạnh nhanh 30 2.4.3 Sục không khí vô trùng 41 2.4.4 Cấy men 41 2.4.5 Lên men chính 45 2.4.6 Lên men phụ 52 2.4.7 Pha bia 54 2.4.8 Làm lạnh 55 2.4.9 Lọc ống 55 2.4.10 Lọc đóa 57 2.4.11 Lọc chỉ 60 2.4.12 Bão hòa CO 2 62 2.4.13 Khu vực TBF 62 Phần 3: PHÒNG HÓA LÝ 64 3.1 NƯỚC 64 3.1.1 pH 65 3.1.2 Độ kiềm TOH 65 3.1.3 Độ kiềm TA (Total alkaline) 66 3.1.4 Độ kiềm TAC (Total alkanline) 67 3.1.5 Độ mặn 67 Thực tập tốt nghiệp ii 3.1.6 Độ cứng TH (Total hardness) 68 3.1.7 Độ đục 68 3.1.8 Hàm lượng Clo 69 3.2 MALT và GẠO 69 3.2.1 Mức độ nghiền 69 3.2.2 Độ ẩm 70 3.2.3 Thời gian đường hóa 71 3.2.4 Balling 72 3.2.5 Độ màu 72 3.2.6 Độ chua 73 3.3 DỊCH NHA HOUBLON HÓA 73 3.3.1 Lượng tinh bột sót 73 3.3.2 Độ đục 74 3.3.3 Độ màu 74 3.3.4 pH 74 3.3.5 Balling 75 3.4 BIA LÊN MEN PHỤ 75 3.4.1 Độ hòa tan biểu kiến 76 3.4.2 Độ cồn 76 3.4.3 Độ hòa tan ban đầu 77 3.4.4 Độ màu 77 3.4.5 Độ trong 77 3.4.6 pH 78 3.5 BIA TBF (BIA TRƯỚC KHI CHIẾT) 78 3.5.1 Độ hòa tan biểu kiến, độ cồn, hàm lượng đường sót, độ hòa tan ban đầu 78 3.5.2 Hàm lượng CO 2 79 3.6 BIA THÀNH PHẨM 79 3.6.1 Hàm lượng CO 2 81 3.6.2 Độ hấp 82 3.6.3 Hàm lượng diacetyl 84 3.6.4 Độ đắng 85 3.7 LƯU MẪU 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 Phần 4: Phân xưởng nấu Trang 1 Phần 1: PHÂN XƯỞNG NẤU − Đây là một trong 3 phân xưởng chính (gồm phân xưởng nấu, phân xưởng lên men và phân xưởng chiết rót) thường có đối với một nhà máy sản xuất bia. 1.1 NHIỆM VỤ − Phân xưởng nấu có nhiệm vụ chính là sản xuất ra dòch đường houblon hoá để chuẩn bò cho quá trình lên men tiếp theo. Nói cách khác, phân xưởng cần thực hiện quá trình đường hoá các nguyên liệu chính ban đầu (gồm malt và gạo), sau đó houblon dòch đường vừa thu. 1.2 TỔ CHỨC SẢN XUẤT − Tổng số công nhân viên: 47 người − Số ngày sản xuất: 6 ngày/tuần − Số mẻ sản xuất: 12 mẻ/ngày − Năng suất: 10 tấn nguyên liệu/mẻ − Tổng vệ sinh phân xưởng: Thứ 2 hàng tuần 1.3 BỐ TRÍ MẶT BẰNG Phân xưởng nấu là một toà nhà gồm 7 tầng với bố trí như sau: − Tầng 1: nồi nấu gạo, nồi nấu malt, nồi dự trữ, máy lọc khung bản, nồi đun sôi với hoa, phòng máy vi tính điều khiển, bộ phận văn phòng. − Tầng 2: hệ thống cân xuất, vít tải, thùng chứa bột sau khi xay. − Tầng 3: máy tách sạn, bộ phận thu hồi bụi malt, bồn chứa trung gian, bảng điều khiển quy trình xử lý nguyên liệu. − Tầng 4: bồn chứa trung gian, máy nghiền búa, máy sàng rác, cyclon lắng bụi. − Tầng 5: bồn nước, quạt xuất xay, điều hòa lưu lượng, vít tải. − Tầng 6: cân nhập, bộ phận phân phối vào silô. − Tầng 7: quạt hút, điều hòa lưu lượng nhập. Phần 4: Phân xưởng nấu Trang 2 1.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Hồ hoá Pha bột gạo Gạo Nghiền Sàng tách tạp chất lớn Lọc bụi Sàng tách sạn Cân và phân phối vào silô Malt lót H 2 SO 4 Nước Rửa bã Bã hèm Pha bột malt Malt Nghiền Sàng tách tạp chất lớn Lọc bụi Sàng tách sạn Cân và phân phối vào silô Đươ øng hoá Đạm hoá Lọc hèm Đun sôi với hoa houblon Dòch đường houblon hoá Nước CaCl 2 Nước nóng ZnCl 2 Houblon cao và viên Caramel và acid lactic Phần 4: Phân xưởng nấu Trang 3 1.4.1 Nguyên liệu − Các nguyên liệu chính (gồm malt và gạo) sẽ được vận