Dây chuyền sản xuất bia

Bia là loại đồ uông giải khát mát, bổ được chế biến từ Malt đại mạch, gạo, hoa houblon và nước. Dịch đường sau khi lên men có hương thơm vị đắng đặc trưng do các chất trong nguyên liệu mang lại. Sản phẩm này chứa độ cồn thấp. nhiều CO2 nên có tác dụng giải khát, được nhiêu người ưa chuộng.

Phần i: mở đầu

Bia là loại đồ uống giải khát mát, bổ đợc chế biến từ Malt

đại mạch, gạo, hoa houblon và nớc Dịch đờng sau lên men cóhơng thơm vị đắng đặc trng do các chất trong nguyênliệu mang lại Sản phẩm này chứa độ cồn thấp, nhiều CO2

nên có tác dụng giải khát, đợc nhiều ngời u chuộng

Bia ra đời cách đây 7000 năm trớc công nguyên Nhng mãi

đến năm 1875 nhà bác học Pháp Louis Pasteur khám phá vàkhẳng định nấm men là loại vi sinh vật duy nhất mà hoạt

động của nó đã làm nên quá trình lên men bia, mở ra một

b-ớc ngoặt mới cho công nghệ sản xuất bia

Công nghệ sản xuất bia du nhập vào Việt nam và đợc sửdụng phổ biến là khá muộn so với các nớc trên thế giới Mặc dùvậy sản lợng cũng nh chất lợng không ngừng đợc nâng lêntrong những năm gần đây: năm 1990 là 100 triệu lit, 1997

là 670 triệu lit, đến nay bình quân đầu ngời khoảng 10lít/ngời/năm, là khá bé so với các nớc phát triển trên thế giớinh: Mĩ, Hà lan ( khoảng 130-200lit/ngời/năm) Vì vậy việcxây dựng một nhà máy bia với năng suất phù hợp và chất lợng

đảm bảo là cần thiết,chắc chắn đạt hiệu quả kinh tế cao

Phần ii lập luận kinh tế - kĩ thuật

Nhu cầu về bia của ngời dân ngày càng tăng nên việc xâydựng một nhà máy bia là rất cần thiết Trớc đây ở nớc ta bia

đợc xem nh một loại đồ uống cao cấp, nhng giờ đây khicuộc sống đã đợc cải thiện thì nhu cầu về bia đã trở nênbình thờng Nó là loại đồ uống có giá trị dinh dỡng cao vàthích hợp với mọi tầng lớp

Tuy có những khó khăn về nguồn nguyên liệu chính sảnxuất bia là malt và hoa houblon nhng ta đã dùng nguyên liệuthay thế (gạo: chiếm 30ữ40%) malt nên giá thành đợc giảm

đáng kể trong khi đó chất lợng vẫn bảo đảm, đợc thị trờngchấp nhận Nh vậy một nhà máy bia sẽ đa lại hiệu quả kinh tếcao, góp phần tăng ngân sách quốc gia

1.Chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Dựa vào nguyên tắc chọn địa điểm xây dựng và thực tếhiện nay tôi chọn địa điểm xây dựng nhà máy bia tại thị xãCửa Lò Với dân số trên 3 triệu ngời, trong khi đó chỉ có mộtnhà máy bia (VIDA) năng suất 10 triệu lít/năm Nên không thể

đáp ứng nhu cầu về số lợng cũng nh chất lợng( hiện nay Nghệ

An vẫn tiêu một lợng lớn bia ngoại tỉnh)

ở đây diện tích rộng, dân c đông đúc, đời sống nhândân ngày càng đợc nâng cao nên nhu cầu về bia rất lớn.Mặt khác địa điểm này nằm trên quốc lộ 1A, có bếncảng(Cửa Lò) nên thuận tiện cho việc vận chuyển nguyênliệu, nhiên liệu cũng nh vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ.Ngoài ra về mùa hè, lợng ngời nghỉ mát, tham quan khu dulịch ngày càng đông

Thị xã Cửa Lò là địa điểm sát thành phố Vinh, sát huyệnNghi Xuân(Hà Tĩnh) nên việc tiêu thụ không chỉ gói gọn tạichỗ mà có thể tiêu thụ ở các vùng phụ cận

2.Đặc điểm thiên nhiên vị trí cần xây dựng

Tình hình địa chất ổn định, mặt bằng phẳng khô ráo.Thời tiết nắng nóng kéo dài, kết hợp với gió Tây Nam oi bứcnên yêu cầu tiêu thụ lớn rất phù hợp để xây dựng một nhà máybia

3.Nguồn cung cấp nguyên liệu

a Nguyên liệu chính để sản xuất

Malt dại mạch và hoa houblon là hai loại nguyên liệu chính

để sản xuất bia Hai nguyên liệu này có thể nhập từ nớcngoài nh Pháp, úc, Đan Mạch, Đức thông qua ngoại thơng vềcảng Cửa Lò hoặc đờng bộ

b Nguyên liệu thay thế

Nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu thay thế là 30% Gạo cóthể nhập từ địa phơng trong nớc nh: An Giang, Thái Bình

c.Các nguyên liệu phụ

Men giống: sử dụng nấm men chìm Saccharomyces

Carlsbergensis đã đợc nuôi cấy huấn luyện và thuần hoá để

có thể lên men ở nhiệt độ cao

Các chất sát trùng: Cloramin ,cồn,axit, NAOH, KMnO4

4.Nguồn cung cấp nguyên liệu

a.Nguồn nớc

Trong sản xuất bia cần một lợng nớc lớn và phải đạt yêu cầu

kỹ thuật Nhà máy sẽ sử dụng nớc của công ty cấp nớc thị xãCửa Lò, ngoài ra cần khoan giếng để chủ động trong sảnxuất và giảm giá thành sản phẩm

b.Nguồn điện

Sử dụng nguồn điện quốc gia là chính Nhng đề phòng khimất điện mà không làm gián đoạn quá trình xản xuất cần

có nhà máy phát điện đủ công suất sử dụng cho toàn nhàmáy

c.Nguồn hơi

Dùng hơi nớc bão hoà từ lò hơi của nhà máy Nguyên liệu đốt

lò hơi có thể dùng: than, than đợc mua ở Quảng Ninh vàchuyển về qua cảng Cửa Lò

6.Môi trờng

Địa điểm xây dựng cụ thể khô ráo sạch sẽ, môi trờng không

bị ô nhiễm để không ảnh hởng đến chất lợng sản phẩmcũng nh sức khoẻ của công nhân, ngời dân xung quanh,

