nhom13 thiet ke mat bang phan xuong chinh nhà may bia

GVHD: Nguyễn Hữu Quyền Thiết kế mặt bằng phân xưởng chính nhà máy biaPHẦN II: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.2 Chọn nguyên liệu Nguyên liệu chính dùng cho sản xuất bia trong

Trang 1

GVHD: Nguyễn Hữu Quyền Thiết kế mặt bằng phân xưởng chính nhà máy bia

PHẦN II: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN

CÔNG NGHỆ

2.2 Chọn nguyên liệu

Nguyên liệu chính dùng cho sản xuất bia trong nhà máy là malt đại mạch, vànguyên liệu dùng để thay thế cho malt là gạo với tỷ lệ 20% nhằm giảm giá thành sảnphẩm, hoa houblon tạo hương vị đặc trưng cho bia,nước và các chất phụ trợ khác

2.2.1 Malt đại mạch

Hạt đại mạch trải qua quá trình ngâm, ươm mầm sẽ trở thành hạt malt tươi;hạt malt tươi lại tiếp tục qua quá trình sấy, tách rễ và đánh bóng sẽ trở thành hạt maltkhô tiêu chuẩn có thể bảo quản dài ngày trong điều kiện khô, mát và được sử dụng

để sản xuất bia Trong quá trình xử lí hạt đại mạch để trở thành hạt malt hoàn thiện

hệ enzyme trong hạt đã được hoạt hóa và tăng cường hoạt lực, đặc biệt là hệ enzymethủy phân thực hiện quá trình chuyển hóa các chất cao phân tử để tạo ra chất chiếtcủa dịch đường

Nhà máy sử dụng loại malt có nguồn gốc từ đại mạch hai hàng, chủ yếu được nhập

từ Úc hoặc một số nước châu Âu như: Đức, Đan Mạch

Nhà máy sản xuất bia vàng lên nguyên liệu là malt vàng, ta chọn loại malt có chấtlượng tốt thỏa mãn những chỉ tiêu sau:

Chỉ tiêu cảm quan:

TT Tên chỉ tiêu Chất lượng

1 Màu sắc Hạt malt có màu vàng rơm, sáng óng ánh

2 Mùi vị Vị đặc trưng cho malt vàng là vị ngọt nhẹ hay ngọt dịu,

có hương thơm đặc trưng, không được có mùi vị lạ

3 Độ sạch Malt cho phép là 0,5% hạt gãy vỡ, 1% các tạp chất khác.

Trang 2

Nhà máy sử dụng gạo là nguyên liệu dạng hạt được dùng để thay thế mộtphần malt vì gạo là nguyên liệu rẻ, nhiều, dễ dàng chọn lựa và mua tại Việt Nam, sẽgiúp tiêu thụ sản phẩm nông nghiệp Hàm lượng chất chiết của gạo rất cao, tinh bộtnhiều vì vậy sẽ giảm được lượng malt đáng kể Gạo sẽ làm bia nhẹ và trung tính.Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạo:

2

Nhóm 13 Thứ 3, tiết 11,12.

Trang 3

1 Hình thái Đồng nhất về kích thước, không có cám

kì đặc biệt như vậy nên hoa houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệukhông thể thay thế trong ngành sản xuất bia Vì nước ta không trồng được hoahoublon, nhà máy chí sử dụng hai loại chế phẩm hoa houblon là hoa viên và cao hoavới tỷ lệ 80/20

2.2.3.1 Dạng hoa viên

Để sử dụng thuận tiện dỡ tốn kém trong thời gian bảo quản và vận chuyển,người ta nghiền nát cánh hoa khô thành dạng bột Sau đó cho qua máy ép viên địnhhình để thu gọn và được bọc trong giấy đặc biệt có nạp thêm khí trơ như hoa cánhkhô Giá trị chất lượng được tính theo α-axit đắng của hoa cánh và hoa viên như

Trang 4

nhau Song hoa viên có hiệu quả sử dựng cao hơn nên tiết kiêm tốt hơn Loại hoaviên được sủ dụng là loại hoa viên nén 90 có các chỉ tiêu sau

a Chỉ tiêu cảm quan:

2 Mùi vị Mùi thơm đặc trưng, vị đắng dịu

1 Màu săc Dạng keo màu vàng hổ phách

2 Mùi vị Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi Vị đắng rõ rệt

Chỉ tiêu hoá học:

- Hàm lượng α axit đắng 40±1 %

- Tan hết và có thể tạo kết tủa lắng nhanh khi

đun sôi với nước hoa thơm rõ rệt, vị đắng dịu

4

Nhóm 13 Thứ 3, tiết 11,12.

Trang 5

2.2.4 Nước

Trong quá trình sản xuất bia, nước được sử dụng rộng rãi trong mọi khâu, từcác công đoạn chính như nấu, lọc đến các khâu vệ sinh Trong thành phần bia,nước cũng chiếm một lượng lớn (80 – 90%), góp phần hình thành nên hương vị củabia Bởi vậy, nước dùng trong sản xuất bia phải có chất lượng tốt, đáp ứng được cácchỉ tiêu quan trọng:

sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như: nước nồi hơi, nước vệ sinh thiết bị,

Trang 6

nước vệ sinh nhà xưởng, nước thanh trùng Mỗi mục đích đòi hỏi chất lượng riêng,nước được sử lý theo yêucầu sử dụng.

