thiết kế nhà máy bia năng suất 35 triệu litnăm theo quy trình thu hồi hơi để tiết kiệm năng lượng

Điều đáng quan tâm ở đây là các nhà máy sản xuất bia tại Việt Namhiện nay đang hoạt động theo công nghệ và thiết bị cũ nên chi phí sản xuấtcao, đặc biệt là tình trạng sử dụng năng lượng

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

LỜI CẢM ƠN vi

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 3

1.1 Lập luận kinh tế 3

1.2 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy 4

1.2.1 Nguyên nhiên vật liệu và giao thông vận tải 4

1.2.2 Nguồn nhân lực 5

1.2.3 Nguồn điện 5

1.2.4 Nguồn nước 5

CHƯƠNG 2 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 7

2.1 Mục đích thiết kế nhà máy bia theo dây chuyền tiết kiệm năng lượng 7

2.2 Chọn nguyên liệu cho sản xuất bia 8

2.2.1 Malt đại mạch 8

2.2.2 Hoa houblon 10

2.2.3 Nguyên liệu thay thế (gạo) 11

2.2.4 Nước 11

2.2.5 Nấm men 12

2.2.6 Enzyme 13

2.2.6 Các chất phụ gia 13

2.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia 13

2.4 Thuyết minh quy trình sản xuất 16

2.4.1 Nghiền nguyên liệu 16

2.4.2 Hoà bột với nước 17

2.4.3 Hồ hoá, Đường hoá 17

2.4.4 Lọc dịch đường 18

2.4.5 Nấu hoa 19

2.4.6 Lắng xoáy và làm lạnh nhanh 21

2.4.7 Lên men 22

2.4.8 Lọc trong bia 24

2.4.9 Bão hoà CO2 24

2.4.10 Chiết chai 25

2.4.11 Thanh trùng bia 25

2.4.12 Chiết bock 25

2.4.13 Thu hồi và xử lý CO2 27

CHƯƠNG 3 TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 30

3.1 Tính cân bằng sản phẩm cho bia hơi 10,5oBx 30

3.1.1 Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn 30

3.1.2 Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lit bia hơi 10,5oBx 31

3.1.3 Tính lượng men giống 32

3.1.4 Tính lượng bã malt và gạo 32

3.1.5 Tính lượng nước dùng trong quá trình nấu và rửa bã 33

3.1.6 Tính các nguyên liệu khác 34

3.1.7 Các sản phẩm phụ 34

3.2 Tính cân bằng sản phẩm cho bia chai 12,5oBx 37

3.2.1 Tính lượng bã và dịch đường qua các giai đoạn 37

3.2.2 Tính nguyên liệu chính 38

3.2.3 Tính lượng men giống 38

3.2.4 Tính lượng bã malt và gạo 39

3.2.5 Tính lượng nước dùng trong quá trình nấu và rửa bã 39

3.2.6 Tính các nguyên liệu khác 40

3.2.7 Các sản phẩm phụ 40

CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 44

4.1 Các thiết bị trong phân xưởng nấu 44

4.1.1 Cân 44

4.1.2 Máy nghiền malt 44

4.1.3 Máy nghiền gạo 45

4.1.4 Nồi hồ hoá 46

4.1.5 Chọn nồi đường hoá 49

4.1.6 Tính và chọn thiết bị lọc 52

4.1.7 Tính và chọn nồi nấu hoa 54

4.1.8 Tính và chọn thiết bị đun nước nóng 57

4.1.9 Tính chọn thùng lắng xoáy 59

4.1.10 Thiết bị làm lạnh nhanh 60

4.2 Thiết bị trong phân xưởng lên men 61

4.2.1 Thiết bị lên men chính 61

4.2.2 Thiết bị lên men giống 64

4.2.3 Thiết bị rửa men 65

4.2.4 Máy lọc bia 67

4.2.5 Thiết bị bão hoà CO2 68

4.3 Phân xưởng hoàn thiện sản phẩm 69

4.3.1Hệ thống chiết bock 69

4.3.2 Hệ thống chiết chai 69

CHƯƠNG 5 TÍNH - HƠI - NƯỚC - ĐIỆN - LẠNH 75

5.1 Tính hơi 75

5.1.1 Tính lượng nhiệt cần cung cấp cho một mẻ nấu 75

5.1.2 Tính nhiệt lượng cho phân xưởng hoàn thiện 82

5.1.3 Tính lượng hơi 82

5.1.4 Chọn nồi hơi 83

5.1.5 Tính nhiên liệu cho nồi hơi 83

5.2 Tính lạnh cho nhà máy 84

5.2.1 Lượng nhiệt cần thiết cho thiết bị làm lạnh nhanh 84

5.2.2 Lượng nhiệt lạnh cần để cung cấp cho quá tr ình lên men chính 84

5.2.3 Nhiệt lạnh để làm lạnh nước rửa sữa men 85

5.2.4 Lượng nhiệt lạnh cần cho quá trình lên men phụ 86

5.2.5 Tính nhiệt lạnh cho thùng men giống 86

5.2.6 Lượng nhiệt lạnh cần thiết để hạ nhiệt độ bia trong tháp nạp CO2 87

5.2.7 Nhiệt lạnh cung cấp cho toàn bộ nhà máy 88

5.3 Tính nước cho nhà máy 88

5.3.1 Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu 89

5.3.2 Nước làm lạnh nhanh dịch đường 89

5.3.3 Lượng nước dùng trong phân xưởng lên men 89

5.3.4 Nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện * Nước rửa bock 90

5.3.5 Nước dùng cho nồi hơi 91

5.3.6 Nước dùng cho các việc khác 91

5.4 Tính điện cho nhà máy 91

5.4.1 Tính phụ tải chiếu sáng 91

5.4.2 Tính phụ tải động lực 99

5.4.3 Xác định phụ tải tính toán 100

5.4.4 Xác định công suất và dung lượng bù 100

5.4.5 Tính điện tiêu thụ hàng năm 101

CHƯƠNG 6 TÍNH HỆ THỐNG CIP VÀ VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG 103

6.1 Hệ thống CIP trong phân xưởng nấu 103

6.1.1 Tính toán CIP 103

6.1.2 Bơm CIP 104

6.2 Hệ thống CIP của phân xưởng lên men 105

6.2.1 Tính toán CIP 105

6.2.2 Bơm CIP 107

6.3 Vệ sinh an toàn lao động 108

6.3.1 Vệ sinh 108

6.3.2 Bảo hộ và an toàn lao động 109

CHƯƠNG 7 TÍNH XÂY DỰNG 112

7.1 Thiết kế mặt bằng tổng thể 112

7.2 Mặt bằng khu sản xuất chính 112

7.2.1 Phân xưởng nấu 113

7.2.2 Phân xưởng lên men 114

7.2.3 Phân xưởng hoàn thiện 115

7.3 Các công trình phụ trợ 116

7.3.1 Kho nguyên liệu 116

7.3.2 Kho thành phẩm 116

7.3.3 Kho vỏ chai, bock 117

7.3.4 Phân xưởng cơ điện 117

7.3.5 Nhà nồi hơi 118

7.3.6 Bãi than, xỉ 118

7.3.7 Trạm biến thế 118

7.3.8 Gara ôtô 118

7.3.9 Khu chứa và xử lý nước cấp 118

7.3.10 Nhà làm lạnh và thu hồi CO2 118

7.3.11 Khu xử lý nước thải 119

7.4 Các công trình phục vụ sinh hoạt 119

7.4.1 Nhà hành chính 119

7.4.2 Hội trường và câu lạc bộ 119

7.4.3 Nhà ăn ca 119

7.4.4 Nhà giới thiệu sản phẩm 120

7.4.5 Nhà để xe đạp, xe máy 120

7.4.6 Nhà vệ sinh thay ca 120

7.4.7 Phòng bảo vệ 120

7.4.8 Phòng y tế 120

CHƯƠNG 8: MÔI TRƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 122

8.1 Môi trường và phương pháp xử lý 122

8.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường 122

8.1.2 Phương pháp xử lý nước thải 123

8.1.3 Phương pháp xử lý nước thải cho nhà máy bia 124

CHƯƠNG 9: TÍNH KINH TÊ 129

9.1 Mục đích và ý nghĩa 129

9.2 Nội dung phần tính toán kinh tế 129

9.2.1 Vốn đầu tư cho nhà máy 129

9.2.2 Tính giá thành cho sản phẩm 132

9.2.3 Định giá sản phẩm 138

9.2.4 Tổng doanh thu nhà máy 138

9.2.5 Doanh thu thuần (DTT) 138

9.2.6 Đánh giá các chỉ tiêu hiệu quả 139

9.2.7 Thời gian thu hồi vốn 140

KẾT LUẬN 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO 143

LỜI CẢM ƠN

Trước hết cho phép em gửi tới ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa

và các thầy cô giáo trong khoa Chế biến - Trường đại học Nha Trang lòngbiết ơn, niềm tự hào khi được học tập và rèn luyện tại trường trong nhữngnăm qua