chuyển từ kho chứa lên tầng 5 của phân xưởng nhờ vào hệ thống khí động (năng suất 10 tấn/giờ). Tại đây, nguyên liệu sẽ qua hệ thống cân đònh lượng để nhập vào các silô chứa. − Phân xưởng nấu có tổng cộng 9 silô chứa với lượng chứa là 80 tấn/hầm. Các silô này thông từ tầng 5 xuống đến tầng 1. Trong đó có 3 silô dùng chứa gạo và 6 silô dùng chứa malt. − Khi cần sản xuất, nguyên liệu sẽ được lấy từ các silô này để đưa đi xuống phễu nhập liệu tập trung nằm ở tầng trệt. − Trong nguyên liệu có thể lẫn các tạp chất như rễ còn sót (đối với malt), các tạp chất lớn như rác, mảnh vụn xác lá, đất, đá , sạn… Mặt khác, trong quá trình vận chuyển và đảo trộn, do có sự ma sát giữa các hạt nên sẽ làm phát sinh ra nhiều bụi bẩn trong nguyên liệu. Chính vì vậy, nguyên cần phải trải qua các quá trình làm sạch làm sạch liệu trước khi được đưa vào nồi nấu. 1.4.2 Lọc bụi 1.4.2.1 Mục đích − Nhằm loại bỏ các bụi bẩn trong nguyên liệu đã phát sinh trong vận chuyển. 1.4.2.2 Nguyên tắc − Nhờ tác dụng của lực ly tâm và trọng lực, khi đi qua cyclon, các hạt bụi sẽ được tách ra khỏi nguyên liệu. 1.4.2.3 Cách tiến hành − Nguyên liệu từ phễu nhập liệu tập trung sẽ được hệ thống quạt hút lên tầng 5 của phân xưởng vào cyclon. Khi đi qua cyclon, các bụi bẩn còn lẫn trong nguyên liệu sẽ được quạt hút hút ra ngoài theo cửa ở phía trên đỉnh. Còn phần nguyên liệu đã được loại bụi bẩn sẽ được vận chuyển xuống bồn chứa trung gian nằm ở tầng 4. 1.4.3 Sàng phân loại theo kích thước và khí động 1.4.3.1 Mục đích − Tách các tạp chất có kích thước khác với kích thước của nguyên liệu: • Lớn hơn: vỏ bao, rác, rơm rạ,… • Nhỏ hơn: cát, bột mòn,… − Tách các tạp chất nhẹ. Phần 4: Phân xưởng nấu Trang 4 1.4.3.2 Cấu tạo thiết bò và nguyên tắc hoạt động − Bồn chứa trung gian ở tầng 4 được nối trực tiếp với máy sàng. Máy được đặt nghiêng khoảng 10 0 so với phương ngang nhằm tạo độ dốc cho nguyên liệu và rác dễ trượt xuống. − Máy có 2 lớp lưới: • Lớp trên có lỗ lưới hình tròn, đường kính khoảng 5mm (với gạo), 8mm (với malt) • Lớp dưới có lỗ lưới hình vuông nhỏ hơn. − Giữa 2 lớp lưới này có các viên bi cao su chạy nhằm tránh cho rác và nguyên liệu bò kẹt giữa 2 lớp lưới. Máy hoạt động nhờ 2 môtơ điện, khi hoạt động, lưới rung mạnh theo phương ngang: • Nguyên liệu vào ở đầu cao, do lực rung, nguyên liệu sẽ lọt qua lớp lưới trên, còn tạp chất lớn thì bò giữ lại. • Khi xuống lớp lưới phía dưới, các tạp chất như cát, bột mòn sẽ lọt qua lớp lưới này còn nguyên liệu tốt (vẫn còn sạn) sẽ nằm phía trên lớp lưới. • Sau đóù nhờ hệ thống quạt hút, các tạp chất nhẹ lẫn trong nguyên liệu sẽ được hút ra ngoài. • Từ đây, nguyên liệu được chuyển xuống máy sàng tách sạn ở tầng 3. 