Do phải tri một tri phí khá lớn cho việc sử dụng nước, trung binh 6hl nước đểsản suất 1hl bia, nhà máy kết hợp sử dụng hệ thống nước của khu công nghiệp vànước ngầm Dù là nước nào thì vẫn cần phải xử lý để đạt yêu cầu cho sản xuất.Tùymức độ sạch của nước mà ta xử lý theo 4 giai đoạn:

Trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành 2 nhóm:

Nhóm nấm men nổi với các đặc tính :

- Nhiệt độ lên men: 15÷25oC

- Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trừơng

- Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày trên

bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm

- Khả năng lên men đừơng tam (rafinase) kém (chỉ đạt 33%)

Nhóm nấm men chìm với các đặc tính:

- Nhiệt độ lên men:6÷10oC

- Quá trình xảy ra trong lòng môi trừơng nên khả năng lên men tốt

- Có khả năng lên men hoàn toàn (vì có thể lên men đường rafinosse hoàn toàn)

- Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáy thùnglên men rất nhanh, nhờ vậy bia chóng tự trong hơn hên men nổi

6

Nhóm 13 Thứ 3, tiết 11,12.

Trang 7

Nhà máy sử dụng nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis với đầy đủ các đặc

tính của chủng nấm men chìm và nhiều ưu điểm vuợt trội:

- Lên men mạnh trong lòng môi trường; khi hết nguồn cacbon trong môi trường, có

xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáy thùng lên men, làm trong bianhanh

- Lên men được glucose, mannose, galactose, fructose, saccharose, malttose

- Đặc biệt rafinose và các dextrin đơn giản,được lên men tốt, thậm chí ở nhiệt độthấp từ 6÷10oC

- Không lên men được các đường: lactose, inulin…

- Ngoài ra chủng nấm men này còn có khả năng tái sử dụng tốt (6-8 đời), tỷ lệ tế bàochết <10%

- Hiện nay đựoc sử dụng khá phổ biến ở các nhà mày bia trên thế giới Sinh sản tốt ở8-25oC Ở nhiệt độ thấp (2÷8oC) chúng sinh sản chậm, nhưng vẫn lên men mạnh vìkhả năng tạo bào tử của nấm men này yếu Trong môi trừơng có đầy đủ vitamin (đặcbiệt là vitamin B6) chúng sẽ phát triển tốt nhưng ảnh hưởng của từng loại vitaminlên nấm men là không giống nhau Khả năng kết lắng của nấm men phụ thuộc vàonhiều yếu tố: cấu tạo thành tế bào nấm men, hàm lựơng nitơ hòa tan trong môitrường, nhiệt độ, trị số diện tích điện của tế bào và pH của môi trường

2.2.6 Nguyên liệu phụ trợ khác

Trong công nghệ sản xuất bia, ngoài những nguyên liệu không thể thiếu đượcnhư malt, houblon, men, Nhà máy còn dùng đến một số nguyên liệu hay hóa chấtphụ Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, công nghệ, mà những nguyên phụ liệu hoặc các hóachất này được sử dụng với hàm lượng khác nhau, gọi chung những dạng này là phụgia và chia thành hai nhóm chính:

Trang 8

như acid ascorbic, H2O2,

- Các hóa chất dùng để điều chỉnh pH như: Acid lactic, CaCl2

- Chất tạo màu cho bia: caramen

2.2.6.2 Nhóm phụ gia gián tiếp

Nhóm này gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trìnhcông nghệ nhưng không được phép có mặt trong sản phẩm

Quá trình nấu bia có thể chia làm 5 giai đoạn chính

- Nghiền nguyên liệu

- Hồ hoá và đường hoá

- Lọc dịch đường

- Nấu hoa

- Lắng xoáy và làm lạnh dịch đường houblon hoá

2.3.1 Nghiền nguyên liệu

2.3.1.1 Nghiền malt:

Có 3 phương pháp nghiền malt thường được dùng là: nghiền khô, nghiền ẩm

và nghiền ướt

a) Nghiền khô: Là malt sau khi làm sạch được đưa vào máy nghiền mà không

bổ sung thêm nước

8

Nhóm 13 Thứ 3, tiết 11,12.