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo GS.TS Nguyễn ThịHiền đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này

Nhân đây em cũng xin gửi lòng biết ơn chân thành đến gia đình và bạn

bè, những người luôn ở bên em và động viên em trong suốt quá trình học tập

và nghiên cứu tại trường đại học

Đồ án tốt nghiệp của em với đề tài “Thiết kế nhà máy bia năng suất

35 triệu lit/năm theo quy trình thu hồi hơi để tiết kiệm năng lượng” Có thể

nói đây là đề tài có khối lượng công việc tương đối lớn nên chắc hẳn sẽ khôngtránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong được sự góp ý của các thầy côgiáo để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn, và đạt kết quả tốt nhất

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 10 năm 2007Sinh viên thực hiện

Đinh Thị Hải Yến

PHẦN MỞ ĐẦU

Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có độ cồn thấp và cógiá trị dinh dưỡng cao, mùi vị thơm, ngon Uống bia với một lượng thích hợpkhông những có lợi cho sức khoẻ, ăn cơm ngon, dễ tiêu hoá mà còn giảmđược sự mệt mỏi sau những ngày làm việc mệt nhọc

Bia được chế biến từ hai loại nguyên liệu chính là malt và hoa houblon

Nó là loại nước giải khát có nhiều bọt, có hương thơm đặc trưng, có vị đắng

dễ chịu, lớp bọt trắng mịn, có hàm lượng CO2 khá cao giúp cho cơ thể giảikhát một cách triệt để khi ta uống

Hàm lượng các chất hoà tan trong bia không nhiều, chỉ khoảng 5÷10%tuỳ theo loại bia nhưng hầu hết các chất hoà tan này vào trong cơ thể đềuđược con người hấp thụ tốt Bia có tác dụng giải khát, kích thích ti êu hoá,ngoài ra còn chứa vitamin B1, B2, PP và rất nhiều các acid amin cần thiết cho

cơ thể Năng lượng thu được khi sử dụng một lit bia tương đương với ăn 25gthịt bò, 150g bánh mì loại một hoặc tương đương với nhiệt lượng là 500kcal

Theo dấu tích của các nhà khảo cổ học đã tìm thấy và chứng minh quátrình sản xuất bia đã có cách đây 5÷7 nghìn năm Mãi đến năm 1857 nhà báchọc người Pháp Louis-Pasteur đã tạo ra bước ngoặt lớn cho nghành công nghệsản xuất bia, đó là khi ông phát hiện ra “Nấm men vi sinh vật duy nhất màhoạt động của chúng đã làm nên quá trình lên men bia” Đến cuối thế kỷ 19một số nhà khoa học Đức, Nga mới chứng minh được rằng nấm men tạo nêncác enzyme và các enzyme này có khả năng chuyển hoá đường thành rượu và

CO2, đây là thành phần quan trọng nhất của bia

Tình hình sản xuất bia trên thế giới và ở Việt Nam đang phát triểnmạnh Tuy nhiên, sản lượng bia của Việt Nam còn rất khiêm tốn so với sảnlượng bia của các nước có công nghiệp sản xuất bia phát triển Năm 2005 sảnlượng bia của Việt Nam là 1500 triệu lit trong khi sản lượng bia của Đức 101triệu Hl, Mỹ khoảng 242 triệu Hl…Mức tiêu thụ bia của nước ta cũng rấtthấp, chỉ khoảng 6÷8 lit/người/năm so với Tiệp 154lit/người/năm hay Đức là

144 lit/người/năm…

Điều đáng quan tâm ở đây là các nhà máy sản xuất bia tại Việt Namhiện nay đang hoạt động theo công nghệ và thiết bị cũ nên chi phí sản xuấtcao, đặc biệt là tình trạng sử dụng năng lượng một cách quá đà sẽ nhanhchóng dẫn đến tình trạng thiếu hụt năng lượng, như một số nước công nghiệpphát triển đang gặp phải Vì vậy việc cải tiến thiết bị, đưa công nghệ mới vàonhằm mục đích tiết kiệm năng lượng để hạ giá thành sản phẩm, nâng cao khảnăng cạnh tranh là việc làm rất cần thiết nhất là khi Việt Nam đã gia nhậpWTO Hơn nữa, hiện nay ở Việt Nam chưa có một đơn vị nào giải quyết vấn

đề tiết kiệm năng lượng nói chung và năng lượng nhiệt trong nhà máy bia nóiriêng một cách bài bản

Chính vì những lý do trên mà việc xây dựng một nhà máy bia với côngnghệ mới, với hệ thống tiết kiệm năng lượng sử dụng trong phân xưởng nấu làhết sức cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng của ng ười tiêu dùng và chắcchắn sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao

Do đó em đã chọn đề tài “Thiết kế nhà máy bia năng suất 35 triệu

lit/năm theo quy trình thu hồi hơi để tiết kiệm năng lượng” Hi vọng đáp

ứng được phần nào nhu cầu hết sức cần thiết nói trên

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ CHỌN ĐỊA

ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY

1.1 Lập luận kinh tế.

Nước ta nằm trên bán đảo Đông Dương thuộc khu vực Đông Nam Á,

có khí hậu nhiệt đới, nhiệt độ trung bình hàng năm cao, dân số đông và giatăng nhanh Thực hiện chủ trương của Đảng và nhà nước, nền kinh tế nước tađang trong giai đoạn Công nghiệp hoá-hiện đại hoá, phấn đấu đến năm 2020

về cơ bản trở thành một nước công nghiệp

Trong công cuộc Công nghiệp hoá-hiện đại hoá thì nghành công nghiệpthực phẩm ngày càng đóng vai trò vô cùng quan trọng Với sự phát triển củanền kinh tế, đời sống xã hội ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu củangười dân về thực phẩm nói chung v à đồ uống nói riêng Một trong nhữngthức uống giải khát có giá trị bổ dưỡng cao là bia Cùng với chiến lược nhànước khuyến khích phát triển ngành nước giải khát nói chung và ngành bianói riêng, từ nay đến năm 2020 nâng bình quân tiêu thụ lên 25l/người/nămđáp ứng nhu cầu và thị hiếu dùng bia trong xã hội đồng thời cải thiện mứcsống của người dân

Trên thực tế hiện nay có các nhà máy bia có năng suất trên 70 triệulit/năm hoạt động có hiệu quả là: Nhà máy bia Hà Nội, Bia Sài Gòn…Mặc dùtổng sản lượng bia của cả nước vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu ngày càngtăng của xã hội nên việc thiết kế xây dựng một nhà máy bia là phù hợp và cầnthiết vì:

+ Đáp ứng nhu cầu về nước giải khát trên thị trường

+ Giải quyết việc làm cho người lao động trong địa phương cũng nhưcác vùng lân cận

+ Tăng thu nhập ngân sách Quốc gia, góp phần tăng hiệu quả phúc lợi

xã hội

Do vậy việc thiết kế và xây dựng một nhà máy bia theo công nghệ mới

là hoàn toàn hợp lý và đúng đắn

1.2 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy.