đồng thời nhà máy cũng phải đảm bảo vệ sinh nh: xử lý nớcthải, chất thải rắn, khói lò

7.Nguồn nhân lực

Là một tỉnh đang phát triển, đội ngũ trí thức, công nhânlành nghề rất phong phú Chắc chắn đáp ứng đợc nhân lựccho nhà máy

8.Thị trờng tiêu thụ

Bia hơi của nhà máy đựơc chiết bock, tiêu thụ ngay tại thịxã, hoặc vận chuyển đi các vùng nh: thành phố Vinh, HàTĩnh Còn bia chai cũng tiêu thụ trong tỉnh và tỉnh bạn

Với tất cả những đặc điểm trên, tôi thấy việc xây dựngnhà máy bia là khả thi Chắc chắn mang lại hiệu quả kinh tế

Phần iii Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

ơng đối cao đặc biệt là các hệ Enzim α,β amylaza, proteaza Các Enzim này có tác dụng thuỷ phân tinh bột thành đờng

và các sản phẩm thuỷ phân khác phục vụ cho quá trình lênmen

Malt đại mạch dùng trong sản xuất bia phải đạt các chỉ tiêusau:

a Chỉ tiêu hoá lý:

Độ ẩm : W <7% ChọnW=7%

Chất hoà tan : 70ữ79% chất khô Chọn 76%

Tinh bột : 56-58% chất khô

Protit : 8-10,0% chất khô Saccharoza : 5,0% chất khô

Đờng khử : 4,0% chất khô

Pentoza hoà tan : 1,0% chất khô

Hexozan và Pentozan không tan : 9,0% chất khô

Pentozan hoà tan : 1,0% chất khô

Cellulo : 6,0% chất khô

Chất béo : 2,5% chất khô

củ thể có thể chọn hoa cánh, viên hay cao hoa Hoa houblon

có thể nhập khẩu từ Tiệp, úc, Đức

Chọn hoa viên, đạt tiêu chuẩn để sản xuất bia:

Màu sắc: đối với cánh hoa: Màu vàng xanh

có trong hoa houblon

Lupulon: Có vị đắng tơng tự humulon, nhng có khả năngkháng sinh mạnh hơn Độ hoạt động bề mặt hay khả năng tạobọt yếu hơn humulon

Tinh đầu: gây cho bia hơng vị dễ chịu

Có dạng nớc trong, vàng sáng và có mùi thơm rất mạnh

Chất chát có ý nghĩa lớn trong việc kết tủa protit kém bềnvững nó làm tăng tính ổn định cho bia song nó cũng làmgiảm một lợng protit đáng kể làm tăng sự tạo và giữ bọt chobia

4.Nớc :

Nớc trong sản xuất đóng vai trò quan trọng, nớc phải xử lý

đạt yêu cầu cho sản xuất bia

Vi sinh vật : không quá 100 tế bào / 1cm3

Nếu nớc có độ cứng cao, hàm lợng các ion Ca2+ và Mg2+ lớn,chúng tồn tại dới dạng muối Cacbonat và Bicacbonat MuốiBicacbonat ảnh hởng bất lợi vì làm giảm độ chua của dịchcháo (do chúng tác dụng với các muối Phosphat từ malt ) dẫn

đến hiệu suất đờng hoá giảm Muối Canxi Clorua làm tăng

độ chua của dịch cháo( CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 +NaCl ).Sắt là nguyên tố ảnh hởng mạnh nhất tới chất lợng bia, xúc tácphản ứng oxy hoá trong bia làm giảm độ bền keo, gây đụccho sản phẩm Sắt còn gây vị lạ, mùi tanh Các nguyên tố vilợng tồn tại trong nớc cũng phải đảm bảo để nấm men sinhtrởng và phát triển Để xử lý nớc có thể dùng hệ thống xử lýtrao đổi ion, lắng lọc

5.Nấm men bia

Trong sản xuất bia thờng dùng 2 loài nấm men

Saccharomyces Carlsbergensis và Saccharomyces

Cerevisiae Ta chọn loài Saccharomyces Carlsbergensis: là loại

nấm men chìm: thích nghi với điều kiện sinh trờng và pháttriển ở nhiệt độ thấp hơn Trong quá trình lên men, chúng

có thiên hớng chìm sâu và kết lắng xuống đáy thùng Khiquá trình lên men chính kết thúc thì phần lớn sinh khối bịkết lắng

NÊu hoa

Röa b·

B·

L¾ng xo¸yLµm l¹nh nhanh, bæ xung O2

NÐn

Xö lý

Kh«ng khÝLªn men

chÝnh

Lªn men phô

Läc trong

Bæ sung

CO2ChiÕt chai Thanh trïngD¸n nh·nXÕp hépXuÊt x ëng

ChiÕt bock

XuÊt x ëng

Röa

Bock

Thu håi xö lý

B

·

Röa chai

Thuyết minh dây chuyền công nghệ

a.phân xởng nấu

1 Nghiền nguyên liệu :

Nghiền malt nhằm mục đích tạo điều kiện để tăng tốc

độ các quá trình lý học và hoá sinh trong khi nấu, đảm bảocho các chất hoà tan chuyển từ bột vào nớc Hạt đợc nghiềncàng nhỏ thì càng tạo điều kiện tốt cho các enzim phát huyhiệu lực, tuy nhiên nếu nghiền nhỏ cả vỏ malt thì sẽ tạo ramùi và vị khó chịu cho dịch nha do hàm lợng tanin trong vỏmalt khá lớn, điều này sẽ làm cho bia thành phẩm có vị