Trang 9

Ưu điểm:

- Có thể nghiền trước khi nấu một thời gian lâu

- Nguyền tốt malt có độ nhuyễn kém

- Dễ vệ sinh

Nhược điêm:

- Không dữ được nguyên vỏ

- Khi nghiền bụi bay ra nhiều

b) Nghiền ẩm: Là malt sau khi làm sạch được ngâm trong nước rồi mới đem

nghiền, như vậy vỏ trấu cũng như các thành phần khác trong malt hút ẩm trởlên mềm và dai hơn Các thành phần trong malt dễ dàng tách khỏi vở trấu và

vỏ trấu được bảo toàn khi nghiền

Ưu điểm:

- Phần vở trấu được bảo toàn

- Phần nội nhũ được nghiền đủ

Nhược điểm:

- Không khí xâm nhập vào dịch hèm tạo điều điện cho các phản ứng oxy hóakhông mong muốn xảy ra

c) Nghiền ướt: Chia thành hai loại nghiền ướt có ngâm và không ngâm Với

thiết bị nghiền ướt có ngâm, thì malt sẽ được ngâm trong phếu chứa với nhiệt

độ 30-50 oC trong 10-30 phút, sau khi rút hết nước malt sẽ được nghiền nhẹnhàng bằng đôi trục nghiền to

Ưu điểm:

- Vỏ trấu được bảo toàn

- Dung tích chứa trong thùng lọc lớn

Nhược điểm:

- Nghiền không tốt với các loại malt chưa nhiễn

- Ngâm không đều

Trang 10

- Hoạt lực emzym và hoạt lực sinh học không được kiểm soát trong thùngngâm.

- Chi phí đầu tư lớn

 Với những ưu điểm kể trên nhà máy sử dụng loại nghiền ướt có ngâm vớimalt cho vào nồi đường hóa và sử dụng loại nghiền khô cho malt lót

2.3.1.2 Nghiền gạo

Nghiền gạo cũng có thể dùng các phương pháp trên, Nhưng dể đạt được hiệuquả hồ hoá và đường hoá cao yêu cầu gạo phải được nghiền thật mịn do đó giải phápnghiền gạo phương pháp nghiền khô bằng máy nghiền búa là phương pháp đơn giản

mà đạt được hiệu quả cao

2.3.2 Hồ hoá

Với mục đích hồ hóa nguyên liệu thay thế là gạo Tạo điều kiện thuận lợi cho quátrình đường hóa thủy phân tinh bột Gạo được nghiền bằng phương pháp nghiền búarồi cho vào nồi hồ hóa là thiết bị hình trụ, có cánh khuấy được gia nhiệt Bổ sungmalt lót với tỷ lệ 10% lượng gạo

2.3.3 Đường hoá

Có hai phương pháp nấu bia nói chung là phương pháp ngâm, phương phápđun sôi từng phần

a) Phương pháp ngâm chiết: Người ta hòa bột với nước ở một nhiệt độ xác

định, sau đó tăng giảm nhiệt độ bằng cách thêm nước nóng hoặc nước lạnh.Nói cách khác toàn bộ khối nấu được nâng nhiệt và giữ nhiệt tại cácmứctheo yêu cầu của công nghệ (45 ÷ 500C, 60 ÷ 650C, 70 ÷750C) trongthời gian thích hợp,sau đó có thể nâng nhiệt độ của toàn khối nấu lên 780C

và chuyển sang thiết bị lọc

Ưu điểm:

- Thời gian nấu ngắn nên ít tốn năng lượng

- Không cần đầu tư lớn về thiết bị

10

Nhóm 13 Thứ 3, tiết 11,12.

Trang 11

Nhược điểm:

- Dịch nấu không được đun sôi nên đường hoá có thể không triệt để

- Không phù hợp với nhà máy có nguyên liệu thay thế

b) Phương pháp đun sôi từng phần:

Người ta trích một phần của khối nấu đem đun sôi và sau đó trộn lẫnvớiphần chưa đun sôi nhằm mục đích nâng và giữ nhiệt độ của khối nấu quacác mức theo các yêu cầu công nghệ Có thể tiến hành đun sôi một lần, hailần hoặc ba lần

Ưu điểm:

- Tạo ra bước nhảy nhiệt độ , tránh dừng ở các nhiệt độ trung gian

- Đun sôi một phần của dịch đường làm tăng năng suất sử dung nguyên liệu

- Chó phép loại bỏ kết tủa phức protein-tanin do đông tụ

- Điều chỉnh linh hoạt

Nhược điểm:

- Phương pháp này thường kéo dài thời gian

- Giá thành đầu tư cao

- Năng lượng tố kém

 Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế vì vậy không thể sử dụng phươngpháp ngâm chiết Nhà máy sử dụng phương pháp pháp đun sôi từng phầnnhưng với một số biến đổi như sau:

Nguyên liệu thay thế -gạo được đun sôi trong nồi nấu hồ hóa Mặt khác maltđược thủy phân một phần nhờ enzym của chính mình trong nồi đường hóa,sau đó dịch cháo được bơm sang nồi malt để tiến hành đường hóa Vớiphương pháp này sẽ có ưu điểm thời gian nấu được rút ngắn mà vẫn đảm bảohiệu suất đường hoá

2.3.4 Lọc dịch đường

Với mục đích tách địch đường với lớp vỏ và những phần nội nhũ hạt không tanLọc dịch đường có dùng nguyên phân ly hoặc lọc Có thể dùng các loại thiết bị sau:

Trang 12

a) Thùng lọc (Lauteur tun):

Thường chế tạo bằng thép không gỉ, có dạng hình trụ đáy phẳng nắp hìnhcầu Xung quanh hình trị có lớp bảo ôn, Bên trong cách đấy khoảng10÷15mm có một đáy giả , đáy giả này gồm nhiều mảnh đồng đổ ghép lại.Hỗn hợp dịch malt sẽ được bơm vào bên trên đấy giả Dịnh đường qua khácrãnh nhỏ, chảy vào đường ống thu dịch Còn bã sẽ còn lại trên đáy giả là sẽđược rửa trôi qua cửa xả bã/

- Thiết bị cồng kềnh chiếm nhiều diện tích

b) Máy lọc ép kiểu khung bản:

Thiết bị này gồm những khung bằng gang và những tấm bản dày có nhữngđường rãnh trên mặt khung Bề mặt tấm bảng được tráng một lớp đồng đỏmỏng Nguyên liệu lọc là những mảnh vải thô dày bằng bông hay bằng sợinhân tạo Các khung bản này được ép lại với nhau nhờ một trục vít ở giữa.Dịch sẽ được bơm vào từng khoang, và chảy qua màng lọc chạy vào đườngống thu dịch

Ưu điểm:

- Lọc nhanh

- Chất lượng dịch lọc tốt, dịch trong hơn, hiệu suất hoa tan tăng 1%

- Hao tổn nước rửa bã thấp

Trang 13

- Tính tự dộng hóa thấp hơn

- Thiết bị không kín nên dịch đường bị oxy hoá nhiều

- Chi phí vận hành và bảo trì cao

 Dựa trên cơ sở ưu nhược điểm của các phương pháp Nhà máy dùng hượngpháp thùng lọc, vì trong quá trình nghiền, đã nghiền ướt phù phợp vớiphương pháp này Hơn nữa phương pháp này có tính tự động hóa cao hơn haiphương pháp còn lại Tuy lọc chậm hơn phương pháp máy ép khung bảnnhưng vì diện tích lọc lớn lên có thể đáp ứng được nhu cầu sản xuất

2.3.5 Nấu hoa

2.3.5.1 Quá trình cấp nhiệt

Quá trình houblon hoá cần bốc hơi một lượng nước lớn (khoảng 8÷12% sovới thể tích chung của dịch đường trong một giờ) Việc cấp nhiệt cho thiết bị là hếtsức quan trọng Có các loại thết bị đun hoa với các kiểu cấp nhiệt như sau:

a) Cấp nhiệt trực tiếp:

Là loại thiết bị cổ điển, dùng than đốt dưới đáy Thiết bị chế tạo bằng sắt thânhình trụ, đáy hình chỏm cầu, kiểu hở, sau chết tạo bằng dồng để tăng khẳnăng truyền nhiệt

- Tiêu tốn nhiều năng lượng

- Tuần hoàn và đảo trộn dịch đường kém

- Gây ô nhiễm môi trường xung quanh

b) Cấp nhiệt bằng hơi:

Trang 14

Nước đung tới áp suất 2-3 bar tạo hơi đãn vào áo hơi bao bọc xung quanh đáynồi nồi nấu Hơi truyền nhiệt vào dịch đường và ngưng tụ lại trong khi dịchđường đần đến nhiệt độ sôi.

Ưu điểm:

- Hệ thống có tính tự dộng hóa cao

- Không gây thất thoát nhiệt và ô nhiễm môi trường

Nhược điểm:

- Cần phải thiết kế nồi chịu được áp suất cao, gây tăng chi phí

- Dễ gây nhiệt độ bề mặt đáy nồi tăng cao gây cháy dịch đường

c) Nồi đun hoa với hệ thông cấp nhiệt bên ngoài:

Dịch đường liên tục cho chảy vào hệ thống đương ống trong buồn trao đổinhiệt, nhờ thế dịch đường được cấp nhiệt Trong khi dịch đường còn lại đượccấp nhiệt dưới áp suất thường thì bên trong bộ trao đổi nhiệt có sự quá ápnhẹ

Ưu điểm:

- Thời gian đun giảm 20-30% , tiết kiệm năng lượng

- Tăng hiệu suất chiết chất đắng từ hoa houblon

- Protein tạo keo kết tủa hoàn toàn

- Có thể điều chỉnh áp suất hơi nước dễ dàng

Nhược điểm:

- Cần thêm năng lượng để bơm tuần hoàn

- Cần bảo ôn để tránh thất thoát nhiệt

d) Cấp nhiệt bên trong:

Là nhiệt được cấp nhiệt bên trong thiết bị, bộ phận trao đổi nhiệt có dạng ốngchùm, dịch đường đi qua ống, còn hơi nóng xung quanh các ống Do đó hơi đầnnguội đi và ngưng tụ lại Dịch đường phân tán rông ra ngoài nhờ một tấm chắn phiatrên chùm ống Dịch tuần hoàn tốt bên trong nồi đun

14

Nhóm 13 Thứ 3, tiết 11,12.