Trong đồ án thiết kế này, tôi chọn đặt nhà máy bia tại khu công nghiệpĐồng Văn - huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam

Tại địa điểm này có rất nhiều thuận lợi về vị trí địa lý nên sẽ đáp ứngđược dễ dàng cho các nhu cầu của nhà máy

1.2.1 Nguyên nhiên vật liệu và giao thông vận tải.

- Khu công nghiệp Đồng Văn là khu công nghiệp mới được xây dựng

và quy hoạch của tỉnh Hà Nam, khu công nghiệp này nằm dọc trên trục đườngquốc lộ 1A, ngay gần đường quốc lộ Gần tuyến đường sắt và gần với ga Phủ

Lý Gần tuyến đường nối Hà Nam với Hưng Yên và các tỉnh lân cận khác.Khu công nghiệp này nằm ngay sát địa phận tỉnh Hà Tây và chỉ cách Hà Nội60km về phía Nam

- Tất cả các đặc điểm trên rất thuận lợi cho vấn đề giao thông đi lạicung cấp nguyên nhiên vật liệu cho hoạt động sản xuất của nhà máy

- Về nguyên liệu:

+ Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt và hoa houblon Tuy nhiên

do điều kiện tự nhiên nước ta không thuận lợi để trồng hai loại cây này, nênchúng ta nhập về từ các nước như: Đan Mạch, Trung Quốc, Đức,Tiệp…Chúng ta có thể vận chuyển nguyên liệu về nhà máy bằng đường bộhoặc đường sắt

+ Nguyên liệu thay thế: Trong quá trình sản xuất để giảm giá thành nênngoài malt ta dùng nguyên liệu thay thế là gạo với tỷ lệ là 30%

Hà Nam là một tỉnh thuần nông đang trên đà phát triển, nên ta có thể dễdàng thu mua gạo ngay tại địa phương hoặc các tỉnh lân cận như: Hưng Yên,Nam Định, Hà Tây…

-Về nhiên liệu: Nhiên liệu dùng trong nhà máy bia chủ yếu là cung cấpcho nồi hơi phục vụ cho mục đích như sản xuất, vệ sinh thiết bị, phân xưởng,thanh trùng…

Nhiên liệu sử dụng là than được mua từ các công ty than tại QuảngNinh Và vận chuyển về nhà máy bằng đường bộ hoặc đường sắt

Tóm lại, với vị trí như trên thì việc vận chuyển nguyên nhiên vật liệu

và sản phẩm của nhà máy rất thuận lợi

1.2.4 Nguồn nước.

Nước là yếu tố rất quan trọng trong các nhà máy thực phẩm dặc biệt làtrong sản xuất bia Trong nhà máy nước được dùng để xử lý nguyên liệu, nấu,thanh trùng, vệ sinh…Do đó lượng nước dùng trong nhà máy là rất lớn

Nhà máy sử dụng nguồn nước của khu công nghiệp, ngoài ra nhà máyđầu tư thêm 1 hệ thống giếng khoan để đề phòng khi hệ thống cấp thoát nướccủa khu công nghiệp bị hỏng hoặc không đủ

Lượng nước thải mà nhà máy thải ra cũng tương đối lớn Nhà máy có

hệ thống xử lý nước thải trước khi thải ra hệ thống nước thải của khu côngnghịêp

● Khu công nghiệp Đồng Văn có diện tích tương đối lớn (trên 100 ha).Mặt đất khá bằng phẳng dễ thoát nước và không ngập lụt nên đủ điều kiệncho việc xây dựng nhà máy và diện tích mở rộng sau này

Trong khu công nghiệp có một số nhà máy thức ăn gia súc đã được xâydựng và hoạt động Do đó ta có thể hợp tác sản xuất với các công ty n ày

Lượng bia sản xuất ra hàng năm là tương đối lớn, được tiêu thụ ngay tạiđịa phương, trong tỉnh Hà Nam và các tỉnh lân cận như Hưng Yên, NamĐịnh, Ninh Bình, Hà tây…Và các nơi có nhu cầu.

CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY

CHUYỀN CÔNG NGHỆ

2.1 Mục đích thiết kế nhà máy bia theo dây chuyền tiết kiệm năng lượng.

Cùng với việc gia tăng dân số và nền kinh tế phát triển nhanh tại cácnước đang phát triển thì mức độ tiêu thụ năng lượng tại các quốc gia này cũngđang tăng mạnh Tuy nhiên nếu xét từ khía cạnh hiệu quả của việc sử dụng nănglượng, thì do kỹ thuật và công nghệ của các nước này còn thua xa so với các nướcphát triển nên năng lượng tiêu thụ một cách vô ích và lãng phí là rất nhiều

Do vậy sử dụng năng lượng một cách hiệu quả và tiết kiệm là một vấn

đề rất được các nước quan tâm nghiên cứu.Tại Việt Nam, có thể nói lượngđiện sản xuất ra không đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nước nên vấn đề tiếtkiệm điện đang rất được quan tâm và chú ý

Hiện nay, tại nhiều nơi trên thế giới đã nghiên cứu và triển khai nhiềuchương trình tiết kiệm năng lượng cho các ngành công nghiệp nói chung,trong đó có ngành công nghiệp sản xuất bia và đã thu được nhiều kết quả rấtkhả quan Cụ thể như ở Đức, Nhật …là các quốc gia đã tiến hành nghiên cứu

và áp dụng rất thành công các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong các nhàmáy bia

Ở Việt Nam, vấn đề tiết kiệm năng lượng cũng là một quốc sách trongnhiều ngành khác nhau đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm nóichung và công nghiệp sản xuất bia nói riêng Đây là điều hết sức thiết thực vàcấp bách mà các nhà máy bia cần phải quan tâm nghiên cứu để giảm chi phísản xuất và hạ giá thành sản phẩm Nhất là trong bối cảnh như hiện nay, có sựbiến động của các mặt hàng nguyên nhiên vật liệu Mà đặc biệt là trong thịtrường năng lượng trên thế giới cũng như chính sách về giá bán điện sản xuấtthì việc tiết kiệm năng lượng lại càng trở nên cần thiết hơn bao giờ hết và cótính chất sống còn đối với doanh nghiệp

Mặt khác, hiện nay đa số các nhà máy bia của ta hoạt động theo côngnghệ và thiết bị cũ kỹ nên chi phí sản xuất là khá cao, khả năng cạnh tranh

kém Vì vậy việc cải tiến thiết bị, đưa công nghệ mới vào nhằm mục đích tiếtkiệm năng lượng để hạ giá thành sản phẩm, nâng cao khả năng cạnh tranh làrất cần thiết Nó không chỉ đem lại hiệu quả kinh tế to lớn m à còn góp phầncải thiện đời sống nhân dân, tăng khả năng giữ gìn môi sinh, môi trường vàhạn chế sự thất thoát tài nguyên của đất nước.