đắng chát khó chịu Do đó phần vỏ malt càng nguyên vẹncàng tốt, phần nội nhũ phải đợc nghiền nhỏ, các hạt tấmkhông quá nhỏ để khi lọc sẽ cùng với vỏ trấu tạo lớp màng lọc.Máy nghiền malt thờng là máy nghiền trục

Nghiền gạo nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột tạocho quá trình hút nớc trơng nở hạt tinh bột tạo điều kiện chocác Enzim tiếp xúc, thuỷ phân tinh bột Bột gạo đợc nghiềnnhỏ nên hay dùng máy nghiền búa hoặc nghiền đĩa

Trớc khi nghiền malt đợc phun nớc ấm

Ưu điểm : vỏ malt bảo toàn đợc phần nào trạng thái nênbảo đảm đợc chất lợng bia

Nhợc điểm: Sau khi nghiền Malt phải đợc dùng luôn, nếu

để lâu sẽ ảnh hởng đến quá trình nghiền và chất lợng bia

c Nghiền ớt :

Nghiền ớt tức là malt đợc nghiền với nớc theo một tỉ lệ phốitrộn nhất định Quá trình nghiền malt đợc thực hiện bằngmáy nghiền ớt có cấu trúc khác so với máy nghiền ẩm, khô Ưu điểm: bảo toàn đợc vỏ nên bia có chất lợng đảm bảo

Nhợc điểm : Đòi hỏi thiết bị máy móc phức tạp cũng nh kĩthật của ngời công nhân cao hơn

Từ những u, nhợc điểm trên ta chọn phơng pháp nghiền khôphù hợp với điều kiện hiện nay

2 Nấu và đờng hoá nguyên liệu :

Mục đích:

Chuyển các chất khô có trong malt và gạo ở dạng không hoàtan sang dạng hoà tan Nhng tác dụng quan trọng hơn đó làthuỷ phân các chất có trong nguyên liệu thành các chất hoàtan gọi chung là chất chiết phục vụ cho quá trình lên menbia

Có hai phơng pháp chính thờng đợc sử dụng để nấu nguyên

liệu là phơng pháp ngâm và phơng pháp đun sôi từng phần.

- Ph ơng pháp ngâm :

Khi sử dụng phơng pháp này, toàn bộ khối bột malt đợc đờnghoá bằng cách nâng dần từ nhiệt độ 35-370C đến nhiệt

độ cuối 750C, không đun sôi

+ Ưu điểm : Quá trình kỹ thuật đơn giản, dễ thao tác,rút ngắn thời gian vận hành thiết bị, khả năng cơ giới hoá, tự

động hoá dễ dàng, chế tạo thiết bị ít tốn kém

+ Nhợc điểm : Vì chỉ đờng hoá tại nhiệt độ thấpkhông đun sôi nên hiệu suất thu hồi chất chiết thấp, khôngcho phép dùng nguyên liệu thay thế

- Phơng pháp đun sôi từng phần :

Phơng pháp này malt đợc trộn lẫn với nớc thành hồ malt, hồmalt đợc chia thành từng phần Các phần này sẽ đợc đờng

hoá và đun sôi liên tiếp, sau đó lại đợc hoà lẫn với hồ maltban đầu

+ Ưu điểm : Do dịch malt đợc đun sôi và duy trì tạinhiệt độ thích hợp cho các enzim hoạt động nên hiệu suấtchiết tăng, tạo môi trờng dinh dỡng đầy đủ cho nấm menphát triển, tạo sự hài hoà giữa các thành phần trong bia Cóthể dùng cho trờng hợp sử dụng các nguyên liệu thay thế + Nhợc điểm: Đun sôi nhiều lần dẫn đến khả năng cácchất không có lợi cho chất lợng bia chiết vào dịch nhiều, nếukhông khống chế nhiệt độ, để lên cao quá sẽ tạo các sảnphẩm có màu sẫm ảnh hởng đến chất lợng cảm quan củabia Nấu theo phơng pháp này tốn hơi, tốn thiết bị, đầu tban đầu lớn và kéo dài chu kì nấu

Dựa vào các u nhợc điểm của hai phơng pháp kể trên, tachọn phơng pháp nấu nguyên liệu thay thế riêng và đun sôitừng phần Các thao tác đợc tiến hành nh sau :

+ Khi bắt đầu một chu kỳ làm việc, nồi hồ hoá và ờng hoá đợc vệ sinh thanh trùng bằng hơi nớc

Bơm nớc vào nồi hồ hoá, tăng nhiệt độ lên 400C rồi cho toàn

bộ lợng gạo vào ( Lợng gạo chiếm 30% lợng nguyên liệu ) cùng

10 % malt lót (Các enzim trong malt hoạt động làm loãng dịchcháo tránh hiện tợng cháy nồi ) Khuấy đều hỗn hợp và axithoá bằng H3PO4 đến pH=5,5 ữ 5,7 Giữ nhiệt độ 40ữ420Ctrong 5 phút sau đó nâng nhiệt độ lên 520C Giữ nhiệt độnày 20 phút tiếp tục đun lên 860C, giữ 25-30 phút, tiếp tục

đun sôi trong 30 phút

Trong nồi đờng hoá, cho malt, nớc theo tỷ lệ 1/5 , khuấy

đều và giữ ở 40ữ420C sau đó tăng đến 50ữ520C, để yênkhoảng 30 phút cho enzim Proteaza hoạt động Sau đó bơmtoàn bộ dịch cháo đang sôi sang để nhiệt độ toàn khốităng tới 63-650C

Lần thứ 2, khoảng 1/3 hỗn hợp đợc bơm sang nồi hồ hoá,nâng nhiệt độ lên 720C Sau khi đờng hoá, đun sôi 15ữ20

phút Cuối cùng, ta bơm ngợc về nồi đờng hoá để hoà lẫn vớiphần còn lại, nhiệt độ của hỗn hợp nâng lên khoảng 75ữ760C

và giữ cho tới khi đờng hoá hoàn toàn rồi chuyển sang nồilọc

+ Các enzim hoạt động chính trong giai đoạn này là :