1.4.3.3 Thông số kỹ thuật − Năng suất: 6 tấn/h − Động cơ: 0,25 KW − Tốc độ: 950 vòng/phút 1.4.3.4 Sự cố và cách khắc phục − Do quy trình hoạt động bằng điều khiển tự động nên khi có sự cố, hệ thống tự động ngắt, công nhân tiến hành kiểm tra, khắc phục. 1.4.3.5 Vệ sinh − Tháo lưới khỏi máy và vệ sinh sạch lưới mỗi khi lưới dơ. 1.4.4 Sàng phân loại theo tính chất bề mặt 1.4.4.1 Mục đích − Tách các tạp chất có tỷ trọng lớn và ma sát lớn như sạn, đá, sỏi,… Phần 4: Phân xưởng nấu Trang 5 − Máy tách sạn này hiện nay công ty chỉ dùng đối với gạo. Còn malt do khá sạch nên không cần qua máy tách sạn nữa. Máy tách sạn cho malt hiện đang được tận dụng để hút bụi khỏi malt. 1.4.4.2 Cấu tạo thiết bò và nguyên tắc hoạt động − Máy tách sạn hoạt động theo nguyên tắc khí động và lắc phẳng. Máy bố trí nghiêng so với mặt đất 8 – 9 0 , có môtơ điện gắn ở một đầu tạo độ rung theo chiều dọc. − Nguyên liệu được đưa vào đầu cao hơn. Khí thổi vào vừa đủ nâng hạt lên, còn sạn nặng hơn nằm dưới. Khi sàng rung, hạt theo hướng gió di chuyển về đầu thấp đổ xuống dưới, còn sạn đi về hướng ngược lại vào thùng chứa. Máy cũng được nối với quạt hút bụi như đối với máy tách rác. 1.4.4.3 Thông số kỹ thuật − Năng suất: 5 tấn/h − Động cơ: 0,25 KW − Tốc độ: 950 vòng/phút 1.4.4.4 Sự cố và cách khắc phục − Đường ống dẫn và malt đến các máy sàng hoặc gàu tải bò nghẹt do lượng bụi trấu trong hạt nhiều (đặc biệt là malt) → phải dừng hệ thống để thống để thông nghẹt. 1.4.5 Nghiền 1.4.5.1 Mục đích − Đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào trong thành phần chất nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơn. − Tùy vào loại nguyên liệu là malt hay thế liệu (gạo) mà có yêu cầu về mức độ nghiền khác nhau: • Đặc điểm của thế liệu (nguyên liệu hạt chưa ươm mầm) là hạt của chúng chưa được hồ hóa, chưa được tác động bởi các quá trình enzyme. Cấu trúc tinh bột của chúng còn rất cứng. Ở trạng thái như vậy chúng rất khó bò thủy phân. Để đạt đến mục tiêu cuối cùng là trích ly được nhiều chất hòa tan từ nguyên liệu chưa ươm mầm, biện pháp hữu hiệu nhất là chúng phải được nghiền thật nhỏ, sau đó phải qua khâu hồ hóa ở nhiệt độ cao để làm cho tinh bột của chúng chín. Phần 4: Phân xưởng nấu Trang 6 • Còn đối với malt, mức độ nghiền phải thỏa mãn yêu cầu thu nhiều chất hòa tan nhất mà không làm dòch đường bò đắng chát khó chòu do các thành phần của vỏ, tức là phải nghiền nhỏ nội nhũ mà không nghiền nát vỏ malt. 1.4.5.2 Cách tiến hành − Nguyên liệu sau khi qua máy sàng tách sạn sẽ được chuyển đến hệ thống cân đònh lượng rồi đến bồn chứa trung gian ở tầng 2. Đối với gạo thì mỗi lần cân là 14kg còn malt là 30kg. Từ bồn chứa trung gian, nguyên liệu sẽ theo hệ thống gàu tải ở tầng 2 chuyển lên tầng 5 và được vis tải nạp vào thùng chứa rồi vào máy nghiền búa ở tầng 4. 1.4.5.3 Cấu tạo thiết bò và nguyên tắc hoạt động Hình 1.1: Thiết bò nghiền búa − Nguyên liệu đi qua máy nghiền nhờ động lực của quạt hút dưới máy nghiền. Nguyên liệu được hút qua cửa vào, qua phần gờ hình tam giác. Ở đây gió được thổi vuông góc với dòng nguyên liệu, những hạt nguyên liệu nhẹ sẽ thay đổi góc rơi, rơi vào máy nghiền; còn những hạt sạn và tạp chất nặng sẽ được giữ lại, rơi vào vùng chứa tạp chất của máy. Trước khi vào máy nghiền nguyên liệu còn được đi qua nam châm mạnh để hút hết những mảnh sắt vụn còn lại trong nguyên liệu. Phần 4: Phân xưởng nấu Trang 7 Hình 1.2: Nguyên lý nghiền búa − Nguyên liệu xuống phía dưới, bò dập nát bởi các búa đập quay với tốc độ 3000 vòng/phút. Máy có hộp đổi chiều, dùng thay đổi chiều quay của