Trang 15

Ưu điểm:

- Giá thành đầu tư thấp hơn, không phải bảo trì, không bảo ôn

- Không yêu cầu thêm năng lượng điện

- Không thêm bức xa nhiệt

- Có thể sử dụng sử dụng áp xuất hơi bão hòa thấp

- Dịch đường sôi không tạo bọt mà không cần rút không khí

2.3.5.2 Quá trình cho hoa vào nồi nấu

Nhiều phương pháp cho hoa vào nồi nấu, tất cả chỉ xoay quanh việc tạo chohiệu xuất trính ly cao nhất

Nhà máy chọn phương pháp nấu bổ sung hoa 3 lần để đạt hiệu suất trích ly cao:Phần 1: Bổ sung cao hoa khi dịch sôi khoảng 15 phút Phần cao hoa này có hàmlượng axít đắng và tanin cao nhằm tạo vị đắng, kết tủa các đạm cao phân tử trongdịch đường

Phần 2: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên khi dịch sôi được khoảng 60 phút

Phần 3: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên trước khi đưa sang nồi lắng xoáy 10 phút

Phần hoa viên có hàm lượng axít đắng thấp hơn cao hoa mà chủ yếu để cung cấptinh dầu thơm tạo hương cho bia

2.3.6 Lắng trong và làm lạnh dịch đường houblon hoá

Trong dịch đường sau khi đun sôi với hoablon có chứa các cặn ở dạng huyềnphù và cặn từ hoablon Để có thể cấy giống nấm men cần thiết phải làm trong dịchtách bỏ cặn và làm lạnh tới nhiệt độ lên men

Trang 16

Nhược điểm:

- Nguy cơ nhiễm vi sinh vật lớn

- Thu hồi nhiệt kém

Trang 17

d) Thùng lắng xoáy ( Whirlpool):

Thùng lắng xoáy có đáy hơi nghiêng so với mặt phẳng ngang (1,5o ) Dịchbơm vào với vận tốc lớn theo phương tiếp tuyến với thành thùng, vị trí dịchvào ở 1/3 chiều cao thùng

- Nếu vận hành không tốt thì việc phân tách tạp chất và dịch cũng không tốt

 Từ những nhận xét trên nhà máy xử dụng phương pháp thùng lắng xoáyWhirlpool

2.3.6.2 Làm lạnh dịch đường

Phổ biến hiện nay là thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản Thiết bị này kín baogồm nhiều tẩm bản mảnh bằng thép không gỉ Các tấm bản này được ghép chặt vớinhau trên một khung Trong đó phân thành 2 loại thết bị trao đổi nhiệt một cấp vàhai cấp

Ưu diểm:

- Bền, hiệu suất cao, đa năng

- Dễ vệ sinh, đảm bảo vô trùng

- Gọn nhẹ

 Vì vậy máy sử dụng phương pháp làm lạnh bằng thiết bị trao đổi nhiệt tấmbản.một cấp

Trang 18

NghiềnĐường hóa

Lắng xoáy

Làm lạnh nhanhLọc dịch đường

2.6 Thuyết minh dây chuyền sản xuất

18

Nhóm 13 Thứ 3, tiết 11,12.

Trang 19

Bia hơi thành phẩm Bia chai thành phẩm

Với malt lót sau khi đem cân sẽ được nghiền khô bằng máy nghiền khô mộttrục Sau đó malt được đưa vào thùng phối trộn malt lót, bơm nước ấm để phổi chộncho dịch có nhiệt độ 26oC, rồi cho vào nồi cháo Bơm thêm nước để tráng rửa

2.6.1.2 Nghiền gạo

Mục đích:

Trang 20

Làm tăng bề bặt tiếp xúc, giúp quá trình hấp thụ nước, hồ hóa, dịch hóa đượctốt, để quá trình nấu được nhanh chóng & dễ dàng.

Tiến hành:

Đặc điểm chung của các loại nguyên liệu chưa được ươm mầm như gạo làchưa trải qua quá trình đồ hoá, chưa chịu tác động bởi hệ enzym sitase Cấu trúcthành tế bào và các hạt tinh bột của chúng còn rất chắc, khó bị thuỷ phân Do đó yêucần nghiền thật nhỏ và hồ hoá ở nhiệt độ cao để thu được nhiều chất chiết Gạo được

đổ vào phễu hứng và được gầu tải đưa lên đổ xuống máy nghiền búa, bột gạo saunghiền được quạt gió đưa vào phễu hứng của gầu tải tiếp theo và được đưa lên cao,được vít tải đưa qua thiết bị phối trộn với nước ấm rồi đổ vào nồi hồ hoá Bột gạotrong quá trình được quạt gió thổi và gầu tải vận chuyển sinh ra nhiều bụi nên ởnhững vị trí này có bố trí đường ống thông với túi lọc và xyclon tách bụi

Cấp hơi để nâng từ từ nhiệt độ của khối dịch lên 72˚C với tốc độ 1oC mộtphút và giữ trong khoảng 10 phút, để enzym α- amylaza hoạt động, quá trình dịchhóa tinh bột xảy ra Lúc này malt lót 2 được chuẩn bị

20

Nhóm 13 Thứ 3, tiết 11,12.