Hệ thống tiết kiệm năng lượng đã được ứng dụng ở nhiều khâu Tuynhiên trong bản thiết kế này tôi sử dụng công nghệ thu hồi hơi ở phân xưởngnấu để tái sử dụng vào quá trình nấu nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng

2.2 Chọn nguyên liệu cho sản xuất bia.

Để sản xuất ra sản phẩm bia theo đúng yêu cầu và được thị trường chấpnhận, thì điều kiện tiên quyết là phải đảm bảo nguyên liệu mang đi sản xuất,đáp ứng đủ các yêu cầu về kỹ thuật

Nguyên liệu chính dùng trong sản xuất bia là malt, hoa houblon, gạo

và nước

2.2.1 Malt đại mạch.

Trong sản xuất bia malt có ý nghĩa rất quan trọng, quyết định đến chấtlượng của bia Malt dùng trong sản xuất bia là malt đại mạch vì có hàm lượngprotein cao, nó có vai trò trong việc hình thành mùi, vị, bọt và độ bền bọt củabia Malt là nguồn cung cấp các loại đường cho nước nha, làm khungcacbon trong quá trình lên men, cung c ấp nhiều đạm hòa tan, đây là nguồndinh dưỡng N2cho nấm men phát triển và là nguồn đạm dinh dưỡng còn lạitrong bia

Malt còn cung cấp các enzyme như protease, amylase cho công nghệnấu dịch lên men và hệ thống các enzym oxi hoá khử cần thiết cho làm chínbia sau này

Malt được sản xuất từ hạt đại mạch, được nảy mầm ở điều kiện nhântạo và sấy đến độ ẩm nhất định ở những điều kiện bắt buộc

Do điều kiện nước ta không trồng được đại mạch nên phải nhập khẩu từcác nước như Australia, Nga, Trung Quốc…Vì vậy khi mua malt ta cần quantâm đến các chỉ tiêu chất lượng để tránh ảnh hưởng đến quá trình sản xuất

Có hai loại malt khác nhau là malt vàng và malt thẫm Trong dâychuyền sản xuất này tôi chọn malt vàng để sản xuất bia.

*Yêu cầu về chất lượng malt

- Về cảm quan:

Màu sắc: malt có màu vàng tươi, vỏ óng ánh

Mùi vị: có hương thơm đặc trưng, vị ngọt

Kích thước hình dạng: Phải đồng đều

Độ sạch: không lẫn tạp chất, tỷ lệ hạt g ãy, hạt vỡ tối đa là 0,5%; hạt

bị bệnh tối đa là 1%; hạt không nảy mầm tối đa là 5%

2.2.2 Hoa houblon.

Hoa houblon là nguyên liệu chính thứ hai dùng trong sản xuất bia Hoahoublon tạo cho bia có vị đắng đặc trưng và mùi thơm dễ chịu, tạo ra đặc tínhcảm quan cho bia Các thành phần như acid đắng, nhựa mềm có trong hoa khinấu ở nhiệt độ cao, các thành phần này hoà tan vào dịch đường làm tăng tínhbền của dịch đường và của bia sau này

Những thành phần quyết định đến chất lượng của bia trong hoa bao gồm:

- Chất đắng: là thành phần giá trị nhất trong hoa, ngoài tác dụng truyền

vị đắng đặc trưng cho bia, nó còn có tác dụng sát trùng mạnh giúp bảo quảnbia lâu hơn

- Tinh dầu thơm của hoa houblon hoà tan vào dịch đường, tồn tại trongbia và tạo cho bia một mùi thơm rất đặc trưng, rất nhẹ và dễ chịu

- Polyphenol (tanin) có tác dụng kết tủa các protein không tan ra khỏidung dịch đường, ổn định thành phần và tạo vị, màu cho bia

Hoa houblon cũng được nhập về từ Đức, Tiệp, Australia…dưới cácdạng là hoa viên, hoa cánh và cao hoa

*Yêu cầu chất lượng của hoa houblon:

- Màu sắc: dạng hoa cánh: màu vàng xanh

dạng hoa viên: màu xanh nondạng cao hoa: màu xanh thẫm

- Mùi: mùi thơm đặc trưng, không hắc

* Trong nhà máy bia ta sử dụng hoa houblon dưới dạng hoa viên và cao hoa.

2.2.3 Nguyên liệu thay thế (gạo).

Vì lý do kinh tế và đôi khi để cải thiện thành phần của dịch chiết, trongquá trình nấu người ta thường thay một phần malt bằng các hạt chưa được

“malt hoá”, gọi là các “hạt thô” hay dùng đường để thay thế Nhờ thế mà tathu được bia thành phẩm có giá rẻ hơn mà chất lượng bia lại giảm không đáng

kể Tuy nhiên lượng nguyên liệu thay thế chỉ được sử dụng với một tỷ lệ nhấtđịnh, trong phần thiết kế này ta chọn tỷ lệ nguyên liệu thay thế là 30%

Do nước ta là nước nông nghiệp nên gạo là loại nông sản phổ biến vàgiả thành rẻ nên ta chọn gạo làm nguyên liệu thay thế

*Yêu cầu về chất lượng của gạo:

- Kiểm tra bằng mắt: Tấm hay bột gạo phải thật trắng, không mốc,không lẫn tạp chất

Độ cứng: từ mềm đến trung bình

Độ cứng tạm thời: 0,7 mg đương lượng/lit

Độ cứng vĩnh cửu: 0,4 ÷ 0,7mg đương lượng/lit

Lượng tế bào vi khuẩn ≤ 100 tế bào/lit

Trong nước không có kim loại nặng As, Hg

Nước không màu, không mùi, không vị, không lẫn tạp chất

Riêng nước trong nồi hơi phải là nước mềm, có độ cứng toàn phầnbằng không để chống đóng cặn và giảm hệ số trao đổi nhiệt

2.2.5 Nấm men.

Nấm men trong sản xuất bia thuộc lớp có khả năng tạo bào tử, họ

saccharomycetease chi saccharomyces Trong đó có 2 chủng được sử

dụng là:

- Giống nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae, loại này chỉ lên men ở

nhiệt độ t0 = 12÷ 130C và kéo dài 3 ÷ 7 ngày, khi kết thúc lên men, nấm men

lơ lửng và tập trung nổi lên trên Vì vậy khó tách nấm mem để sử dụng l àmmen giống cho các đợt lên men tiếp theo

- Giống nấm men chìm Saccharomyces Carlsbergensis Loại nấm men

này lên men ở nhiệt độ t0 = 6 ÷ 70C Khi kết thúc lên men, tế bào nấm men kếtchìm xuống dưới đáy thiết bị nên thuận lợi cho việc tách chúng ra làm mengiống cho các lần lên men tiếp theo

- Căn cứ vào các đặc điểm trên và công nghệ của nhà máy ta chọn sử

dụng nấm men chìm Saccharomyces Carlsbergensis để sử dụng lên men bia

cho nhà máy

- Yêu cầu nấm men: Nấm men dùng là một chủng thuần khiết và mộtđời men giống có thể dùng được 6 ÷ 10 chu kỳ lên men

2.2.6 Enzyme

Enzyme sử dụng trong sản xuất bia là chế phẩm Enzyme Termamyl củahãng Novo - Đan Mạch

Ưu điểm của phương pháp dùng enzyme Termamyl:

Tăng hiệu suất thu hồi chất hoà tan

- Nhóm chất chống oxy hoá cho bia: Acid ascorbic, H2O2…

- Nhóm các chế phẩm enzyme dùng cho đường hoá và lên men: Dùngamylase cho đường hoá: Dùng E.Termamyl, E.Neutrase… cho lên men

- Bột trợ lọc: sử dụng bột trợ lọc Diatomit với lượng nhất định dùng đểlọc trong bia sau khi lên men xong

2.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia

hồ hoá

đường hoá

nước nóng

lọc dịch đường nấu hoa

lắng xoáy

Làm lạnh nhanh

Lên men chính

Lên men phụ và Làm chin bia lọc trong bia

Thu CO 2

xử lý

nạp bình malt lót

chiết chai chiết bock

2.4 Thuyết minh quy trình sản xuất

2.4.1 Nghiền nguyên liệu

2.4.1.1 Nghiền malt

- Mục đích của nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bềmặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phầnchất của nội nhũ nhanh hơn , thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trìnhthuỷ phân khác nhanh và triệt để hơn

- Nghiền malt là công đoạn đòi hỏi kỹ thuật cao nên cần phải lựa chọnphương pháp nghiền thích hợp để tránh ảnh hưởng đến quá trình công nghệ

và nâng cao hiệu suất chung của quá trình Máy nghiền malt thường là máynghiền trục

- Có các phương pháp nghiền malt như nghiền khô, nghiền ướt cóngâm, nghiền ướt không ngâm… Qua nghiên cứu ưu nhược điểm của cácphương pháp này ta chọn phương pháp nghiền khô để áp dụng cho nhà máymình thiết kế