búa đập, hạn chế trường hợp búa bò dập một phía. Máy nghiền có tất cả 72 búa, được xếp thành 8 dãy, mõi dãy 9 búa. Hình 1.3: Búa nghiền − Trong phần thân, nguyên liệu được nghiền do ma sát của nguyên liệu, lưới nghiền và búa nghiền. Nguyên liệu được truyền động năng nhờ lực ly tâm do búa nghiền tạo nên. − Kích thước hạt sau khi nghiền phụ thuộc vào tốc độ quay của roto và đường kính lỗ lưới nghiền. Đường kính lỗ lưới nghiền gạo là 2mm, đường kính lỗ lưới nghiền malt là 2,5mm. − Bột sau khi nghiền được quạt hút qua lưới nghiền và vào bộ phận tách bụi. Sau đó bột sẽ được đưa vào thùng chứa. Từ thùng bột, nguyên liệu được vít tải Phần 4: Phân xưởng nấu Trang 8 chuyển xuống đồng thời trộn luôn với nước trên đường ống rồi đi vào nồi nấu ở tầng 1. 1.4.5.4 Thông số kỹ thuật − Năng suất: 4 tấn/h − Động cơ: 37 KW − Tốc độ: 3000 vòng/phút 1.4.5.5 Sự cố và cách khắc phục Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục Nguyên liệu không vào máy nghiền Quạt hút yếu Xem lại quạt, thiết bò rũ bụi của thiết bò lọc bụi có làm việc không? Năng suất nghiền giảm Nghẹt lưới nghiền, mòn búa hay mòn lưới nghiền Xem lại lưới và búa nghiền Sản phẩm nghiền có kích thước lớn Lưới nghiền mòn hoặc bò rách lưới nghiền Kiểm tra lại lưới nghiền 1.4.5.6 Vệ sinh − Máy nghiền được đònh kỳ một tuần vệ sinh một lần. Khi vệ sinh, tháo máy ra và lau chùi nam châm, dùng khí nén thổi sạch bụi trên lưới nghiền cũng như bên trong thân máy. 1.4.6 Nấu [...]... Năng lượng tiêu tốn nhiều hơn Trang 17 - Chế độ công nghệ đơn giản - Dễ cơ giới hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất - Phương pháp cổ điển nên hiệu suất đường hoá thấp Phần 4: Phân xưởng nấu Phạm vi ứng dụng 1.4.7 - Sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất bia theo phương pháp lên men chìm - Rất phổ biến, thường được áp dụng trong các nhà máy bia của nước ta cũng như trên thế giới - Áp dụng rộng... và tạo bọt cho Trang 16 Phần 4: Phân xưởng nấu bia, nhất là trong sản xuất bia đen Nhưng đối với bia vàng, nếu melanoidine quá nhiều sẽ gây ảnh hưởng xấu đến màu và vò của bia − Sự trích ly các chất có phân tử lượng thấp vào nước (đường, acid amin, một số vitamin, khoáng…) − Sự hòa tan các thành phần của malt: trong vỏ malt chứa nhiều hợp chất gây cho bia mùi vò lạ Nhiệt độ, pH và thời gian nấu càng... thường được áp dụng trong các nhà máy bia của nước ta cũng như trên thế giới - Áp dụng rộng rãi trên thế giới - Dùng cho hầu hết các dây chuyền sản xuất bia liên tục hoặc các tổ hợp liên đoàn hiện đại sản xuất dòch đường - Chỉ áp dụng đối với các sản phẩm bia sử dụng 100% nguyên liệu là Malt - Ở điều kiện nước ta, PP này chưa được áp dụng) Lọc − Thành phần cơ học của cháo malt sau khi đường hóa kết... VỤ − Tiếp nhận nước nha từ phân xưởng nấu và tiến hàng các quá trình xử lý, lên men và hoàn thiện sản phẩm Sản phẩm của phân xưởng lên men là bia TBF dự trữ trong các tank và chuẩn bò chuyển cho phân xưởng chiết rót 2.2 BỐ TRÍ NHÂN SỰ Giám đốc Phó giám đốc Kỹ thuật viên Tổ văn phòng Tổ APV Tổ Kiểm soát lên men Tổ lọc 2.3 CÁC KHU VỰC SẢN XUẤT CHÍNH − Khu vực APV: lắng trong và làm lạnh nhanh − Khu vực... Khu vực lọc: pha bia, lọc và bão hòa CO2 − Khu vực TBF: trữ bia chờ chiết Trang 27 Tổ TBF Tổ vệ sinh công nghiệp Phần 5: Phân xưởng lên men 2.