Thiết kế nhà máy bia lon hiện đại có năng suất 35 triệu lít trên năm

Hiện nay kinh tế nước ta đang tăng trưởng mạnh so với khu vực và thế giới , mức sống của người dân ngày càng được nâng cao ,nên nhu cầu về nước giải khát của người dân tăng nhanh . Mặt khác các nước láng giềng như Trung Quốc và các nước Đông Nam Á khác có nhu cầu rất lớn về bia . Do đó , vấn đề xây dựng nhà máy bia lon là một vấn đề rất thiết thực đối với thành phố .

TÀI LIỆU LUẬN VĂN THIẾT KẾ NHÀ MÁY BIA LON HIỆN ĐẠI

vunamnet@yahoo.com

LỜI NÓI ĐẦU

Bia là một loại nước uống có độ cồn thấp , có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dịu của hoa houblon Ngoài khả năng làm thoả mãn nhu cầu giải khát , bia còn cung cấp một lượng lớn năng lượng cho cơ thể

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là :Malt đại mạch , hoa houblon , nước Ngoài

ra để tăng hiệu quả kinh tế , các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác thay thế một phần malt đại mạch như : Đại mạch chưa nẩy mầm , gạo , ngô đã tách phôi , malt thóc , v.v để sản xuất bia

Bia được sản xuất với nhiều phương pháp và nguyên liệu thay thế khác nhau , nên bia

có rất nhiều loại và mỗi loại có chất lượng khác nhau

Vì là loại nước uống có giá trị dinh dưỡng cao, có khả năng kích thích tiêu hoá và thuận tiện trong sử dụng nên bia được sản xuất và tiêu thụ rộng rãi ở hầu hết các nước với sản lượng ngày càng cao

Trên thế giới , ở các nước có nền công nghiệp phát triển đã nghiên cứu nhiều quá trình sản xuất bia tiên tiến , đạt hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật cao như : phương pháp sử dụng chế phẩm enzim , phương pháp lên men liên tục v.v

Ở nước ta trong khoảng 10 năm trở lại đây , ngành công nghiệp thực phẩm nói chung

và công nghiệp sản xuất bia nói riêng đã có nhiều bước tiến đáng kể

Hiện nay , số lượng nhà máy bia lon xuất khẩu trong cả nước không nhiều, nên sản lượng bia xuất khẩu không lớn ,trong khi đó những loại bia nước ngoài đang tràn ngập thị trường Do đó , để cạnh tranh được với các loại bia ngoại nhập ở thị trường trong nước và thúc đẩy xuất khẩu bia ra nước ngoài, cần phải xây dựng thêm các nhà máy bia có trình độ kỹ thuật hiện đại với công nghệ tiên tiến

Với mục đích trên , tôi được phân công thiết kế nhà máy bia lon hieôn ái có năng suất

35 triệu lít bia thành phẩm/năm Sản phẩm được sản xuất ra sẽ đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng trong nước và đẩy mạnh xuất khẩu ra nước ngoài .Do đó, góp phần làm phát triển nền kinh tế đất nước

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ……

Chương I: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Chương II: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU

I Malt đại mạch

II Hoa houblon

III Nước

IV Nguyên liệu thay thế

Chương III: DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

I Sơ đồ công nghệ sản xuất bia

II Chọn phương án sản xuất

III Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Chương IV: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM

I Chọn các số liệu ban đầu

II Cân bằng sản phẩm

Chương V: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

I Công đoạn xử lý nguyên liệu

II Công đoạn chuẩn bị dịch đường

III Công đoạn lên men

IV Công đoạn hoàn thiện

Chương VI: TÍNH TỔ CHỨC

I Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy

II Tổ chức lao động của nhà máy

Chương VII: TÍNH XÂY DỰNG

I Kích thước các công trình

II Tính khu đất xây dựng nhà máy

Chương VIII: TÍNH ĐIỆN – HƠI – NƯỚC

I Tính điện

II Tính hơi

III Tính nước

Chương IX: TÍNH KINH TẾ

I Tính tiền lương cho cán bộ, công nhân viên

II Vốn đầu tư xây dựng

III Vốn đầu tư thiết bị

IV Tiền đầu tư nguyên liệu và nhiên liệu

V Hiệu quả kinh tế

Chương X: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY

I An toàn lao động

II Vệ sinh công nghiệp

Chương XI: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM

I Kiểm tra nguyên liệu

II Kiểm tra các công đoạn sản xuất

III Kiểm tra sản phẩm

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHƯƠNG I : LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu , hệ thống giao thông vận tải và các điều kiện khác , tôi quyết định chọn địa điểm xây dựng nhà máy bia tại Khu Công Nghiệp - Hoà Khánh Quận Liên Chiểu Thành Phố Đà Nẵng

Đà Nẵng là thành phố lớn thứ nhất tại khu vực Miền Trung - Tây Nguyên và lớn thứ ba

cả nước , hiện nay thành phố chưa có nhà máy sản xuất bia lon hiện đại nào , vì vậy việc xây dựng nhà máy bia trên địa bàn thành phố có ý nghĩa to lớn Sản phẩm của nhà máy phần nào đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng thành phố cũng như trong cả nước , đóng góp thêm một sản phẩm mới trong các mặt hàng xuất khẩu của thành phố , đồng thời tạo công ăn việc làm cho người lao động, tăng nguồn thu cho ngân sách nhà nước và nó sẽ thúc đẩy nền công nghiệp cũng như kinh tế của thành phố phát triển

I ĐẶC ĐIỂM THIÊN NHIÊN :

Địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong Khu Công Nghiệp - Hoà Khánh , khu đất có diện tích rộng , bằng phẳng , không lún và cũng không quá cứng cho phép xây dựng được nhà công nghiệp nhiều tầng