+ Ưu điểm: Có thể nghiền trước khi nấu được lâu

Nghiền tốt các loại malt có độ nhuyễn kém

Áp dụng cho mọi phân xưởng từ nhỏ tới lớn, từ thủ côngtới tự động

Dễ vệ sinh thiết bị

+ Nhược điểm: Không giữ được nguyên vỏ

Khi nghiền bụi bay ra nhiều

2.4.1.2 Nghiền gạo

- Nghiền gạo nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột, tạo điều kiệncho quá trình hút nước, trương nở hạt tinh bột và các enzyme tiếp xúc vớiphân tử tinh bột tạo thành các đường đơn giản

Vì vậy để đạt được mục đích cuối cùng là trích ly được nhiều chất hoàtan thì gạo phải được nghiền nhỏ để phá vỡ các hạt tinh bột

- Yêu cầu: Tấm lớn <20%

Tấm nhỏ < 35%

Bột mịn >75%

2.4.2 Hoà bột với nước

Quá trình hoà bột malt và bột gạo với nước nhằm mục đích tránh chobột malt (gạo) bị vón cục gây trở ngại cho quá trình thuỷ phân tinh bột Người

ta dùng cánh khuấy đánh tơi bột trong nước

2.4.3 Hồ hoá, Đường hoá

- Các chuỗi tinh bột xoắn lại và tập trung trong các hạt tinh bột Khi cáchạt này còn nguyên vẹn, hoạt động của enzyme amylase là rất yếu Các hạtnày sẽ bị phá vỡ dưới tác động của nhiệt độ Đó là sự hồ hoá

- Mục đích của quá trình hồ hoá là nhằm phá vỡ cấu tạo màng tế bàocủa tinh bột Chuyển tinh bột từ trạng thái không tan thành trạng thái hoà tantạo điều kiện cho quá trình phân cắt các mạch tinh bột bởi các hạt enzyme

- Mục đích của quá trình đường hoá là tạo điều kiện thích hợp để cácenzyme hoạt động phân cắt các hợp chất cao phân tử th ành các chất có phân

tử thấp, các loại đường có khả năng lên men và không lên men (như glucose,fructose, maltose…) tạo thành chất chiết của dịch đường

- Ta có thể theo dõi quá trình hồ hoá và đường hoá qua biểu đồ sau:

* Nồi hồ hoá: đầu tiên cho nước vào nồi nấu ở nhiệt độ khoảng 38÷40oC vừa

đổ nước vừa khuấy cho bột gạo hoà tan trong nước Sau đó nâng nhiệt độ lên

50oC và giữ trong 20 phút

Trong giai đoạn này ta bổ sung 10% malt lót để cung cấp enzyme protease

để thuỷ phân protein của tinh bột, đồng thời cung cấp enzyme amylase đểthuỷ phân tinh bột làm giảm độ nhớt của nồi nấu

Tiếp đó nâng lên khoảng 68oC và bổ sung enzyme Termamyl vào Ở giaiđoạn này Termamyl cùng với một số enzyme của malt sẽ thuỷ phân s ơ bộ tinhbột để giảm trở lực cánh khuấy, giữ ở nhiệt độ này khoảng 30 phút Tiếp đónâng lên 90oC và giữ trong 15 phút Ở nhiệt độ bằng 90oC thì tinh bột sẽ được

hồ hoá hoàn toàn đồng thời Termamyl hoạt động tốt ở nhiệt độ này

* Sau khi nồi cháo đun được khoảng 90 phút thì cho nước ở nhiệt độ 380Cvào nồi malt để khoảng 15 phút Bổ sung H3PO4 để điều chỉnh pH

Nâng nhiệt độ nồi malt lên 50oC và giữ trong 10 phút để enzyme proteasehoạt động thuỷ phân các protein cao phân tử thành các protid hoà tan có phân

tử lượng thấp như peptid, acid amin…làm thức ăn cho quá trình lên men.Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 68oC

Khi ta nâng nhiệt độ nồi malt lên 68oC thì cùng lúc đó ta cũng hạ nhiệt độnồi cháo xuống 68oC để tiến hành hội cháo

Sau khi chuyển hai nồi vào thành một ta giữ ở 68oC khoảng 10 phút rồinâng nhiệt độ lên 72oC và giữ trong 30 phút Sau thời gian này ta tiếp tục tăngnhiệt độ nồi đường hoá lên 76oC và giữ ở nhiệt độ cho tới khi đường hoá hoàntoàn Để kiểm tra quá trình đường hoá hoàn toàn ta dùng Iod để thử Khi thấyIod không chuyển sang màu xanh chứng tỏ đường hoá hết và kết thúc quátrình đường hoá Ta đem dịch đường đi lọc

Trong quá trình nấu ngoài việc khống chế nhịêt độ và thời gian nấu người

ta còn khống chế pH của khối dịch nấu sao cho thích hợp với từng loạienzyme Ở nhiệt độ bằng 65oC điều chỉnh pH = 5,2 và ở 750C điều chỉnh pH =5,7 Do vậy tại nhà máy ta cần sử dụng một số hoá chất cho quá trình nấu để tạo

pH thích hợp cho từng loại enzyme nhằm nâng cao hiệu suất đường hoá

2.4.4 Lọc dịch đường

- Mục đích: Thành phần cơ học của cháo malt sau khi đường hoá kếtthúc bao gồm hai hợp phần : pha rắn và pha lỏng Thành phần của pha rắn baogồm các cấu từ không hoà tan của bột nghiền còn pha lỏng bao gồm nước và

các hợp chất phân tử thấp được trích ly từ malt hoà tan trong đó Pha rắn gọi

là bã malt, pha lỏng gọi là dịch đường

Mục đích của quá trình lọc là tách pha lỏng khỏi hồn hợp để tiếp tục cácbước tiếp theo của tiến trình công nghệ, còn pha rắn phế liệu thải bỏ ra ngoài

- Quá trình lọc bã malt được tiến hành theo hai bước: Bước đầu tiên là éptách dịch cốt và bước thứ hai là rửa bã để chiết chất hoà tan ở giai đoạn rửa bãdựa trên cơ sở của sự khuếch tán

Để thực hiện quá trình lọc ta dùng thùng lọc đáy bằng

2.4.5 Nấu hoa

Sau khi trộn lẫn dịch đường ban đầu với dịch rửa bã ta được hỗn hợp cuốicùng gọi là dịch đường ngọt Để dịch đường ngọt trở thành “hợp chất” tiềnthân trực tiếp của bia, điều cần thiết là phải đun sôi nó với hoa houblon trong1÷1,5h

Quá trình này nhằm mục đích:

- Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol và các thành phần kháccủa hoa houblon vào dịch đường để tạo cho bia có vị đắng và mùi thơm đặctrưng

- Polyphenol của hoa khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tácdụng với Protein cao phân tử tạo kết tủa lắng xuống làm tăng độ trong củadịch đường

- Polyphenol, chất đắng có trong hoa là những chất tạo sức căng bề mặt cóhoạt tính sinh học cao Chúng tham gia vào quá trình tạo bọt và giữ bọt cho bia

- Thanh trùng và cô đặc nước nha đến nồng độ đường thích hợp đối vớitừng loại bia.