- Hệ enzim amilaza, gồm α- amilaza và β- amilaza.Chúng phân cắt tinh bột thành Dextrin, Maltoza, Glucoza,tạo nguồn cacbon cho nấm men

- Enzim proteinaza thuỷ phân protit thành albumo,pepton, poly peptit, peptit, axit amin, cung cấp nguồn nitơcho nấm men, làm tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia

α- amilaza topt : 70ữ750C pHopt :5,6ữ5,8

β- amilaza topt : 60ữ650C pHopt :5,4ữ5,6

Proteinaza topt : 50ữ600C pHopt : 5,2ữ5,6

- Ngoài ra còn có các Enzim khác nh: Lipaza: 35-370C,Sitaza và phôtphataza: 40- 430C

Qua việc điều chỉnh nhiệt độ và pH ta tận dụng tối

đa độ hoạt động xúc tác của enzim để thu đợc nhiều chấthoà tan nhất cũng nh hạn chế đợc các chất không có lợi chobia thành phẩm

3 Lọc trong dịch đờng :

Mục đích :

Sau khi đờng hoá thu đợc hỗn hợp gồm pha lỏng và pharắn Pha lỏng gồm nớc và các cấu tử hoà tan từ malt, pharắn gồm các cấu tử không hoà tan:võ trấu, quá trình lọcnhằm mục đích tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp hai pha

Có thể chọn thiết bị lọc đáy bằng hoặc lọc khung bản ở

đây ta chọn thiết bị lọc đáy bằng vì các lý do sau:

Lọc đáy bằng có u điểm: hạn chế đợc quá trình oxi hoáxảy ra trong thời gian lọc, việc vệ sinh dễ dàng, có thể tự

động hoá đợc Tuy nhiên thùng lọc có hiệu suất thấp hơn từ0,5-1%( nguyên liệu dùng cho thùng lọc có kích thớc lớn hơnlọc khung bản do đó hiệu suất chiết thấp)

Cách tiến hành

Trớc khi lọc cần vệ sinh sạch thùng Tiếp đó bơm nớc nóng76-780C vào ngập lới lọc(1-1,5cm) để đuổi hết không khí.Sau đó bơm hỗn hợp từ nồi đờng hoá sang và bật cánh khuấy

để phân tán đều dịch trong thùng lọc Bơm xong vẫn tiếptục khuấy 5 phút rồi để lắng 15-20 phút Sau đó mở van

để dịch chảy vào bình trung gian Khi dịch đầy bình thìbật bơm hút dịch từ nồi lọc, kiểm tra độ trong của dịch nhờống quan sát, nếu còn đục thì mở van tuần hoàn trở lại, nếutrong thì mở van sang nồi hoa Bơm mở sao cho thời gian lọcdịch đầu từ 50-60 phút Rửa bã lần một ở 780C lần hai,bacũng vậy đến khi nào nồng độ của dịch bã từ 1-1,20 bx thìdừng Chú ý trong quá trình rửa bật cánh khuấy sau đó đểyên 10-15 phút rồi mới tiến hành bơm dịch

4 Đun sôi dịch đờng với hoa houblon :

Mục đích:

Trích li chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol và cácthành phần khác của hoa houblon vào dịch đờng để tạo chobia có vị đắng và mùi thơm đặc trng

Đông tụ Protein,tăng độ bền của bia

Diệt vi sinh vật (thanh trùng dịch đờng)

Cô đặc dịch đến nồng độ thích hợp

Khi đun ở nhiệt độ cao, xảy ra các phản ứng Melanoid,Caramen tạo ra các hợp chất màu và mùi cho dịch nấu hoacũng nh chất lợng bia sau này

Cách tiến hành:

Sau khi bơm dịch đờng từ thùng lọc vào thiết bị đunhoa, trong quá trình bơm phải cung cấp hơi để khi rửa bãxong nhiệt độ dung dịch là 1000C Khi bơm xong đun sôi

dịch đờng (102-1030C) 5 phút thì cho hoa viên Đun sôikhoảng 1h- 2h là kết thúc quá trình đun hoa.(Có thể chohoa nhiều lần)

6 Làm lạnh nhanh dịch đờng :

Sau khi lắng dịch đờng, ta phải đa về nhiệt độ thíchhợp cho quá trình lên men(14-160C) Làm lạnh nhanh còntránh vi sinh vật nhiễm vào dịch đờng lên men và tách cáccặn mịn Quá trình giảm nhiệt độ của dịch đờng cũng tạo

điều kiện thuận lợi cho oxy hoà tan nhiều vào dịch

Nồng độ oxy cần thiết bão hoà trong dịch đờng để đảmbảo cho quá trình sinh trởng và phát triển của nấm menkhoảng 6 ữ 8 mg/l dịch đờng

B Phân xởng lên men

Lên men bia là một quá trình quan trọng trong các công

đoạn sản xuất bia Trong quá trình này, dới tác động của cácenzim chứa trong nấm men, các đờng đợc chuyển hoá thànhrợu, CO2 và một số sản phẩm phụ khác Các sản phẩm này có

tỷ lệ hài hoà, cùng với các thành phần có trong nguyên liệuban đầu tạo hơng vị đặc trng cho sản phẩm

Trong sản xuất bia, thờng tiến hành lên men theo hai phơngpháp: lên men cổ điển và lên men hiện đại Cùng với hai ph-

ơng pháp này là các phơng thức lên men khác nhau: lên mengián đoạn, liên tục và bán liên tục

I Chọn phơng pháp lên men

Hiện nay có nhiều phơng pháp lên men, tuỳ theo thiết bị

và chủng nấm men đem sử dụng

1 Theo thiết bị

Có hai phơng pháp lên men: lên men cổ điển và lên menhiện đại

a-Lên men cổ điển : đặc điểm chính là hai quá trình tiến

hành trong các thiết bị riêng biệt (ở hai phòng lạnh khácnhau, có hệ thống bảo ôn lạnh khác nhau)

u điểm : Nhiệt độ lên men thấp 6-9oC nên thời gian lênmen kéo dài, sản phẩm thu đợc có hơng vị đậm đà