Về khí hậu , Đà Nẵng là thành phố có điều kiện khí hậu tương đối ổn định Nhiệt độ trung bình hàng năm là 270C , độ ẩm trung bình 81,5% Hướng gió chính là Đông Nam

II NGUỒN NGUYÊN LIỆU :

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, ngoài ra còn dùng nguyên liệu thay thế là ngô

Do khí hậu nước ta thuộc khí hậu nhiệt đới ẩm , thổ nhưỡng không phù hợp nên không trồng được đại mạch và hoa houblon nên hai loại nguyên liệu này phải nhập hoàn toàn từ nước ngoài Malt đại mạch và hoa houblon được nhập về cảng Sông Hàn, sau đó được vận chuyền

về nhà máy một cách dễ dàng

Hiện nay sản lượng ngô ở nước ta rất lớn Do đó việc nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô để sản xuất bia rất có ý nghĩa trong vấn đề tận dụng nguyên liệu sẵn có ở địa phương cũng như giảm giá thành sản phẩm

III NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN :

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp riêng Dòng điện nhà máy sử dụng có hiệu điện thế 220/380V Ngoài ra , để đảm bảo quá trình sản xuất được liên tục , nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng

IV NGUỒN CUNG CẤP HƠI :

Lượng hơi cung cấp cho các phân xưởng sản xuất được lấy từ lò hơi của nhà máy Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu F.O

V NGUỒN CUNG CẤP NƯỚC :

Nước được sử dụng trong nhà máy rất lớn với nhiều mục đích khác nhau Nhà máy lấy nước chủ yếu từ nguồn nước giếng và do nhà máy cấp nước cung cấp

Nước từ nguồn nước sinh hoạt thành phố hay giếng đều cho qua hệ thống xử lý nước trước khi đưa vào sản xuất để đảm bảo được các yêu cầu công nghệ và chất lượng

VI THOÁT NƯỚC :

Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các chất hữu cơ, là môi trường thuận lợi cho

sự phát triển của vi sinh vật nên khi thải ra ngoài sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái Vì vậy toàn bộ nước thải của nhà máy được cho qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy trước khi thải ra ngoài

VII HỆ THỐNG GIAO THÔNG VẬN TẢI :

Mấy năm gần đây thành phố Đà Nẵng liên tục tu bổ cơ sở hạ tầng nhất là mạng lưới giao thông đô thị , cảng biển , sân bay .ngày một hoàn thiện và hiện đại Do đó việc vận chuyển trao đổi nguyên liệu, trang thiết bị cho nhà máy, cũng như tiêu thụ sản phẩm rất thuận lợi và nhanh chóng

VIII HỢP TÁC HOÁ :

Hiện nay , trong khu công nghiệp Hoà Khánh có rất nhiều xí nghiệp , nhà máy với nhiều chủng loại sản phẩm khác nhau Do đó việc hợp tác , liên hiệp hoá giữa các nhà máy và các khu công nghiệp sẽ được tăng cường và củng cố , làm cho thời gian hoàn vốn xây dựng nhà máy được rút ngắn và giá thành sản phẩm sẽ giảm xuống Làm tăng khả năng cạnh tranh của nhà máy

IX NGUỒN NHÂN LỰC :

Việc xây dựng nhà máy góp phần giải quyết công ăn việc làm cho người dân địa phương , do vậy công nhân của nhà máy chủ yếu tuyển người địa phương Cán bộ quản lý và

kỹ thuật có thể tiếp nhận về từ các trường đại học thuộc khu vực miềm Trung như : Huế , Đà Nẵng , Nha Trang

X KHẢ NĂNG TIÊU THỤ SẢN PHẨM :

Bia thành phẩm nhà máy sản xuất sẽ đáp ứng nhu cầu về giải khát của người dân thành phố , tiêu thụ trong nước và xuất khẩu ra nước ngoài

XI NĂNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY :

Nhà máy thiết kế với năng suất :

CHƯƠNG II :

GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch , hoa houblon và nước

Ngoài ra , nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm người ta có thể sử dụng nguyên liệu thay thế như : gạo , ngô đã tách phôi Nhà máy sử dụng ngô đã tách phôi để làm nguyên liệu thay thế

1.1.Thành phần hoá học của malt đại mạch :(IV- 12)

- Đường khử : 4%

- Pentozan hoà tan : 1%

1.2.Những yêu cầu công nghệ của malt dùng để sản xuất bia :

Malt dùng để sản xuất bia phải đảm bảo được các yêu cầu sau :

- Sạch , có mùi thơm đặc trưng của malt

- Có vị ngọt , không có mùi , vị lạ

- Malt có màu sáng đều , không mốc và hôi khói

- Kích thước các hạt malt phải đồng đều để không gây khó khăn cho quá trình nghiền.Kích thước của malt đạt yêu cầu nếu hạt trên sàng 2,8mm và 2,5mm chiếm 94% , hạt dưới sàng 2,2mm không vượt quá 0,5%

- Khối lượng riêng của malt dao động từ 520 – 600g/l

- Độ ẩm của malt sau khi sấy đạt 2 – 3,5% và trong thời gian bảo quản không vượt quá 6%

- Độ chiết của malt : 75 – 82%

- Malt dùng để sản xuất bia có thời gian đường hoá từ 10 – 35 phút , hoạt lực của enzim đạt 100 – 300 đơn vị

1.3.Bảo quản malt khô :

Nhà máy nhập malt đại mạch về từ nước ngoài , malt cũng giống như hạt , cũng có thể bảo quản trong kho hoặc trong xilô chứa Bảo quản malt trong xilô là thích hợp hơn cả vì bề mặt tiếp xúc với không khí ít nên độ ẩm của malt thay đổi không đáng kể Thời gian dự trữ malt cho sản xuất là 4 tuần