Trang 21

Tiếp tục nâng nhiệt của khối dịch lên 83˚C và giữ trong 5 phút để tinh bộttrương nở và hồ hóa nhanhhơn Quá trình hồ hóa sẽ càng làm tăng độ nhớt của dungdịch

Hạ nhiệt độ xuống 72oC bằng nước 26oC

Bổ sung malt lót 2 (5% gạo) tạo điều kiện cho quá trình dịch hóa tinh bột nầnnữa.Qúa trình này diễn ra trong 10 phút sẽ làm giảm đáng kể độ nhớt của dịch cháo

để dễ dàng khuấy trộn cũng như bơm đi, mặt khác tạo nhiệt độ thuận lợi cho enzymeα-amylaza phân cắt mạch amyloza và amylopectin của tinh bột thành những mảnhdextrin nhỏ trước đó là cơ chất cho β-amylaza xúc tác quá trìnhđường hóa sau này ởnồi malt

+Tiếp tục nâng nhiệt độ lên, ở thời điểm đạt 84,50C thì đồng thời nghiền maltướt.Khi nhiệt độ đạt 1000C giữ 15ph để hồ hóa hoàn toàn tinh bột thì bơm qua nồimalt Thời gian nấu một mẻ khoảng 130 phút, lượng nước sử dụng/ gạo và malt lót

pH của hỗn dịch xuống 5,2 – 5,4 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân

và cũng có tác dụng khử độ cứng của nước còn lại

Sau khi xuống malt xong, bổ xung nước để tỷ lện nước/ malt = 4/1 Dịch cónhiệt độ gần 450C sẽ được nâng nhiệt lên 500C và giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút.Đây là giai đoạn enzyme proteaza thực hiện quá trình đạmhóa, sản phẩm chủ yếu

Trang 22

Nồi cháoNồi đường

của giai đoạn này là các hợp chất thấp phân tử như peptit hoặc acidamin Hàm lượngcác hợp chất chứa nitơ trong thành phần chất hòa tan của dịch đường chỉchiếmkhoảng 5-7% nhưng chúng đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo tiếntrìnhlên men được bình thường Axit amin, peptid là nguồn dinh dưỡng nitơ chonấm men, pepton, polypeptid góp phần không nhỏ cho việc tạo vị đậm đà , tham giavào quá trình tạovà giữ bọt cho bia

Bơm dịch cháo sang nồi malt hoà trộn với dịch bột malt, khi đó nhiệt độ củakhối dịch lên là 63˚C và giữ trong khoảng 20 phút Đây là nhiệt độ thích hợp choEnzym β cắt hai gốc Glucozit trên toàn mạchAmyloza và mạch nhánh củaAmylopectin để tạo thành đường Maltoza

Tiếp tục nâng nhiệt độ khối dịch lên 72˚C và giữ trong khoảng 20 phút đây

là nhiệt độ tối ưu cho α- amylaza hoạt động Tại đây phần tinh bột hòa tan sẽđượcđường hóa hoàn toàn Giữ nhiệt khoảng trên 10ph thì kiểm tra tinh bột sót, nếuvẫn còn thì 5 phút sau thử lại

Nâng nhiệt độ khối dịch lên 76˚C và giữ trong khoảng 20 phút, rồi bơm sangthùng lọc Thời gian đường hoá một mẻ khoảng 120 phút

Trang 23

Hinh 2.2: Giản đồ nấu

2.6.4 Lọc dịch đường

Mục đích:

Quá trình này nhằm tách dịch đường ra khỏi bã malt và các tạp chất khôngtan khác Đặc trưng của dịch đường hoà tan trong đó có chứa rất nhiều phân tử rắnnhỏ trong quá trình lọc các phân tử này sẽ tạo ra một lớp nguyên liệu lọc phụ làmcho dịch đường trong hơn

Tiến hành

Lọc dịch đường có 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là lọc để tách dịch đường ra khỏi

bã, giai đoạn 2 là rửa bã để rút nốt phần chất hoà tan còn sót lại trong bã

Tiến hành lọc:

Trước khi lọc ta tiến hành bơm nước lọc, nhiệt độ của nước từ (75  78)Cvào dưới đáy sao cho chiều cao của nước cách mặt sàng là 1  1,5cm Nước vào từdưới chiếm đầy các ống dẫn và khoảng không gian giữa đáy chính và lưới nên đẩyđược không khí ra ngoài Sự có mặt của không khí trong đường ống gây khó khăncho quá trình lọc Sau khi đường hoá song dịch đường được nâng lên nhiệt độ 76C

và được bơm sang thùng lọc, vừa bơm dịch đường đồng thời bật hệ thống cánhkhuấy để cào và đảo trộn lớp bã lọc, phân bố đều bã trong thùng Sau đó ngừngkhuấy và để thời gian lắng khoảng 20  30 phút, ta mở van dẫn dịch xuống bìnhtrung gian Lúc đầu dịch vẫn còn đục được hồi lưu về thùng lọc Khi dịch lọc songthì đóng van hồi lưu và mở van dẫn dịch sang nồi hoa