* Cách tiến hành:

Bơm dịch đường từ thùng lọc vào thiết bị đun hoa, tăng dần nhiệt độ dịch

để đảm bảo nhiệt độ >70oC để enzyme amylase thuỷ phân nốt tinh b ột còn sótlại trong nước rửa bã Đun sôi khoảng 10 phút để tạo kết tủa protid với tanincủa vỏ malt Sau đó cho cao hoa với tỷ lệ 100g/1000 lit và đun sôi trong 30phút rồi cho nốt lượng hoa viên còn lại vào nồi trước khi kết thúc quá trìnhđun sôi 10÷15 phút

Tổng thời gian đun hoa khoảng 1÷1,5h Nếu nồng độ chất khô của dịchđường chưa đạt yêu cầu thì có thể bổ sung thêm đường maltose vào giai đoạncho hoa lần 2

* Hệ thống tiết kiệm năng lượng sử dụng trong phân xưởng nấu:

Hơi bốc lên từ nồi houblon hoá, sau khi đi qua thiết bị làm kín đườngống được đưa về tháp rửa hơi, tại đây hơi được rửa sạch để loại bỏ những cặnbẩn hữu cơ có quấn theo hơi khi bay ra khỏi nồi houblon hoá, hơi cho đi từdưới lên, ngược với chiều dòng nước nóng 90oC được phun từ đỉnh thápxuống

Hơi nước sau khi ra khỏi thác là hơi sạch đã được loại bỏ hết cặn bẩn

có to= 100oC áp suất hơi là 1Kg/cm2 Hơi này được đưa về máy nén hơi, tạiđây hơi được nén lên áp suất cao (P ≈ 1,6Kg/cm2 và t ≈ 145oC) Sau đó lượnghơi tái nén này được phối trộn với một lượng hơi từ lò hơi trong thiết bị phuntạo phối trộn và tạo được hơi có áp suất ≈ 1,8Kg/cm2 Hơi này được đưa trởlại nồi houblon hoá để gia nhiệt cho dịch đường

Nước rửa hơi sau khi thực hiện quá trình rửa xong có to = 100oC Saukhi đi qua thiết bị tách cặn sẽ được trao đổi nhiệt với nước nóng có to= 80oC

để có nước nóng 99oC đưa về thiết bị tích trữ năng lượng và hạ to xuống 90oC.Sau đó quay trở lại tháp rửa hơi để thực hiện quá trình rửa hơi

Nước ngưng trong quá trình rửa hơi và lượng nước nằm lại trong tháprửa trước mỗi lần rửa sẽ được gia nhiệt cho nước thường có to = 23,6oC để có

nước nóng 80 C đưa về tank chứa nước nóng trước khi thải bỏ ra cống rãnh ởnhiệt độ ≈ 40oC.

Thông thường trong thực tế sản xuất cho thấy các ống trao đổi nhiệtđược chế tạo từ ống Ф52 Khi sử dụng các ống này thiết bị tránh được hiệntượng bám cháy trên bề mặt ống nhưng tốc độ sôi, tốc độ tuần hoàn rất chậm

Để tăng khả năng tuần hoàn và tốc độ sôi, khả năng tận dụng hiệu quả hệthống tiết kiệm năng lượng ta thay các ống Ф52 bằng các ống Ф38 Để tránhhiện tượng bám cháy trong thành ống ta lắp thêm một bộ gia nhiệt, dịch trướckhi đưa vào nồi houblon hoá Dịch đường được gia nhiệt để nâng nhiệt từ

70oC÷96oC bằng nước nóng 99oC từ bình tích trữ năng lượng

Thiết bị tích trữ nước nóng có cấu tạo cao, đường kính bé nhằm giảmkhả năng đối lưu của khối nước đồng thời nước 99oC được lấy đi gia nhiệtcho dịch trước khi đun hoa sẽ được lấy ở phía trên của tank chứa Do vậy khốinước nóng sẽ bị phân tầng, nhiệt độ tầng trên 99oC và nhiệt độ tầng dưới là

80oC Tuy nhiên khoảng giữa vẫn không thể tránh được sự giao thoa của haitrường nhiệt độ nên nhiệt độ của tank sẽ tăng nhiệt lên

Nước ngưng từ nồi houblon hoá sẽ được trao đổi với nước lạnh để giảmnhiệt độ xuống còn 40oC trước khi thải bỏ ra cống Nước lạnh sau khi trao đổinhiệt với nước ngưng được đưa về tank chứa nước nóng

Dịch đường sau khi nấu hoa xong được đưa sang nồi lắng xoáy, rồiđược đem đi làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ l ên men Tác nhân

để làm lạnh là nước lạnh 2oC Sau khi làm lạnh dịch đường sẽ được dẫn vềtank chứa nước nóng để nấu bia

2.4.6 Lắng xoáy và làm lạnh nhanh

- Mục đích: Ra khỏi thiết bị nấu, đường hoá, dịch đường có to = 100oC

có chứa các thành phần ở dạng huyền phù và các phần tử houblon Để có thểcấy giống nấm men thì cần thiết phải đưa dịch này về dạng dịch trong, tách bỏcặn và có nhiệt độ phù hợp với nấm men trong quá trình lên men

Do đó giai đoạn này có hai mục đích là:

Loại bỏ các tập hợp của các phần tử chất rắn

Làm lạnh dịch nấu thu được nhằm tránh vi sinh vật nhiễm v ào dịch đườnglên men và tách các hợp chất hữu cơ kém chịu lạnh Đồng thời tạo điều kiệnthuận lợi cho oxy hoà tan nhiều vào dịch.

Tiến hành:

Dịch bơm vào thùng lắng xoáy theo phương pháp tiếp tuyến với thànhthùng tạo thành dòng xoáy Cặn và các chất không hoà tan có khối lượng lớnchịu tác dụng của lực hướng tâm sẽ xoáy vào giữa và lắng xuống đáy thùng.Nhiệt độ lúc đầu của dịch ở thùng đun hoa bơm sang là 100oC, ta hạ xuống

60oC bằng cách cho nước lạnh tuần hoàn ngoài thùng Sau đó được bơm quamáy lạnh nhanh kiểu tấm bản, chọn máy lạnh một cấp làm lạnh nước đến 0oCbằng glycol để hạ dịch đường xuống 10÷12oC Thời gian làm lạnh xuốngkhoảng 60÷80 phút Làm lạnh trong điều kiện tránh được sự xâm nhập vàphát triển của vi sinh vật có hại

2.4.7 Lên men:

Bia hơi: lên men chính ở nhiệt độ t = 9÷12oC trong 6 ngày

Lên men phụ ở nhiệt độ t = 1÷2oC trong 10 ngày

Bia chai: lên men chính ở nhiệt độ t = 9÷12oC trong 7 ngày

Lên men phụ ở nhiệt độ t = 1÷2oC trong 13 ngày

2.4.7.1: Quá trình lên men chính:

- Mục đích: chuyển hoá các chất hoà tan trong dịch lên men thành rượu

etylic, CO2và một số sản phẩm phụ khác nhờ sự phát triển của nấm men Sảnphẩm của quá trình lên men chính là bia non Bia non đục và có hương vị đặctrưng tuy nhiên lượng diacetyl còn cao

C6H12O6 nấm men 2C2H5OH + 2CO2 + 28 Kcal

Đặc điểm của quá trình lên men chính là sự tiêu hao các chất diễn ramạnh mẽ Một lượng lớn đường chuyển thành rượu, CO2 và một số sản phẩmphụ khác như rượu bậc cao, glyceril, acid hữu cơ, ester, aldehyd, diacetyl,…góp phần làm lên hương vị cho bia

Cách tiến hành:

Dịch đường sau khi được làm lạnh nhanh đến 10÷12oC và bão hoà oxy vôtrùng thì được bơm vào thùng lên men theo chiều từ dưới lên để tránh hiện

tượng tạo bọt Khi bơm dịch đường vào khoảng 1/3 thùng lên men thì ta bắtđầu cho men giống hoặc men sữa Sau đó tiếp tục b ơm đến 75% thùng thìdừng Trong quá trình lên men, một lượng CO2 được tạo ra sinh ra bọt Thùnglên men có khoang áo lạnh ở bên ngoài để duy trì nhiệt độ lên men ở 9÷10oC

và áp suất 0,3÷1kg/cm2 trong 1÷2 ngày Sau đó giữ ở nhiệt độ 10÷12oC, ápsuất 0,7÷1kg/cm2 trong 4÷5 ngày Trong thời gian lên men chính luôn theodõi sự giảm hàm lượng đường và sự tăng nhiệt độ trong dịch đường Quátrình lên men chính kết thúc khi độ khô biểu kiến còn lại khoảng 2,5÷3,0oS.Đồng thời trong quá trình lên men cũng phải chú ý tới sự thay đổi pH củadịch lên men Trước khi lên men dịch đường có pH = 5,4÷5,8, quá trình lênmen bình thường thì pH giảm xuống còn 4,4÷5, giảm mạnh ở giai đoạn lênmen chính, còn giai đoạn lên men phụ thì giảm ít Sau đó hạ nhiệt độ xuống4÷5oC và giữ nhiệt độ này trong khoảng 24h để tách nấm men ra khỏi bia non,tiến hành lấy men đi xử lý và rửa tách cặn