Độ ẩm của malt khi bảo quản sẽ tăng lên khoảng 5 - 6 % Do đó mà hạt sẽ nở ra và tăng thể tích , hạt tinh bột mất tính giòn Khi đó nghiền malt sẽ ít nát , có thể giữ được nguyên vẹn

vỏ malt

II.HOA HOUBLON :

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản , đứng vị trí thứ hai (sau malt đại mạch của công nghệ sản xuất bia Nó được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm trước Công Nguyên

Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu , hương thơm rất đặc trưng , làm tăng khả năng tạo và giữ bọt , làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Do những tính năng cực kỳ đặc biệt như vậy , cho nên qua mấy thập niên tồn tại và phát triển của ngành bia , hoa houblon vẫn giữ được vai trò độc tôn và là loại nguyên liệu “không thể thay thế” trong ngành công nghiệp này

Người ta thương sử dụng hoa houblon dưới nhiều dạng khác nhau : dạng hoa nguyên , hoa nghiền , cao hoa Tuy nhiên trong sản xuất bia không sử dụng 100% cao hoa vì sẽ làm cho mùi , vị của bia giảm sút

2.1 Thành phần hoá học của hoa houblon :

Bao gồm nhiều chất khác nhau , những chất có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa hoa , tanin và tinh dầu Ngoài ra trong hoa còn có chứa một số chất như : protein , mỡ , sáp , các hợp chất phi protein

Nhựa hoa :

Nhựa hoa là thành phần chính và quan trọng của hoa houblon Bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm , nhựa mềm gồm có -nhựa mềm và -nhựa mềm Trong nhựa mềm có các axit đắng như  - axit đắng , - axit đắng , - axit đắng, - axit đắng

Nhựa cứng gồm -nhựa cứng và -nhựa cứng Các chất đắng trong bia là do nhựa houblon tạo ra , các chất đắng ngoài tác dụng truyền vị cho bia còn có tác dụng sát trùng Chúng ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gram dương , ở nồng độ cao ức chế được vi khuẩn gram âm nhưng không ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm men bia

Trong các nhựa thì quan trọng hơn cả là nhựa mềm và chủ yếu nhất là - axit đắng (là chất truyền vị đắng cho bia)

Ngoài các nhựa mềm và nhựa cứng đã nêu trên , trong hoa houblon còn chứa một số nhựa mềm không đặc trưng Các nhựa này chủ yếu là sản phẩm chuyển hoá của các axit đắng ban đầu

Các tanin :

Tanin của hoa houblon dễ hoà tan trong nước , do đó cũng dễ hoà tan vào dịch nước malt và liên kết với protein của malt Tanin houblon do dễ bị oxy hóa nên nó bảo vệ nhựa houblon- đặc biệt là - axit đắng khỏi bị oxy hóa Mặt khác tanin tham gia vào việc hoàn thiện

vị cho bia và có ảnh hưởng đến quá trình nấu bia

Tanin houblon là các polyphenol thuộc nhiều nhóm khác nhau như:cumarin, catechin, antoxianogen Trong quá trình nấu bia các chất này liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếu làcủa malt và chỉ khoảng 10 – 20% là polyphenol của hoa houblon

Tinh dầu:

Tinh dầu của hoa houblon tồn tại trong bia với hàm lượng nhỏ nhưng tạo ra cho nó một mùi thơm rất đặc trưng nhẹ nhàng, dễ chịu Nó là những chất lỏng trong suốt, màu vàng nhạt hoặc không màu Tinh dầu thơm có mùi rất mạnh Tỷ trọng của chúng là 0,88, dễ hoà tan trong rượu etylic có nồng độ cao

Thành phần hoá học của tinh dầu trong hoa houblon rất phức tạp, nó là hỗn hợp của hyđratcacbon và hợp chất chứa oxy dạng tecpen, không hoà tan trong nước nhưng dễ bay hơi theo hơi nước Chính vì thế mà hơn 90% lượng tinh dầu bay hơn mất trong giai đoạn houblon hóa Một ít tinh dầu đã hoà tan trong dịch lên men sẽ tiếp tục bay hơi trong quá trình lên men chính và phụ Do đó trong bia thành phẩm lượng tinh dầu còn lại không đáng kể, tuy nhiên nó góp phần làm bia thơm hơn

Lượng tinh dầu trong hoa houblon dao động rất lớn (0,2 – 2)% phụ thuộc vào chất lượng của hoa, giống hoa, quá trình bảo quản hoa Trong quá trình bảo quản tinh dầu sẽ mất dần do bay hơi và khi bị oxy hóa nó sẽ biến thành nhựa tinh dầu và các axit Các sản phẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảm chất lượng của bia Do đó không dùng hoa cũ để sản xuất bia Hoa cũ thường có mùi vị phomat vì trong nó có chứa axit izovalerianic

và axit béo

2.2 Phương pháp bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng hoa:

Khi sử dụng hoa nguyên thì độ đắng chủ yếu do - axit đắng có trong hoa tạo nên và hàm lượng của nó phụ thuộc vào thời gian và điều kiện bảo quản Nếu hoa được bảo quản

trong thời gian dài và điều kiện không đảm bảo thì - axit đắng cũng như các chất khác có trong hoa bị oxy hóa, bị biến chất làm giảm chất lượng của hoa Để giữ chất lượng cho hoa thì nên bảo quản hoa trong các điều kiện sau:

hoá học và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật

- Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa houblon bằng cách nén chặt hoa trong các thùng kín hoặc bảo quản chúng trong môi trường chân không và trong môi trường khí trơ

- Cách ẩm tốt

-Ức chế sự hoạt động của vi sinh vật bằng cách xông hơi lưu huỳnh cho hoa

Nếu bảo đảm được các điều kiện trên thì hoa có thể bảo quản trong 2 năm mà chất lượng không thay đổi