Nhợc điểm : Tốn diện tích mặt bằng, tốn thiết bị, thời gian

lên men dài, năng suất giảm Hệ thống làm lạnh lớn, do vậytốn chi phí đầu t Việc chuyển dịch lên men từ khu lên menchính sang khu lên men phụ gây tổn thất

b-Lên men gia tốc: Với phơng pháp này quá trình lên men

chính và phụ đợc tiến hành trong cùng một thiết bị hình trụ

đáy côn, có hệ thống áo lạnh bên ngoài để điều chỉnhnhiệt độ của hai quá trình lên men Nhiệt độ lên men chính10-12oC, lên men phụ 0-2oC

u điểm : Thời gian lên men nhanh, rút ngắn hơn so với

ph-ơng pháp lên men cổ điển.Thiết bị lên men gọn, đỡ tốnlạnh, không tốn diện tích mặt bằng phân xởng

Nhợc điểm: Thời gian lên men nhanh làm chất lợng bia có

giảm tuy nhiên không khác xa nhiều so với lên men cổ điển

2-Theo chủng nấm men

Có hai phơng pháp lên men chìm và nổi

a-Lên men chìm : sử dụng chủng nấm men Saccharomyces carlsbergensis nhiệt độ lên men thích hợp 6-8oC Trong quátrình lên men, nấm men lơ lửng dạng huyền phủ trong dịchlên men Nhng khi hạ nhiệt độ xuống 4-50C (kết thúc quátrình lên men chính) thì nấm men kết lắng xuống đáythiết bị

Ưu điểm : dễ tách cặn nấm men sau khi lên men chính,

bia dịu và ngon hơn thời gian lên men kéo dài, tốn lạnh dẫn

đến tăng chi phí

Nhợc điểm : Bia thu đợc có vị nhạt

b-Lên men nổi : Chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae

nhiệt độ lên men cao hơn : 25-26oC Nắm men kết thànhmảng nổi lên trên bề mặt dịch đờng

Ưu điểm : bia có vị đậm hơn khi dùng chủng nấm man

lên men chìm

Nhợc điểm : khó tách cặn nấm men

II Chọn phơng thức lên men

1.Lên men liên tục:

Nguyên liệu vào liên tục, sản phẩm lấy ra liên tục

Ưu điểm : công nghệ khép kín, hao tổn sản xuất ít, chất

lợng bia đồng đều, nâng cao năng suất thiết bị, hạ giáthành sản phẩm, dễ tự động hoá

Nhợc điểm : thiết bị phức tạp cồng kềnh, đòi hỏi kiểm soát

nghiêm ngặt, khi bị nhiễm thì dễ nhiễm hành loạt nên khó

xử lý

2.Lên men gián đoạn:

Nguyên liệu đợc đa vào từng mẻ Sản phẩm lấy ra từng mẻ

Ưu điểm : thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, khi bị nhiễm

thì dễ xử lý

Nhợc điểm: năng suất thấp

Do trình độ vận hành, thao tác vô trùng còn hạn chế nên tachọn phơng thức lên men gián đoạn

Từ những u nhợc điểm của các phơng pháp đã nêu trên, kếthợp với điều kiện của nhà máy, tôi chọn phơng pháp lên men

- Tạo lợng giống đủ cho quá trình lên men

- Hoạt hoá giống

Quá trình nhân giống nấm men trải qua hai giai đoạn: giai

đoạn nhân giống trong phòng thí nghiệm, giai đoạn nhângiống ngoài sản xuất- nhân giống tới số lợng đủ bằng 10% sovới dịch lên men

Nhân giống trong phòng thí nghiệm: Đầu tiên dùng que cấy vôtrùng cấy chuyển giống từ ống thạch nghiêng sang môi trờngdịch thể đã vô trùng đựng trong ống thuỷ tinh 10 ml, tiếp tụccấy chuyển giống sang ống 100ml, 1Lít,10 Lít, 20 Lít có thểhơn nữa thì kết thúc Môi trờng nhân giống thông thờng làdịch chiết từ malt, với môi trờng 10 Lít có thể lấy từ thùng đờnghoá trong sản xuất

Quá trình nhân giống ngoài sản xuất có thể tuân theonguyên tắc 1:10 hoặc 1:5 tuỳ theo chất lợng men Môi trờngnhân giống đợc lấy trực tiếp từ thùng đờng hoá, trong qúatrình nhân giống có sục không khí vô trùng

Chế độ nhân giống nh sau:

Lợng dịch Môi trờng pH Nhiệt

độ(0C)

Thờigian

Yêu cầu canh trờng men giống

Mật độ tế bào 100-120 Triệu tế bào/ml

Tỉ lệ nảy chồi : 20-25%

Tỉ lệ nhiễm khuẩn cho phép : + Cầu khuẩn <1%

+ Men dại < 0,5%

+ Không có trực khuẩn.

1 2 2 Tái sử dụng men sữa

Khi kết thúc lên men chính ngời ta tiến hành hạ nhiệt độxuống 4-50C và tiến hành tháo sữa men Thờng cứ 1000 Lítdịch đờng sau khi lên men kết thúc cho ta khoảng 15 đến

20 Lít sinh khối nấm men sệt với hàm ẩm từ 85 ữ88% Cặnmen đợc xả ra ngoài qua van xả, lúc đầu men có màu xám

đen để dành riêng cho gia súc, tiếp đó là lớp men mịn màutrắng ngà dùng để làm giống cho sản xuất, tiếp đó là lớpmàu xám đen cũng dùng để chăn nuôi gia súc

Lớp men sữa sạch thu đợc, đem lọc qua rây và rửa nhiềulần bằng nớc vô trùng ở 1-2oC Các tế bào nấm men chết sẽnổi lên và đợc gạn ra ngoài

Tiến hành rửa bằng nớc vô trùng 1oC nhiều lần, sau mỗi lầnrửa phải kiểm tra chất lợng nấm men, khi nào đạt chỉ tiêuthì dừng Giống nấm men tốt khi có hình thái tế bào đặctrng, số tế bào trẻ và nảy chồi nhiều, số tế bào chết <5%, tỷ

lệ nhiễm tạp <2%, tốc độ sinh sản nhanh Nấm men sau khirửa xong đợc bảo quản dới lớp nớc lạnh 1-2oC