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Dòch đường houblon hóa Không khí Lọc bông gòn Xử lý bằng UV Lắng cặn Làm lạnh nhanh Sục không khí vô trùng Men giống Nhân giống Maturex, antifoam Cấy men Maturex, antifoam Xử lý Thu hồi men Lên men chính Lên men phụ Pha bia Làm lạnh Diatomit... chất lượng của bia: • Các sản phẩm thủy phân của protein có phân tử lượng thấp (peptit, axit amin): là nguồn cung cấp nitơ chủ yếu cho nấm men • Các sản phẩm có phân tử lượng trung bình (albumoza, pepton, polypeptit): tham gia vào việc tạo vò, tạo bọt và giúp bia có khả năng giữ bền bọt Tuy nhiên các sản phẩm có phân tử lượng cao thường là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng đục bia 2 Sự Protein → albumoza... quá trình chủ yếu để lấy tinh dầu) − Trong suốt quá trình đun sôi với houblon nhiệt độ được giữ ở 100oC, thời gian là 70 phút (tính từ lúc sôi) Khoảng 20 phút trước khi kết thúc quá trình đun, bổ sung houblon dạng viên nén tương tự như cách bổ sung houblon dạng cao, bổ sung caramel và ZnCl2 − Trước khi quá trình đun kết thúc, dòch nha sẽ được kiểm tra lại nồng độ đường, nếu đạt, khi kết thúc quá trình. .. 76oC chủ yếu là để bù trừ lượng tổn thất nhiệt trong quá trình lọc duy trì nhiệt độ cao, không nhỏ hơn 75oC để α - amylase tiếp tục thủy phân tinh bột sót, đồng thời làm giảm thêm độ nhớt của dòch nha giúp lọc dễ dàng hơn Trang 13 Phần 4: Phân xưởng nấu 1.4.6.3 Các quá trình diễn ra trong giai đoạn nấu Quá trình enzym Quá trình Đặc điểm - Quá trình thủy phân tinh bột bắt đầu từ giai đoạn ươm mầm; sang... Amilo trình hồ hoá tinh bột dễ dàng hơn phosphataza F top = 70oC, pHop = 5,5 ÷ 5,7 Trang 15 Phần 4: Phân xưởng nấu Protein → albumoza → polypeptid → pepton + acid amin Mặc dù sản phẩm thuỷ phân protein chỉ chiếm một hàm lượng nhỏ trong chất hoà tan của dòch đường (khoảng 5 ÷ 6%) nhưng chúng đóng vai trò khá quan trọng trong quá trình công nghệ, trực tiếp tham gia vào sự hình thành chất lượng của bia: ... dạng nhựa cứng hơn Chú ý: 85-95% chất đắng trong bia là do α-axit đắng cùng các đồng phân của nó gây nên Khả năng tạo bọt và độ bền sinh học của bia tùy thuộc nhiều vào α-axit đắng - Tinh dầu: giúp cho bia có mùi thơm dễ chòu Khi đun sôi, phần lớn (77 ÷ 88%) tinh dầu sẽ bò khuếch tán trong hơi nước và bay hơi ra ngoài, phần còn lại sau đó bò mất trong quá trình lên men (90 ÷ 96%), tồn tại một lượng rất . giới. - Dùng cho hầu hết các dây chuyền sản xuất bia liên tục hoặc các tổ hợp liên đoàn hiện đại sản xuất dòch đường. - Chỉ áp dụng đối với các sản phẩm bia sử dụng 100% nguyên liệu là Malt Phần 4: Phân xưởng nấu Trang 17 bia, nhất là trong sản xuất bia đen. Nhưng đối với bia vàng, nếu melanoidine quá nhiều sẽ gây ảnh hưởng xấu đến màu và vò của bia. − Sự trích ly các chất có. rót) thường có đối với một nhà máy sản xuất bia. 1.1 NHIỆM VỤ − Phân xưởng nấu có nhiệm vụ chính là sản xuất ra dòch đường houblon hoá để chuẩn bò cho quá trình lên men tiếp theo. Nói cách