Sau khi lọc hết dịch đầu tiến hành rửa bã theo khối lượng dịch cần phải đạt tới Mởvan đáy và van xả cấp rửa bã, bơm nước nóng nhiệt độ (75  78)C vào thùng lọctheo 2 đường cấp nước (đường CIP & sục đáy), cho hệ thống dao cào hoạt động 10phút, ngừng hệ thống dao cào 7 để lắng rửa tương tự như lọc dịch ban đầu

Dùng nước cứng để rửa bã vì vỏ malt có tanin mà tanin thì tan nhiều trong nướcmềm sẽ làm cho bia bị đắng Nếu dùng nước có nhiệt độ thấp thì dẫn đến hiệu suấtchiết đường thấp Nếu nhiệt độ của nước quá cao sẽ dẫn đến vô hoạt enzim amylaza

và các tinh bột sót được hồ hoá nhưng không được đường hoá và khó lọc Kết quảlàm cho dịch lọc bị đục dẫn đến bia bị đục

Trang 24

Trong quá trình rửa bã nhiệt độ của nước rửa là (75  78)C để hạn chế sự xâmnhập của vi sinh vật, chú ý không để bã khô mới cấp tiếp nước lọc, để bã khô sẽ gâychát bia và nhiều phản ứng phụ khác và để tránh hiện tượng oxy hoá chất tanin của

vỏ malt tạo màu sẫm cho bia Thuỷ phân và thu hồi nốt lượng chất tan còn sót lạitrong bã, đây là nhiệt độ mà độ nhớt của dịch đường thấp nhất không gây cản trởquá trình lọc

Tiến hành rửa bã đến khi nào đủ lượng dịch sang nồi hoa theo yêu cầu, đồng thờikiểm tra độ đường sót ở bã đạt mức thấp nhất là (0,5  1)S thì sẽ kết thúc quá trìnhlọc.Thời gian rửa bã khoảng 60 phút.Tổng thời gian lọc khoảng 160 phút

2.6.5 Nấu hoa

Mục đích:

Để trích ly các thành phàn chính của hoa houblon vào dịch đường chủ yếu làchất đắng, tinh dầu thơm và polyphenol Trong những sản phẩm thuỷ phân củaprotein có những chất cao phân tử, những chất này sớm hay muộn cũng sẽ bị thuỷphân và gây đục cho bia, diệt enzyme của malt, diệt vi sinh vật; kết lắng các phần tửkhó tan phân tán trong dịch đường.Tạo hương vị đặc trưng cho bia thành phẩm

Tiến hành:

Khi dịch đường được bơm từ thùng lọc sang thùng đun hoa thì lập tức gia nhiệt độ,nâng nhiệt độ của dịch đường lên (70 ÷ 75)oC cho amylaza kịp thuỷ phân hết cáctinh bột còn sót lại đến khi kết thúc rửa bã thì dịch đường ở trong mỗi nồi đun hoacùng vừa sôi khi dịch đường sôi ta phải tăng cường hơi sao cho khối lượng dịchđường sôi ở cường độ mạnh nhất đảm bảo lượng nước bay hơi trong quá trình đunnấu từ (4 ÷ 8)%

Nhà máy chọn phương pháp nấu bổ sung hoa 3 lần để đạt hiệu suất trích lycao:

Phần 1: Bổ sung cao hoa khi dịch sôi khoảng 15 phút Phần cao hoa này có hàmlượng axít đắng và tanin cao nhằm tạo vị đắng, kết tủa các đạm cao phân tử trongdịch đường

Phần 2: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên khi dịch sôi được khoảng 60 phút

Phần 3: Bổ sung 1/2 lượng hoa viên trước khi đưa sang nồi lắng xoáy 10 phút

24

Nhóm 13 Thứ 3, tiết 11,12.

Trang 25

Nồng độ dịch đường sau khi rửa bã thường thấp hơn nồng độ dịch đường yêucầu cho men từ (1,5 ÷ 2)% thời gian đun hoa còn phụ thuộc vào nồng độ dịch đường

đã đạt chưa

Toàn bộ quá trình kết thúc là lúc nhiệt độ phải đạt (100 ÷106)oC một số protein sẽ

bị kết tủa ở nhiệt độ này do đó làm tăng độ trong và độ bền của bia Thời gian nấutrung bình từ 1- 2 tiếng, gia nhiệt nhanh nhằm đạt hiệu suất kết tủa protein khôngđông tụ cao nhất và nhằm cô đặc giảm thể tích dịch đường

Kết thúc quá trình nấu hoa dịch đường trong hơn, sẫm màu hơn, có hương đặc trưng

và có vị đắng pha ngọt Dịch này sẽ được bơm vào thùng lắng xoáy nhằm loại bỏ bãhoa