Nấm men bị nhiễm tạp cần xử lí bằng cách đa pH về 2,9-3,2 giữ ở pH này trong vòng 1 giờ sau đó lại loại bỏ cặn bẩn

và trung hoà bằng NaHCO3 đến pH= 4,8 - 5,2 Thờng đểgiảm pH đến 2,9 -3,2 ngời ta dùng H2SO4 0,4% hoặc H3PO4

0,6%

Để cho men giống phát triển nhanh hơn thì trớc khi sử dụng

ta cần hoạt hoá giống Tiến hành hoạt hoá giống nh sau: nấmmen đợc nuôi cấy trong dịch đờng mới đã đợc làm lạnh theo

tỷ lệ men sệt / dịch đờng = 1/4 hoặc 1/5, dùng cánh khuấyhoặc không khí vô trùng sục vào dịch Nhiệt độ hoạt hoágần bằng nhiệt độ lên men Khi có rất nhiều tế bào nảy chồi

và độ cồn đạt 0,3% thì kết thúc hoạt hoá Số lần tái sử dụngmen sữa khoảng 5 hay 6 lần

2 Lên men bia

Trong thực tế ngời ta hay thực hiện quá trình lên men mộtpha trong tank có thể tích lớn Tank có trang bị 3 khoanglạnh Chu kỳ sản xuất trong thiết bị loại này là 15 ngày đêm

Mục đích:

Chuyển hoá các hợp chất cao phân tử thành rợu, CO2 và cácsản phẩm phụ khác biến dịch đờng thành bia thành phẩm cóchất lợng mong muốn

1.Lên men chính và lên men phụ

Dịch đờng ở nhiệt độ 14oC đợc nạp vào tank trong vòng 24giờ, trớc đó tank đã đợc vệ sinh sạch sẽ và chạy lạnh vỏ

Dịch đờng sau khi lạnh nhanh đợc bổ sung O2 tới nồng độ6- 8mg/l để men giống phát triển sinh khối ban đầu Nấmmen giống đợc đa vào tank lên men sau khi mẻ nấu đầu tiên

đa vào tank Sau khi đa hết dịch vào tank thì hạ nhiệt độbằng cách mở hết cỡ van lạnh trên cùng, mở 1/3 van lạnh giữa,bắt đầu quá trình lên men 12oC Sau khoảng 1 ngày, CO2

thoát ra mạnh, tiến hành thu hồi CO2, điều chỉnh áp suất0,5-0,7 at, tránh làm ức chế hoạt động sống của nấm men.Trong thời gian lên men chính nhiệt độ trong tank đợc điềuchỉnh bằng áo lạnh trên cùng với chất tải lạnh có nhiệt độkhoảng -50C để tăng sự xáo động nấm men trong dịch Hàng ngày bộ phận vi sinh lấy mẫu trong các tank dể kiểmtra các chỉ tiêu: vi sinh vật, độ Bx Khi mức độ lên men biểukiến khoảng 70% quá trình lên men chính xem nh kết thúc.Tiến hành làm kết lắng nấm men bằng cách điều chỉnh :

áo lạnh giữa của thiết bị đợc mở 2/3 , áo lạnh dới cùng đợc mởhết Lúc này dịch lên men nhiệt độ hạ xuống 4-5oC để nấmmen kết lắng Giữ nhiệt độ này trong 1 ngày để nấm menkết lắng hết Nấm men sữa đợc tách ra đem đi xử lý để tái

sử dụng Sau đó mở các áo lạnh để hạ xuống 0-1oC ( thời gianhạ nhiệt độ khoảng 18-24 h) tiến hành lên men phụ, ngừng

thu hồi CO2, áp suất d trong tank khống chế ở 1,0-1,2Kg/cm2,nhờ đó CO2 hoà tan tốt hơn,quá trình kết lắng của nấmmen cũng tốt hơn, ức chế nấm men làm chậm quá trình lênmen, nhờ vậy tăng sự khử diacetyl trong bia Hàng ngày cũngkiểm tra chỉ tiêu độ đờng, vi sinh vật, đồng thời tách cặndới đáy tank Sau khoảng 10-15 ngày quá trình lên men phụkết thúc Bia non đa đi lọc trong để bão hoà CO2

Mục đích của quá trình lên men là tạo điều kiện tối u cho

sự chuyển hoá dịch đờng nhờ sự hoạt động của nấm men ởnhiệt độ, pH thích hợp Trong khi lên men , đờng và cácDextrin phân tử lợng thấp đợc chuyển thành rợu, CO2 và một

số sản phẩm khác nh: axit hữucơ, este, aldehit, glyxerin,diacetyl, rợu cao phân tử tạo thành bia theo đúng yêu cầu

ý nghĩa của quá trình lên men phụ đối với việc tạo vị, tạobọt, và hơng thơm, nó quyết định chất lợng, độ bền vữngcủa bia Trong quá trình lên men phụ lợng CO2 tiếp tục đợc tạo

ra và hoà tan vào bia non, CO2 chủ yếu nằm ở dạng liên kết,một phần ở dạng tự do

quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinhhọc, độ bền keo của bia

Thiết bị lọc bia thông dụng là thiết bị lọc khung bản, vớigiấy lọc và bột trợ lọc là bột diatomit Giấy lọc sẽ giữ các phần

tử rắn có kích thớc lớn hơn kích thớc lỗ giấy lọc, còn bột trợlọc sẽ hấp phụ các phần tử có kích thớc nhỏ hơn Trong quátrình lọc có thể làm giảm nồng độ chất hoà tan trong bia,vì thế ta thờng lọc một lần để đảm bảo không tổn thấtchất hoà tan trong bia Trong quá trình lọc không thể tránhkhỏi sự tổn thất về CO2, do vậy trớc lúc lọc, bia thờng đợc làmlạnh đến 0oC giải pháp này còn hạn chế đợc hiện tợng đụcbia sau này( tạo điều kiện tách các cặn nguội khi lọc)