2.4.7.2: Quá trình lên men phụ và làm chín bia:

Lên men phụ là tiếp theo quá trình lên men chính để lên men tiếp phầnđường còn lại nhưng với tốc độ chậm Trong thời kì này có xảy ra nhiều phảnứng enzyme và phi enzyme làm cho bia có mùi vị hoàn hảo Đặc biệt tronggiai đoạn này có sự phân huỷ hợp chất diacetyl đến mức cho phép (<0,2mg/l), hợp chất này hình thành trong giai đoạn lên men chính không có lợicho mùi vị của bia và ở nồng độ cao còn gây hại cho người uống

Ý nghĩa của quá trình lên men phụ là rất lớn đối với việc tạo hương vị,bọt, hương thơm, nó quyết định đến độ bền vững của bia cũng như các đặctính kĩ thuật của bia thành phẩm

- Giai đoạn lọc: đẩy dịch hoà bột ra khỏi máy nén khí, đưa bia cần lọcvào máy lọc Kiểm tra độ trong của bia để có biện pháp xử lý.

Khi độ dày lớp bã trên lớp vải lọc tăng, áp suất lọc tăng, bia không thoát

ra hoặc có thoát nhưng bị đục do lớp lọc bị phá vỡ Lúc này ta dừng quá trìnhlọc, tháo khung bản của máy và giặt vải lọc

2.4.9: Bão hoà CO 2 :

Mục đích:

Bão hoà CO2 để đạt hàm lượng cần thiết nhằm tăng chất lượng cảmquan, chống oxy hoá, chống kết lắng và tạo môi trường tốt để bảo quản bia

Vai trò của CO 2 trong bia gồm:

- Ổn định bia, khi có mặt CO2 thì các vi sinh vật lạ không phát triểnđược nên không làm hư hỏng bia

- Cải thiện mùi, tăng mùi thơm vì CO2 liên kết với alcol tạo ester khôngbền Khi rót bia tạo bọt CO2 và có mùi thơm khá mạnh

- Tăng khả năng dược học của bia vì CO2 tương tác với khoáng có khảnăng chữa bệnh

- Tăng vị, tăng độ bọt và độ bền bọt cho bia

Cách tiến hành:

Quá trình này được thực hiện trong bình Inox dày, chịu lực và ta sửdụng CO2 đã thu hồi để sục Để CO2 được bão hoà tốt phải tiến hành nạp

nhiều lần ở nhiệt độ thấp 0÷1 C, mỗi lần nạp tới áp suất 4-5kg/cm rồi hạxuống 2,5÷3kg/cm2, quá trình nạp lặp đi lặp lại nhiều lần.

2.4.10: Chiết chai:

- Mục đích là để dễ vận chuyển đến người tiêu dùng và dễ bảo quản.Trên dây chuyền chiết bia vào chai có máy rửa chai, bộ phận kiểm tra chai,máy chiết chai, máy dập nắp, máy thanh trùng và máy dán nhãn

- Chai đựng bia là chai thuỷ tinh có màu nâu hoặc xanh đậm để ngăncản các tia bức xạ mặt trời chiếu vào có thể gây cho bia mùi vị lạ hay gây mấtmàu bia

- Chai bia phải chịu được áp lực 10kg/cm2 ở 100oC, độ dày của thànhchai phải đều, nhẵn và không có bọt khí, đáy chai hơi lõm Chai dùng để chiếtbia có các thể tích khác nhau như 0,33l, 0,45l, 0,5l, 0,7l Tại nhà máy mìnhthiết kế tôi sử dụng chai bia có dung tích 0,45l/chai

2.4.12: Chiết bock:

- Bia sau khi bão hoà CO2 được chiết vào các thùng bock Trước khichiết, bock phải được kiểm tra chất lượng đạt yêu cầu thì mới tiến hành chiết.Bia hơi thành phẩm được chiết vào bock có các dung tích như 100l, 50l, 25l.Tại nhà máy ta chọn loại bock 50l

Bock làm bằng Inox hay bằng nhựa có lớp bảo ôn chịu đ ược áp suất dư

do CO2 gây ra Xung quanh có các đai cao su để khi vận chuyển tránh bi xâysát, va đập

Chiết bock theo phương pháp chiết đẳng áp Bock được xem như đảmbảo nếu sau một ngày chiết bock mà nhiệt độ của bia tăng không tới 1oC

Sơ đồ dây chuyền chiết chai

Chai đóng két

Bỏ khỏi két (máy gắp chai)

0

chai

Máy rửa chai

Máy chiết chai, dập nút

lật két

Tiến hành chiết chai:

Trước khi chiết chai, chai phải được qua máy rửa, khử trùng và thiết bịsoi chai để loại bỏ các chai bẩn, khuyết tật

* Rửa chai bằng cách: chai bẩn được xích tải chuyển đến máy rửa Nhờ c ơchế chuyển động, chai được đưa vào máy qua các vùng:

- Vùng I: Ngâm nước ấm 30 ÷ 35oC để rửa sơ bộ

- Vùng II: Ngâm, phun bằng dung dịch NaOH 2%, áp lực phun 3kg/cm2 đểrửa các cặn bẩn hữu cơ ở nhiệt độ 65oC

- Vùng III: Phun nước 30 ÷ 35oC để tráng sơ bộ

- Vùng IV: Tráng nước lạnh vô trùng để đưa nhiệt độ chai xuống 8 ÷ 10oC rồiqua bộ phận kiểm tra độ sạch của chai (bằng cách s oi chai) Sau đó chai đượcbăng chuyền chuyển đến thiết bị chiết chai (chiết theo nguy ên lý đẳng áp)

Nhiệt độ của bia là 0 ÷ 1oC Trong quá trình chiết chai cần tránh tiếpxúc với không khí vì oxy là nguyên nhân gây nên hoạt động sống của các hệ

vi sinh vật trong bia, gây kém bền cho bia Đồng thời oxy là tác nhân gây racác phản ứng oxy hoá mà sản phẩm là các chất kết tủa gây đục cho bia

Khi chiết chai, vòi chiết ngoạm khít vào cổ chai, giữa chai và thùngchứa bia có ống thông với nhau để tạo áp suất đẳ ng áp, ống này nối giữa cổchai và mặt thoáng của thùng bia, xi lanh vòi chiết chai được đưa xuống tậnđáy chai và thực hiện quá trình chiết Phương pháp chiết này tránh được sựtrào bọt gây tổn thất và tránh bia tiếp xúc nhiều với không khí Khi chiết xon gbia được cho đi qua khâu kiểm tra mức đầy v à rạn nứt (nếu có) và sau đóquan sát bộ phận dập nút, khi chai bia được dập nút xong, ta chuyển bia sang

bộ phận thanh trùng Sau đó, bia được kiểm tra khi đi trên băng tải đến máydãn nhãn Nhãn phải được dán ngay ngắn, hồ dán phải cho thêm CuSO4 0,1%

để chống gián Sau khi dán nhãn, bia được xếp vào két, mỗi két 24 chai Cuốicùng là nhập kho và đem đi tiêu thụ

2.4.13 Thu hồi và xử lý CO 2

Mục đích:

CO2 là sản phẩm tạo ra trong quá trình lên men Thu và xử lý CO2 đểđược CO2 tinh khiết phục vụ cho việc bão hoà CO2 sau này cho bia thànhphẩm CO2 sử dụng trong nhà máy không hết thì ta có thể bán ra thị trườngcho những nơi có yêu cầu

Cách tiến hành:

CO2 được thu hồi từ tank lên men trong giai đoạn lên men chính theocác đường ống dẫn CO2 về túi chứa khí Đầu tiên CO2 được cho qua bình lọcbông, sau đó cho CO2 đi qua thiết bị chứa H2O, KMnO4, than hoạt tính để xử

lý các tạp chất như: hơi nước, este, acid, nước khử mùi Sau đó nhờ quạt hútcủa máy nén khí CO2 được nén vào bình thép chịu áp lực Khi nén CO2 cầnphải làm mát bình

* Đánh giá chất lượng bia:

Chất lượng bia cần đạt các yêu cầu sau:

- Chỉ tiêu cảm quan:

Màu sắc: vàng rơm, sáng tự nhiên

Độ trong: bia phải thật trong, hình thức chai đẹp Bọt trắng, mịn, thờigian giữ bọt khoảng 2phút, độ bám cốc tốt, không có cặn v à vẩn đục

Mùi: có mùi vị đặc trưng của malt và hoa houblon, không có mùi vị lạ

Hàm lượng diacetyl: <0,2 mg/lit

Độ màu tính theo số ml dung dịch I2 0,1N trung hoà 100ml bia là 0,5ml.Hàm lượng acid hữu cơ: Bia hơi: 0,1÷ 1,15%

Bia chai: <0,1%

Độ chua tính theo ml NaOH 0,1N trung hoà 100 ml bia là 1,2÷1,7mlKim loại nặng: không có

- Chỉ tiêu vi sinh vật:

Vi khuẩn hiếu khí: < 100 tế bào/ml

Vi khuẩn yếm khí: không có

E.coli: không có

Vi trùng gây bệnh đường ruột: không có

Nấm mốc: ≤5 tế bào/ml

và phải tính cân bằng sản phẩm ở thời điểm nhu cầu ti êu thụ lớn nhất.

Bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy:

Thời gian Năng suất Tổng(lit) Bia hơi(lit) Bia chai(lit)

CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM

Phân xưởng nấu của nhà máy có năng suất 35 triệu lit/năm với tỉ lệ 1/2bia hơi có nồng độ 10,5oBx và 1/2 bia chai có nồng độ 12,5oBx Trong quátrình sản xuất tổn thất ở các công đoạn là điều không thể tránh khỏi Lượngtổn thất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng nguyên liệu, qui môthiết bị nhà máy, mức độ hiện đại hay thủ công

Với nhà máy của mình thiết kế, do không tự động hoá hoàn toàn nêntổn thất ở các công đoạn tôi xác định như sau:

Nghiền 0,5%

Nấu, đường hoá, lọc 2%

Nấu hoa 5%(nước bay hơi)

3.1: Tính cân bằng sản phẩm cho bia hơi 10,5 o Bx:

Để đơn giản ta tính cho 1000 lit bia hơi 10,5oBx

3.1.1: Tính lượng bia và dịch đường qua các giai đoạn.

Tổn thất trong quá trình chiết bock là 1%

Lượng bia đã bão hoà CO2 là

1000/(1-0,01) = 1010,10 lit

Tổn thất trong quá trình sục CO2 là 0,5%

Lượng bia sau khi lọc là

1010,10/(1-0,005) = 1015,18 litTổn thất trong quá trinh lọc là 2,5%

Lượng bia trước khi lọc là

1015,18/(1-0,025) = 1041,21 litTổn thất trong quá trình lên men chính và phụ là 4%

Lượng dịch đường trước khi đưa vào lên men là:

1042,21/(1-0,04) = 1084,6 litTổn thất trong quá trình lắng và làm lạnh nhanh là 2,5%

Lượng dịch đường đưa vào làm lạnh là:

1084,6 : (1- 0,025) = 1112,41 lit

Do thể tích dịch ở 100oC chênh lệch so với thể tích dịch ở 20oC là 4%nên thể tích dịch ở 100oC (trước lắng và làm lạnh) là:

1112,41/(1- 0,04) = 1158,76 lit

Dịch đường 10,5% ở 20oC có khối lượng riêng d = 1,042 kg/lit

Khối lượng dịch đường sau khi đun hoa là (ở 20oC)

1112,41 × 1,042 = 1159,13 kgKhi đun hoa coi lượng chất khô hoà tan bằng lượng chất khô mất đi.Lượng chất chiết có trong dịch đường 10,5% là:

1159,13 × 0,105 = 121,71 kgQuá trình nấu, đường hoá, lọc tổn hao chất chiết là 2%

3.1.3 : Tính lượng men giống:

Lượng men giống nuôi cấy trực tiếp v ào trước khi lên men chính (10%

so với lượng dịch đưa vào lên men) là:

1084,6 × 0,1 = 108,46 litLượng men sữa tiếp vào trước khi lên men chính (1% so với lượng dịchđưa vào lên men) là:

169,85 – 33,97 = 135,88 kg

3.1.5: Tính lượng nước dùng trong quá trình nấu và rửa bã:

* Quá trình hồ hoá:

Tỉ lệ (bột gạo + 10% malt lót) : nước = 1:5 Lượng nước cho nồi hồ hoá:

(52,03 + 52,03 × 0,1) × 5 = 286,17 kg = 286,17 litLượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi hồ hoá là:

52,30 × 0,13 + 5,203 × 0,07 = 7,13 kg = 7,13 litTổng lượng hỗn hợp bột và nước ban đầu trong nồi hồ hoá là:

(52,03+5,203) × 6 = 343,4kgLượng dịch cháo sau khi đun là (bay hơi 5% lượng dịch):

343,4 × 0,95 = 326,23 kg

*Quá trình đường hoá :

Tỉ lệ malt: nước = 1:5Lượng nước cho vào nồi đường hoá:

(121,4 – 52,03 × 0,1) × 5 = 581 kg = 581 litLượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi đường hoá :

(121,4 – 52,03 × 0,1) × 0,07 = 8, 13 litTổng lượng dịch ở nồi đường hoá sau khi chuyển dịch cháo sang là:(121,4 – 5,203) × 6 + 326,23 = 1023,412 kg

Lượng dịch còn lại trong nồi đường hoá sau khi đun là (bay hơi 4%)1023,412 x 0,96 = 982,48 kg

Lượng nước trong dịch trước khi lọc là:

982,48 – 158,17 = 824,31 kgLượng nước trong dịch sau khi đun hoa là (dịch đường 10,5oS)

1159,13 × (1- 0,105) = 1037,42litLượng nước trong dịch trước khi đun hoa (nước bay hơi so với tổnglượng dịch trước đun hoa) là:

Vnước trước lọc + V nước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch đun hoa.

→Vnước rửa bã = V nước trong bã + V nước trong dịch đun hoa – Vnước trước lọc

Vnước rửa bã = 135,88 + 1095,38 – 824,31 = 406,95 lit

3.1.6 Tính các nguyên liệu khác.

Lượng hoa houblon co 1000lit bia hơi (1,2g/lit bia hơi)

1,2 × 1000 = 1200g = 1,2kgTại nhà máy ta sử dụng 30% cao hoa và 70% hoa viên

Biết 1kg hoa viên tương đương 1,1 kg hoa cánh

Lượng hoa viên cần là:

0,7 × 1200/1,1 = 763,64g = 0,764kg

Biết 1 kg cao hoa tương đương 6 kg hoa cánh

Lượng cao hoa là:

Cứ 100kg nguyên liệu cho 1,75 kg cặn lắng, độ ẩm W = 80%

Nguyên liệu để sản xuất 1000lit bia là:

122 + 52,29 = 174,29kgCặn lắng sẽ là:

100

29 ,

174 × 1,75/(1- 0,8) = 15,25kg