Hiệu quả sử dụng các chất đắng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khi đun sôi hoa với dịch đường , quan trọng nhất là thời gian và cường độ đun sôi , lượng hoa sử dụng và pH của dịch đường Nếu tiến hành houblon hoá trong điều kiện tối ưu thì lượng chất đắng sử dụng được trong giai đoạn này khoảng 80 – 85% còn 15 – 20% ở lại trong bã hoa

và nitơ tuy đắt tiền nhưng đảm bảo chất lượng hoa tốt

Trong nhà máy , hoa được bảo quản chỗ khô ráo , nhiệt độ thấp , tránh nới có ánh sáng

III.NƯỚC :

Trong nhà máy bia, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau như : xử lý nguyên liệu , nấu nguyên liệu , làm nguội bán thành phẩm , thanh trùng vệ sinh thiết bị , vệ sinh xí nghiệp Do đó lượng nước trong nhà máy rất lớn

3.1 Những yêu cầu cơ bản của nước dùng để sản xuất bia :

Nước dùng để xử lý nguyên liệu , nấu nguyên liệu không những đảm bảo về chỉ tiêu của nước uống mà còn phải đáp ứng các yêu cầu công nghệ sau :

- Nước để nấu bia trước hết phải trong suốt , không màu , có vị dễ chịu , không có mùi

lạ và không chứa các vi sinh vật gây bệnh

- Độ cứng trung bình của nước 5 – 6 đương lượng / l

- pH = 6,8 – 7,3

- Độ axit không vượt quá 600mg / l

- Các chỉ tiêu sinh học : Chuẩn độ coli > 300 , chỉ số coli < 3

- Hàm lượng các kim loại :

+ Magiê không quá : 125mg/l

Ngoài ra , trong nước nấu không được có : xianua , thuỷ ngân , bari, crom…

3.2 Sự ảnh hưởng của nước đến quá trình nấu bia :

Bản chất của quá trình nấu bia là chuyển các chất của malt và nguyên liệu thay thế từ trạng thái không hoà tan sang trạng thái hoà tan nhờ tác động của các enzim Mà mỗi enzim

có một pH tối thích riêng Người ta thấy thành phần của các muối có trong nước nấu nguyên liệu làm thay đổi pH của môi trường nấu

-) , trong quá trình nấu bia các ion này tác dụng các muối phosphat (có chủ yếu trong malt bia) làm pH của môi trường tăng  làm giảm độ axit của khối nấu , có ảnh hưởng đến công nghệ nấu bia như quá trình đường hoá khó khăn , dịch đường lọc chậm , kém trong, cường độ tạo các kết tủa trong khi houblon xảy ra chậm , kết quả giảm hiệu suất thu hồi

3.3 Sự ảnh hưởng của nước đến quá trình lên men :

Thành phần muôí có trong nước ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm men  ảnh hưởng đến sự lên men

Ví dụ : Trong nước có nhiều muối sắt , NO3

 rút ngắn chu kỳ sinh trưởng và phát triển của nấm men và nó sẽ làm phá vỡ thế cân bằng trong tiến trình lên men bia

3.4 Anh hưởng của nước đến chất lượng sản phẩm :

Muối có trong nước sẽ theo nước vào sản phẩm sẽ gây ảnh hưởng khác nhau đến chất lượng sản phẩm

Ví dụ : Nếu hàm lượng ion Na+ , Ca2+ , SO4

IV.NGYÊN LIỆU THAY THẾ :

Trong sản xuất bia , ở một số nơi người ta sử dụng nguyên liệu thay thế một phần malt đại mạch nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm , đa dạng hoá sản phẩm , chủ động được nguồn nguyên liệu đối với những nước nhập đại mạch

Trong nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô

Ngô có các loại như : ngô răng ngựa , ngô đá , ngô bột , ngô sáp Hạt ngô có màu vàng hoặc trắng , ngô vàng là do trong nội nhũ có chứa các hợp chất carotenoid , xantozin

Hạt ngô bao gồm các thành phần sau :

Trong sản xuất bia , ngô dùng để thay thế malt đại mạch chủ yếu là loại trắng đục và đã được sử dụng dưới dạng bột đã nghiền nhỏ Ở hạt ngô , nội nhũ là nguyên liệu chính dùng để thay thế một phần malt trong sản xuất bia

Thành phần nội nhũ bao gồm : tinh bột , protein , chất béo , đường , tro , xenlulôza , trong đó tinh bột chiếm nhiều nhất

4.1 Những yêu cầu cơ bản của ngô dùng để nấu bia :

- Ngô dùng để sản xuất bia phải có màu trắng đục , kích thước hạt phải đồng đều

- Hạt ngô sạch , phải được tách phôi hoàn toàn

- Ngô đưa vào nấu phải được nghiền mịn

4.2 Bảo quản ngô :

Ngô đã tách phôi dùng để nấu bia được cho vào bao dày và bảo quản trong kho Kho bảo quản ngô phải khô ráo , cách ẩm và cách nhiệt tốt , ngăn cản sự xâm nhập và phát triển của

vi sinh vật gây bệnh Thời hạn dự trữ là 1 tuần

CHƯƠNG III : DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA LON HIỆN ĐẠI

I.SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA :

Chất tải lạnh Hơi

Lắng trong và làm sạch dịch lên men

Xử lý men cái Lên men phụ và tàng trữ bia

a Phương pháp đun sôi :

Đặc trưng của phương pháp này là trích một phần đặc của khối nấu đem đun sôi và sau

đó trộn lẫn với các phần chưa đun sôi nhằm mục đích để nâng và giữ nhiệt của khối nấu qua các mức theo yêu cầu công nghệ Có thể tiến hành đun sôi 1 lần, 2 lần hoặc 3 lần

Ưu điểm của phương pháp này là chu kỳ nấu kéo dài , tốn nhiều năng lượng

b Phương pháp ngâm :