1.2 Thao tác:

Quá trình lọc trải qua hai giai đoạn: giai đoạn tạo bề mặt

lọc và giai đoạn lọc

Tạo bề mặt lọc : trớc hết ngời ta hoà bột diatomit vào bia =

1/8 vào thùng hoà bột rồi bơm tuần hoàn dịch này qua máylọc khung bản cùng với bia tới khi nào đạt tới độ trong chuyểnbia trong vào thùng chứa cùng bão hoà CO2

Tiêu hao chất trợ lọc cho 1 m2 bề mặt lọc vào khoảng 550g.Khi độ dày lớp bã trên lớp vải lọc tăng, áp suất lọc tăng, biakhông thoát ra hoặc thoát ra thì bị đục do lớp lọc bị phá vỡlúc này ta dừng quá trình lọc, tháo khung bản rửa máy vàgiặt vải lọc Theo một số tài liệu thì 1m2 bề mặt lọc chỉ lọc

đợc 1000 Lít bia, đến lúc đó xảy ra hiện tợng “mỏi” lọc

2 Bão hoà CO 2

Bão hoà CO2 đạt hàm lợng cần thiết nhằm làm tăng chất lợngcảm quan, chống ôxy hoá, chống kết lắng và tạo môi trờngtốt để bảo quản bia Quá trình này đợc thực hiện trong tankbão hoà CO2 chịu áp lực Sử dụng CO2 đã thu hồi hoặc mua

về Để CO2 đợc bão hòa tốt phải tiến hành nạp nhiều lần ởnhiệt độ thấp 00C, mỗi lần nạp tới áp suất 4 đến 5 Kg/cm2 rồilại hạ xuống 3 Kg/cm2, quá trình nạp lặp đi lặp lại nhiều lần

3 Hoàn thiện sản phẩm

Đó chính là quá trình chiết bia vào chai và thùng bock để

dễ vận chuyển và bảo quản đồng thời thanh trùng diệt nấmmen nhằm nâng cao độ bền sinh học cho sản phẩm Bia đợcchiết dới điều kiện đẳng áp

a Hoàn thiện bia hơi

Bia hơi trớc khi chiết bock phải đợc kiểm tra chất lợng, nếu

đạt yêu cầu thì mới cho tiến hành chiết bock Bia hơi thanhphẩm đợc chiết vào các bock có dung tích sau:100 Lit, 50 Lit,

30 Lit để dễ vận chuyển ta chọn loại Bock có dung tích 50Lit

Bock làm bằng nhôm hay bằng nhựa, có lớp bão ôn, chịu đợc

áp lực suất d do CO2 gây ra Xung quanh bock có hai đai cao

su để khi vận chuyển tránh xây xát, va đập Chiết bocktheo nguyên tắc đẳng áp

Bock đợc xem là bảo đảm nếu sau một ngày nhiệt độ củabia không tăng quá 10C

b Hoàn thiện bia chai

Chai đựng bia đợc thổi từ thuỷ tinh chất lợng cao có màunâu đậm hay xanh nhạt để ngăn chặn sự tác động của

ánh sáng mặt trời đến bia thành phẩm Nguyên nhân là tạo

ra CO và các hợp chất chứa nhóm Sunfohydrin làm bia có vị lạ,

do các tia này có khả năng kích thích các phản ứng quanghoá trong bia, khử các chất chứa lu huỳnh thành Mecaptan cómùi khó chịu

Chai đựng bia phải chịu đợc áp lực 10 Kg/cm2 ở 1000C,thành chai đều nhẵn và không có bọt khí, đáy chai hơilõm Dung tích chai sử dụng là loại 0,5 Lit, chai phải đợc rửasạch và thanh trùng trớc khi chiết Sau khi thanh trùng chai phải

đợc kiểm kĩ lợng, chai đủ tiêu chuẩn mới đem chiết

Biểu đồ quá trình thanh trùng

Sơ đồ dây chuyền chiết chai

Chai đóng két

Bỏ khỏi két(máy gắp chai)

Lật két Máy rửa chai ClH2,H20,NaO

Máy chiết chai, dập nút

Máy thanh trùng

Soi chaiMáy dán

nhãn

Kiểm traXếp chai vào

đó có thể bán CO2 ra thị trờng, CO2 là sản phẩm phụ tạo ratrong quá trình lên men của nấm men

Thao tác: CO2 đợc thu hồi từ các Tank lên men trong giai

đoạn lên men chính, theo các đờng ống dẫn CO2 về túi chứakhí rồi đi qua hệ thống xử lý CO2 và thu đợc CO2 khá tinhkhiết: Đầu tiên CO2 đợc đi qua bình lọc bông sau đó đi qualần lợt các thiết bị chứa H20, KMn04, than hoạt tính để xử lýcác tạp chất nh hơi nớc, este, axit,rợu,khử mùi Sau đó CO2đ-

ợc nén vào bình thép chịu áp lực (chú ý khi nén bình phải

Thùng 3: Nớc Javen ( Rửa vải lọc )

Thùng 4: Nớc nóng ( Rửa các thiết bị nấu , lênmen )

6 Đánh giá chất lợng bia.

Bia phải đạt các yêu cầu sau

+Cảm quan :

Màu sắc :Vàng sáng, vàng rơm có màu tự nhiên

Độ trong: bọt trắng, mịn, thời gian giữ bọt 2 phút ở

độ cao bọt 3 cm, độ bám cốc tốt, sạch

Mùi : mùi đặc trng, không có mùi lạ

+ Chỉ tiêu hoá lý

Độ cồn : Bia chai: 5% V, bia hơi: 3,5% V

Hàm lợng CO2 : Bia chai: 4,3 g/l, bia hơi: 3,5 g/l

đoạn là không thể tránh khỏi Do đó, trong quá trình tínhtoán cần phải tính đến tổn thất trong các công đoạn, lợngtổn thất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chất lợng nguyênliệu, chế độ công nghệ, thiết bị

Tổn thất ở từng công đoạn đợc xác định nh sau :