2.6.6 Lắng xoáy

Mục đích:

Quá trình lắng trong cũng đồng thời làm lạnh sơ bộ dịch đường nhằm mụcđích tách bỏ các phần tử rắn hay cặn, bã hoa ra khỏi dịch đường, tránh bia không bịđục

Đặc biệt là cặn nóng được tạo thành từ nhiệt độ trên 60˚C và cần được tách bỏ hoàntoàn vì chúng ảnh hưởng xấu tới quá trình lên men, làm bia kém chất lượng, sinh ramột số axít có hại cho độ bền của bia

2.6.7 Lạnh nhanh

Mục đích:

Trang 26

Quá trình làm lạnh nhanh nhằm mục đích hạ nhiệt độ của dịch đường tớinhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men đồng thời hạn chế tối đa sự nhiễm tạp visinh vật, ảnh hưởng tới lên men và chất lượng bia thành phẩm.

2 tấm bản liền kề, dịch đường chảy các khoảng trống cách nhau 1 khoảng trống xen

kẽ bởi chất tải lạnh, cuối cùng ra khỏi máy ở mương dẫn dưới ngược phía Nướclạnh 2˚C được đi theo chiều ngược lại từ mương dẫn vào ở phía dưới qua cáckhoảng trống mà dịch đường không đi qua rồi ra ở mương dẫn phía trên đối diện.Nước lạnh qua trao đổi nhiệt với dịch đường trở thành nước nóng 70 – 80˚C đượcthu hồi về thùng nước nóng đưa đi phục vụ cho quá trình nấu

PHẦN III: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM

3.1 Lập kế hoạch sản xuất

Nhà máy được thiết kế với năng suất 30 triệu lít bia/năm, cơ cấu sản phẩm 70%bia chai và 30% bia hơi Nồng độ dịch đường trước lên men là 12˚Bx ứng với biachai, và 10,5˚Bx ứng với bia hơi Sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo với tỉ lệ thaythế là 20% cho tổng lượng gạo và malt sử dụng

Do nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, ở miền Bắc khí hậu có 4 mùarất khác nhau vì vậy mà nhu cầu tiêu thụ bia các mùa cũng khác nhau Mùa hè dothời tiết nóng nực nên nhu cầu sử dụng bia cao, trong khi mùa đông do thời tiết lạnhnhu cầu về bia giảm Do đó nhà máy phải có kế hoạch sản xuất một cách hợp lý đểlượng bia sản xuất ra tiêu thụ hết tránh lãng phí

Bảng 3.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy:

26

Nhóm 13 Thứ 3, tiết 11,12.

Trang 27

Một năm nhà máy sản xuất 300 ngày, trung bình mỗi tháng sản xuất 25ngày, những ngày còn lại để duy tu, bảo dưỡng máy móc thiết bị Năng suất lớn nhấtmột quý là: 9 triệu lít

Năng suất lớn nhất một ngày: 9.000.000/3/25 = 120.000 (lít)

Mỗi ngày nấu 6 mẻ, năng suất một mẻ là: 120.000/6 =20.000 (lít)

Trang 28

3.2 Tính cân bằng sản phẩm

Trong quá trình sản xuất, tổn thất ở các công đoạn là không thể tránh khỏi nêntrong trong quá trình tính toán ta đều phải tính đến lượng tổn thất ở từng công đoạn.Lượng tổn thất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng nguyên liệu, chế độ côngnghệ thiết bị

Để đơn giản ta 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%

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%

3.2.1 Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia chai

3.2.1.1 Tính lượng gạo và lượng malt

Gọi lượng malt cần để sản xuất 1000l bia chai là M(kg) thì lượng gạo cần là0,25M(kg)

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

Trang 29

Tổng lượng chất chiết thu được là:

0, 0,74506M + 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:

Công đoạn lên men tổn thất 5%, lượng dịch đường đưa đi lên men là:

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

Trang 30

100 ×1202,6 = 144,3(kg)Công đoạn nấu, đường hoá, lọc tổn thất chất chiết là 1,5%, lượng chất chiết ban đầulà:

150,3 1−0,015 = 146,5(kg)

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)

3.2.1.2 Lượng bã gạo và bã malt

Lượng malt đem nấu là 167,7 kg trong đó:

Lượng chất khô không hoà tan:

Lượng gạo đem nấu là 40,2kg trong đó:

Lượng chất khô không hoà tan

Trang 31

Suy ra lượng chất khô trong bã gạo:

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

3.2.1.3 Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã

a) Lượng nước trong quá trình hồ hoá:

Ở nồi hồ hoá có sử dụng lượng malt lót bằng 10% lượng gạo, tổng lượng bột chovào 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%:

235.0,05 = 11,3(kg)Khối lượng dịch cháo còn lại là:

264 – 11,3 = 252,7(kg)

Trang 32

b) 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)

c) Lượng nước rửa bã:

Lượng dịch đường sau đun hoa: 1202,6(kg)

Lượng nước có trong dịch đường sau đun hoa:

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	421,55 KB