Đặc trưng của phương pháp này là toàn bộ khối nấu được nâng nhiệt và giữ nhiệt tại các mức theo yêu cầu công nghệ (45 – 500 ; 63 – 650 ; 70 – 750) trong một thời gian thích hợp

pháp này không tiến hành đun sôi

Ưu điểm của phương pháp này là chu kỳ nấu ngắn , ít tốn năng lượng

Nhược điểm của phương pháp này là đường hoá không triệt để vì không đun sôi

Vì nhà máy có sử dụng 20% nguyên liệu thay thế là ngô đã tách phơi, do đó nhà máy chọn phương pháp đun sôi

Nấu nguyên liệu được tiến hành trong thiết bị chuyên dụng, đặt tong phân xưởng nấu thiết bị nấu được chế tạo bằng thép không gỉ , có dạng hình cầu , bên trong có cánh khấy mỏ neo nằm gần sát đáy thiết bị Trên nắp nồi có ống thoát hơi, cửa nạp liệu , cửa quan sát và đáy nồi có ống thoát dịch Hơi đốt được dẫn vào giữa hai lớp vỏ của nồi nấu để đun nóng khối dịch

Trong khi nấu , cần phải cho khối nấu chuyển động liên tục để tránh sự khê cháy của tinh bột , gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia

Nấu với tỉ lệ malt, ngô : 80 : 20

2.3 Chiết rót :

Bia được chiết rót vào lon có dung tích 0,33 lít

III.THUYẾT TRÌNH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ :

3.1 Nghiền :

3.1.1 Mục đích :

Phá vỡ cấu trúc tế bào , tạo điều kiện thuận lợi và thúc đẩy các quá trình sinh , lý , hoá xảy ra trong nguyên liệu khi nấu nhằm thu được một dịch đường có nộng độ các chất cao nhất

từ nguyên liệu ban đầu

3.1.2 Những yêu cầu công nghệ cho việc nghiền malt và ngô :

Malt đại mạch :

-Vỏ malt : Cấu tạo từ xenlulôza và một số chất khác Xenlulôza không biến đổi khi nấu , còn các chất khác như tanin , chất đắng và một số chất khoáng hoà tan khi nấu , chúng chuyển vào dung dịch làm giảm chất lượng của bia nên yêu cầu khi nghiền vỏ malt được giữ càng nguyên càng tốt Ngoài ra vỏ malt còn nguyên sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc sau này

-Nội nhũ : Khi nghiền cần tạo một tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô , tấm mịn và bột Trong nội nhũ chứa tinh bột , một số hiđrát cacbon khác và prôtêin Nếu nghiền mịn thì tỉ lệ bột và tấm mịn cao Khi nấu dưới tác dụng của enzim thuỷ phân, chúng chuyển sang dạng hoà tan vào dung dịch nhưng sẽ rất khó lọc Tỉ lệ này còn phụ thuộc vào thiết bị lọc của nhà máy Thiết bị nghiền malt là thiết bị nghiền trục

a)Quá trình enzim : tức là quá trình thuỷ phân các chất dưới tác dụng của enzim

a1) Sự thuỷ phân tinh bột :

Tinh bột dưới tác dụng của enzim sẽ bị thuỷ phân tạo thành đường lên men và các dextrin không lên men được nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc hoàn thiện vị của bia

Mỗi enzim trong malt có nhiệt độ tối thích khác nhau Enzim  - amylaza có nhiệt độ tối thích 63 – 650C , sản phẩm thuỷ phân chủ yếu là đường maltose và một ít dextrin Còn

hoạt tính hoàn toàn

Mỗi loại enzim có một pH tối thích riêng  - amylaza có pH tối thích là 5,7 và pH tối thích  - amylaza là 4,8 Tuy nhiên pH tối thích của các enzim amylaza còn phụ thuộc vào nhiệt độ và ngược lại pH môi trường cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ tối thích của enzim

Qua nghiên cứu người ta thấy enzim amylaza hoạt động ở nhiệt độ 650C có pH tối thích là 5,6 Giá trị pH môi trường phụ thuộc vào nguyên liệu và nước dùng nấu

Nồng độ tinh bột và các chất trong khối nấu cũng ảnh hưởng đến hoạt động của enzim Nồng độ các chất tăng thì vận tốc thuỷ phân xảy ra càng chậm

a2) Sự thuỷ phân hemixenlulôza và một số chất khác :

Dưới tác dụng của hệ enzim fitaza của malt dẫn đến sự thuỷ phân hemi xenlulôza và một số chất khác của nguyên liệu tạo thành glucô , các dextrin

a3) Sự thuỷ phân prôtêin :

Khi đường hoá , dưới tác dụng của enzim proteaza thì protein bị thuỷ phân thành các polipeptid phức tạp và không đông tụ Tiếp đến dưới tác dụng của enzim polipeptidaza các polipeptid chuyển thành axit amin và các sản phẩm khác

a4) Sự thuỷ phân các hợp chất phospho :

Khi đường hoá , dưới tác dụng của enzim fitaza xảy ra sự phân huỷ các chất phospho và giải phóng axit phosphoric Các muối phosphat vô cơ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trường đệm và đặc biệt cần thiết cho sự hoạt động bình thường của enzim ; pH tối thích của enzim fitaza là 5,2 và nhiệt độ tối thích là 480C

b.Quá trình không enzim : là quá trình hoá học xảy ra không có sự tác động của

enzim hoặc các quá trình lý hoá

b1) Phản ứng giữa các muối của nước và các muối phosphat có trong nguyên liệu : ví

dụ :

3Ca2+ + 2HPO42-  Ca3(PO4)2  + 2H+

 Làm giảm pH môi trường

b2) Sự biến tính và kết tủa protein là do tác động của nhiệt độ cao trong quá trình nấu

b3)Pản ứng maillard

b4) Xảy ra quá trình hoà tan các chất vào dung dịch

3.2.3 Tiến hành nấu :

Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của nguyên liệu:

Nâng lên 730C trong 10 phút

Bột ngô đã nghiền mịn cùng với 10% bột malt lót (so với tổng lượng ngô cần dùng cho

xuống còn khoảng 5,6 Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu lên 670C (tốc độ nâng 10C/phút) và giữ

20 phút để hồ hoá dịch bột Sau đó nâng khối nấu lên nhiệt độ sôi trong 20 phút và giữ sôi tong 30 phút

+ Nồi malt :

Khi nồi ngô chuẩn bị nâng nhiệt để đun sôi thì tại nồi đường hoá cũng cho nước có

giữ 20 phút để thực hiện quá trình đạm hoá

Phải tính toán để khi bơm khối cháo ngô sang nồi đường hoá thì thời gian đạm hoá cũng

quá trình này là maltose và một ít dextrin Tiếp tục nâng nhiệt độ của khối dịch lên 730C trong

10 phút và giữ 25 phút để enzim -amylaza thuỷ phân tinh bột Sản phẩm chủ yếu của quá trình này là dextrin và một ít maltose Cuối cùng nâng nhiệt của toàn khối lên 780C trong 5 phút rồi sau đó bơm dịch đi lọc

Thời gian thực hiện một mẻ nếu là 185 phút

3.3 Lọc dịch đường và rửa bã :

3.3.1 Mục đích :

Tách các chất hoà tan ra khỏi các chất không hoà tan

3.3.2 Tiến hành lọc dịch đường :

Quá trình lọc dịch đường làm hai giai đoạn : Lọc dịch đường và rửa bã

Quá trình này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau Trong nhà máy tiến hành lọc bằng thùng lọc

Thùng lọc là một thiết bị bằng thép có dạng hình trụ , đáy phẳng và nắp hình cầu Cách đáy chính khoảng 10-12mm có đặt tấm lưới để làm đáy lọc Ở đáy chính có các ống để tháo nước đường Mỗi ống này có một khoá riêng để điều chỉnh vận tốc lọc Dưới các khoá này có đặt một cái máng để hứng dịch trong và từ đây nó được chuyển vào thiết bị Houblon hoá

Máng hứng còn gắn liền với một cái bơm để chuyển dịch lọc còn đục quay trở lại thiết

bị lọc Trong thùng lọc có một cánh khuấy giống như chiếc bàn cào , cánh khuấy này vừa có tác dụng làm xốp lớp bã vừa có tác dụng cào bã để đưa ra ngoài Trên nắp thùng lọc có ống thoát hơi và quanh thùng có áo thoát nhiệt nhằm giữ nhiêt độ cho dịch đường

Trước khi tiến hành lọc phải cho nước nóng vào dưới đáy lưới Nước vào từ dưới chiếm đầy các ống dẫn , khoá và khoảng không gian giữa đáy chính và đáy lưới nên đẩy được không khí ra ngoài Sự có mặt của không khí trong các van và các ống dẫn sẽ gây khó khăn cho quá trình lọc

Sau khi lọc hết dịch đường thì tiến hành rửa bã Rửa cho đến khi nào nồng độ chất khô trong nước rửa còn khoảng 0,5% khối lượng là được Nếu rửa bã quá kỹ thì các chất đắng ,

chất cay của nguyên liệu chuyển vào dịch đường sẽ làm cho bia có mùi , vị khó chịu Ngoài ra rửa bã nhiều sẽ làm cho dịch đường bị loãng và do đó phải tốn nhiều hơi để bốc hơi nước

Quá trình lọc đường bằng thùng lọc kéo dài khoảng 6 giờ

3.4 Houblon hoá :

3.4.1 Mục đích :

- Truyền cho bia mùi, vị của hoa houblon

- Ổn định thành phần dịch đường

- Làm cho dịch đường có nồng độ thích hợp theo yêu cầu

- Làm keo tụ protein và vô hoạt các enzim

- Thanh trùng dịch đường

3.4.2 Các quá trình hoá lý xảy ra khi quá trình houblon hoá :

1 Sự thơm hoá dịch đường :

Quá trình này nhờ sự khuếch tán các chất có giá trị của hoa houblon vào dịch đường nhờ các phản ứng maillard và caramen hoá khi đun sôi

Sự hoà tan các chất đắng có trong hoa houblon để làm thay đổi mùi , vị của dịch đường Nó làm cho dịch đường từ vị ngọt thành vị đắng của hoa houblon Độ hoà tan của các axit đắng vào nước và dịch lên men không lớn nhưng khi đun sôi các chất này bị đồng phân hoá và

dễ dàng hoà tan hơn vào dịch đường Trong khi nấu bia, nếu sử dụng hoa mới thì 85-90% vị

2 giờ và pH càng có tính kiềm thì sự đồng phân hoá càng lớn

Tinh dầu của hoa houblon cũng ảnh hưởng đến mùi của bia và dịch lên men Phần lớn tinh dầu bị bay theo hơi nước trong khi đun sôi Để tăng cường mùi thơm cho bia , một phần hoa houblon cho vào dịch đường trước khi kết thúc quá trình đun sôi khoảng 30 phút

2 Sự keo tụ protein :

Là một quá trình quan trọng khi đun sôi dịch đường với hoa houblon Sự có mặt của protein hoà tan trong dịch lên men có thể là nguyên nhân làm đục bia ở nhiều dạng khác nhau

và làm giảm độ bền sinh học của bia

Quá trình keo tụ protein phụ thuộc vào pH , nồng độ dịch đường , thời gian và cường độ đun sôi , sự có mặt của tanin Qua nghiên cứu người ta thấy rằng pH tối thích để keo tụ protein là 5,2 Nồng độ dịch đường càng cao thì thời gian đun sôi càng dài , thời gian houblon hoá trung bình là 2 giờ