Nghiền 0,1 ữ 0,5% Chọn 0.5%

Nấu hoa : 5 ữ 10 % lợng dịch do bay hơi Chọn 6%Lắng 1 ữ 2 % Chọn 1%Làm lạnh nhanh 0,5 ữ 1% Chọn 0,5%Lên men chính và phụ 2 ữ6% Chọn 5%Lọc và bão hoà CO2 2 ữ 3% Chọn 3%Chiết bock, chai 0,5 ữ 1% Chọn 1%

I Tính cân bằng sản phẩm cho bia hơi

1 Lợng bia và dịch dờng qua các giai đoạn :

Để đơn giản trong quá trình tính toán, ta tính cânbằng sản phẩm cho 1000 lít bia

+ Giả sử tổn thất trong quá trình chiết bock là 1% Lợng bia

đã bão hoà CO2 là:

1 , 0 1

1 , 1010

− =1041,34 lít

+ Giả sử tổn thất trong quá trình lên men chính và phụ là5% Lợng dịch đờng đa vào lên men là :

05 , 0 1

Malt có độ ẩm 7%, hệ số hòa tan 76% Tổn thất trongquá trình nghiền lá 0,5%

+ Lợng nguyên liệu malt cần thiết là :

100

−

24 100

100

− 100100−0,5 = 0,995 G =121,15 Kg

+ Lợng gạo cần dùng là ( Độ ẩm 14%, hiệu suất chiết85%)

3 Tính lợng chất không tan từ malt và gạo :

+ Lợng chất khô không hoà tan từ malt là :

4 Tính lợng nớc dùng cho nấu và rửa bã :

Lợng gạo đa vào nồi hồ hoá là : 50,17 kg

Lợng malt lót cho vào nồi hồ hoá bằng 10% so với lợng gạo.Lợng malt lót cần bổ xung vào nồi hồ hoá là :

50,17ì 0,1 = 5,017 kg

Lợng nớc đa vào có tỷ lệ : ( Bột gạo + malt lót ) : nớc = 1 : 5

Tổng lợng nguyên liệu và nớc có trong nồi hồ hoá là :

5 Các sản phẩm phụ :

Bã malt + gạo là (50,17+121,15 ) 2 = 343,86 Kg

Lợng sữa men thu hồi

Thực tế cứ 1000 Lít dịch đờng đa vào lên men thu đợc 20Lít sữa men có độ ẩm 80 %, trong đó tái sử dụng đợc 50%.Vậy lợng men sạch thu đợc là

Suy ra lợng CO2 có trong 1041,34 Lít bia non là

II Tính cân bằng nguyên liệu cho bia chai.

1 Lợng bia và dịch dờng qua các giai đoạn :

Tơng tự nh tính cân bằng sản phẩm cho bia hơi, tatính đợc thể tích dịch đờng trớc khi lắng và làm lạnh nhanh

Trong quá trình đun hoa coi lợng chất khô hoà tan bằng lợngchất khô mất đi

+ Lợng chất chiết có trong dịch đờng 12% đó là :

3 Tính lợng chất không tan từ malt và gạo :

+ Lợng chất khô không hoà tan từ malt là :

G 100 7100

−

= 0,129 G = 18,1 kg

4 Tính lợng nớc dùng cho nấu và rửa bã :

Lợng gạo đa vào nồi hồ hoá là : 57,68 kg

Lợng malt lót cho vào nồi hồ hoá bằng 10% so với lợng gạo.Lợng malt lót cần bổ xung vào nồi hồ hoá là :

57,68 × 0,1 = 5,768 kg

Lîng níc ®a vµo cã tû lÖ : ( Bét g¹o + malt lãt ) : níc = 1 : 5

Tæng lîng nguyªn liÖu vµ níc cã trong nåi hå ho¸ lµ :

5 C¸c s¶n phÈm phô :

B· malt + g¹o lµ (57,68+169,3 ) 2 = 390,96 Kg

Lợng sữa men thu hồi

Thực tế cứ 1000 Lít dịch đờng đa vào lên men thu đợc 20Lít sữa men có độ ẩm 80 % Vậy lợng men sạch thu đợc là 1130,0ì20ì10-3 = 22,6 Lít

Khi lên men cần 1% men sữa so với dịch đờng : 0,01 x 1130

Suy ra lợng CO2 có trong 1041,34 Lít bia non là

D Tính nguyên liệu phụ dùng cho sản xuất

e.Lợng NaHCO 3 cần dùng để xử lý men giống

NaHCO3 là 1% so với lợng men sữa

g Số bock cần thiết để chứa hết 1000 Lit bia là: 1000 20

50 =

Bock

Phần iv lập kế hoạch sản xuất.

Nhà máy đợc thiết kế với năng suất 10 triệu lít/năm Sảnxuất 50% bia hơi, 50% bia chai Một năm chia làm 4 quý, mỗiquý 3 tháng, mỗi tháng nhà máy chỉ hoạt động 25 ngày(quýI,IV), tuỳ theo điều kiện cụ thể ta có thể giảm hoặc tăng sốngày nấu, còn lại là thời gian sửa chữa, bảo dỡng thiết bị,máy móc

Một mẻ10000lít

Ngày( 4 mẻ) Năm

0

0Dịch trớc khi hồ

331,12

2 3311,22

13244,88Dịch trớc đờng

1018,3

4 10183,4

40733,6

4 10413,4

41653,6

1041,34Lîng bia chiÕt bock LÝt 1010,1 10101 40404

Lîng bia s¶n phÈm LÝt 1000 10000 40000 106

103

B¶ng tãm t¾t c©n b»ng s¶n phÈm cho bia chai

( Trêng hîp chØ s¶n xuÊt bia chai )

vÞ

1000lÝt bia

Mét mÎ10000lÝt

Ngµy( 4 mÎ) N¨m

1228,04

12280,4

49121,6Lîng dÞch ®a ®i lªn

1096,15

41653,6Lîng bia chiÕt chai LÝt 1010,

1 10101 40404Lîng bia s¶n phÈm LÝt 1000 10000 40000 106

Lîng hoa houblon kg 1,8 18 72 9 103