3 Sự tăng độ màu và nồng độ của dịch đường :

Màu sắc của dịch đường trước và sau khi houblon hoá đã làm tăng thêm độ màu của dịch đường do các phản ứng melanoidin, caramen và chất màu của hoa tạo nên

Dịch đường càng đặc thì đun sôi màu của nó càng đậm , pH càng cao màu cũng càng đậm

Ngoài ra đun sôi có một phần tử nước bay hơi do đó nồng độ của dịch đường tăng lên

so với ban đầu

3.4.3 Tiến hành houblon hoá :

Thiết bị houblon hoá cũng giống như thiết bị nấu nhưng có bề mặt truyền nhiệt lớn hơn

do quá trình houblon hoá cần làm bay hơi một lượng lớn nước , vật liệu chế tạo tốt nhất là thép không gỉ

Tiến hành : Dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển tẳng vào nồi houblon hoá

Dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độ dịch đường luôn giữ ở

rửa bã chảy vào nồi houblon hoá gần kết thúc thì bắt đầu nâng nhiệt đun sôi khi bắt đầu nâng nhiệt độ thì cho 3/4 lượng hoa và 1/4 còn lại cho vào trước khi kết thúc quá trình đun sôi 30 phút

Nhà máy sử dụng hoa viên, lượng hoa sử dụng 1,5 g houblon dịch đường

Thời gian đun sôi kéo dài 2 giờ

3.5 Lắng trong và làm lạnh :

3.5.1 Mục đích :

Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên mem , bão hoà oxy cho dịch lên men và kết tủa huyền phù

3.5.2 Các quá trình hoá lý xảy ra khi làm lạnh-lắng trong :

1 Sự hoà tan oxy vào dịch đường :

Dịch đường hấp thụ oxy suốt quá trình làm lạnh , tuy nhiên trong dịch đường nóng oxy liên kết hoá học với các chất có trong dịch đường Còn ở nhiệt độ thấp oxy chỉ hoà tan vào dịch đường

tan của oxy vào dịch đường phụ thuộc vào nhiệt độ , bề dày lớp dịch , sự chuyển động và nồng

độ dịch đường

2 Sự tạo thành và tách các kết tủa :

Khi làm lạnh dịch đường thì trong dịch đường xuất hiện hai loại kết tủa , đó là kết tủa thô và kết tủa mịn

- Kết tủa thô : sinh ra trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon và phần lớn

được giữ lại trong thiết bị tách bã hoa Phần còn lại sẽ được kết tủa khi làm lạnh

Thành phần của kết tủa thô chủ yếu là protein , polyphenol kết tủa thô khi lắng xuống còn kéo theo các chất sắt , đồng, kim loại nặng khác có ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men và chất lượng của bia thành phẩm

trở thành chất không hoà tan và tạo thành chất kết tủa Các kết tủa mịn xuất hiện làm cản trở

quá trình sinh lý và sinh hoá của nấm men về sau , mặt khác nó làm cho bia có vị chát , làm giảm độ bền hoá lý của bia Tách kết tủa mịn rất khó và tốt nhất nên tách chúng bằng máy ly tâm

3 Sự bay hơi nước :

Khi làm lạnh dịch đường có một lượng nước nhất định bay hơi , do đó thể tích của dịch lên men sẽ giảm và nồng độ của nó tăng Nếu thiết bị kín thì nồng độ của nó tăng 0,1% còn nếu thiết bị hở thì nồng độ tăng 0,4 – 1,2%

2 Qúa trình sinh hoá :

Là sự chuyển hoá các chất nhờ tác động của enzim có trong tế bào nấm men

Cơ bản là sự chuyển hoá đường thành rượu và CO2 , phần không lên men chủ yếu là dextrin , protein và chất khoáng

Sự lên men các đường riêng biệt xảy ra theo thứ tự nhất định : Đầu tiên là fructose và glucose Saccharose ngay từ thời kỳ đầu của quá trình lên men , dưới tác dụng của enzim -

fructofranozidaza đã chuyển thành glucose và fructose

Khi trong dịch lên men hầu như không còn glucose và fructose nữa thì mấm men bắt đầu sử dụng maltose

Trong quá trình lên men chính còn xảy ra nhiều sản phẩm phụ khác như glixerin , các axit hữu cơ , aldehyt, các rượu bậc cao , este

- Glixerin là sản phẩm phụ nhưng là sản phẩm thường trực của quá trình lên men chính , ảnh hưởng tốt đến chất lượng của bia , làm vị của bia dịu hơn , mềm hơn

- Axit hữu cơ hình thành nhiều trong quá trình lên men , nhiều chất là axit lactic , axit citric , axit suxinic , sau này nó tham gia tạo este , góp phần tạo hương cho bia

- Aldehyt chủ yếu sinh ra trong quá trình lên men bia là axetaldehyt Trong bia non có chứa 9mg/l , còn trong bia thành phẩm nó dao động 3 – 7mg/l Vì aldehyt có trong bia ít nên

nó không gây ảnh hưởng đến mùi vị của bia Ngược lại, các dẫn xuất của nó như điaxetyl , axetoin có ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia

- Điaxetyl là chất lượng không mong muốn có trong bia vì nó làm cho bia có mùi mật,

vị lạ Hàm lượng điaxetyl có trong bia 0,2mg/l được coi là bình thường, còn nếu 0,35mg/l và cao hơn sẽ ảnh hưởng đến mùi và vị của bia

- Axetoin có thể làm cho bia có vị thiu Hàm lượng của nó trong bia mg/l được coi là bình thường , nếu tăng đến 2,3 – 5,3mg/l thì sẽ làm cho bia có vị thiu

3 Quá trình hoá lý :

- Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm :

Lên men là giai đoạn duy nhất trong dây chuyền công nghệ sản xuất bia có khả năng tạo

ra sự thay đổi lớn của độ chua Bình thường thì pH của dịch đường trước lúc lên men là 5,5 – 5,6 còn sau khi lên men nó giảm xuống chỉ còn 4,4 – 4,5

Khả năng đệm của dịch đường được hình thành và ổn định là nhờ có hệ thống muối phosphat bậc I , phosphat bậc II tác động trong giới hạn pH là 5,6 –7,07 Trong thời kỳ lên men , một phần muối phosphat bị nấm men hấp thụ , do đó năng lực đệm của hệ thống này giảm đi một cách nhanh chóng Thay thế vào đó là hệ thống phosphat bậc I – bicacbonat – axit cacbonic tự do Cả hai hệ thống này đều tạo ra lực đệm ở khoảng pH = 4,27 – 5,67

- Sự thay đổi thế oxy hoá – khử và cường độ màu :

Trong quá trình lên men, thế oxy hoá – khử giảm do oxy kết hợp với nấm men , oxy liên kết với các thành phần dễ oxy hoá và các cấu tử khác tạo ra các sản phẩm mang tính khử

Cường độ màu của dịch đường trong những ngày lên men chính cũng bị giảm đáng kể Nguyên nhân là do các hợp chất poly phenol dễ oxy hoá bị khử và sau đó thì bị kết lắng

- Sự hoà tan CO 2 và tạo bọt :

tạo ra nhiều hơn , nhiệt độ của môi trường có tăng lên và trong dịch lên men đã hoà tan một

lượng đáng kể , cho nên CO2 tạo thành lúc này có chiều hướng thoát ra ngoài dưới dạng những bong bóng nhỏ ly ty Những bong bóng này kết hợp với nhau tạo thành lớp bọt

Khi quá trình lên men chính thức kết thúc khối bọt đã bị xẹp hết , trên bề mặt bia non phủ một lớp bọt màu xám – nâu , có độ đắng rất mạnh

- Sự kết mảng của tế bào nấm men : đây là hiện tượng quan trọng Vì nó kéo theo một

số chất lơ lửng góp phần làm trong bia

Do đó vào cuối thời kỳ lên men chính hay hạ nhiệt độ của môi trường để sự kết mảng này xảy ra nhanh hơn

3.6.3 Nấm men bia :

Men bia thuộc loại đơn bào , không có clorophin Men bia có hai chủng :

-Saccharomyces cerevisiae : Thuộc loại lên men nổi

-Saccharomyces carlsbergensis : Thuộc loại lên men chìm

00C

Chủng nấm men chìm có chứa enzim melibiaza lên men được hoàn toàn đườn rafinose Vào thời kỳ cuối của lên men chính , chủng men chìm lắng xuống đáy thiết bị lên men vào tạo thành kết tủa đặc , đồng thời cũng kéo theo những chất lơ lững góp phần làm trong bia

Khi sử dụng men chìm , một phần nấm men bị yếu và nó kết tủa kém cho nên có thể làm cho bia có mùi men Do đó phải thường xuyên thay men Tuy nhiên men chìm ít bị nhiễm khuẩn

Phương pháp nuôi cấy men giống :

- Nuôi cấy men giống thuần khiết :

Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua 2 giai đoạn : Giai đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất

Nấm men thuần khiết là nấm men thu nhận từ một tế bào Trong phòng thí nghiệm , để đảm bảo men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường 10% và bảo quản ở nhiệt độ 2 – 4 0C Sau thời gian 1 – 2 tháng phải cấy chuyền 1 lần

Để đưa men giống vào sản xuất , trước hết phải nuôi cấy trong phòng thí nghiệm cho đến 5 – 10l Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men Mỗi lần nhân giống , thể tích men giống tăng từ 3 – 5 lần

Yếu tố ảnh hưởng lớn đối với môi trường nuôi cấy nấm men giống là nhiệt độ

ở 12 – 150C và tiếp tục giảm đến 8 – 100C rồi đưa vào thiết bị lên men

Để nấm men giống sinh sản nhanh, dịch men chuyển từ giai đoạn trước sang giai đoạn sau phải đang ở thời kỳ lên men mạnh

Thiết bị nuôi cấy men giống gồm các thùng hình trụ bằng inox hoặc thép không gỉ , có thể tích hữu ích khác nhau Trước khi tiến hành nuôi cấy yêu cầu thiết bị và môi trường phải

vô trùng tuyệt đối

- Xử lý men cái :

Men cái được thu vào các chậu chuyên dùng và chuyển đến phân xưởng lên men để xử

lý Đầu tiên men cái được trộn với nước vô trùng có cùng thể tích, sau đó cho qua rây có đường kính 0,4 – 0,6mm và đem ngâm trong nước lạnh Hằng ngày phải thay nước cho men

bảo quản tốt từ 4 – 6 ngày

Để lên men trở lại ta tiến hành như sau : Men cái sau khi đã rửa và thanh trùng thì cho trộn với dịch lên men theo tỉ lệ 2 – 6lít/1lít men, khuấy đều rồi để yên 1 – 3 giờ Cho lên men

ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính đầu tiên Khi nào nấm men nhảy chồi mạnh

và rượu tạo thành khoảng 0,3% coi như được Men cái có thể tái sử dụng nhiều lần Tuy nhiên số lần tái sinh còn phụ thuộc và hoạt lực và sự nhiễm tạp của nó

3.6.4 Tiến hành lên men :

Phương pháp lên men hiện đại : Quá trình lên men chính và phụ của bia tiến hành trong cùng một thiết bị Hay ở đây còn gọi là công nghệ lên men 1 pha

Công nghệ lên men một pha được tiến hành trong các thiết bị có kích thước lớn Do thiết bị có các kích thước lớn nên hiệu ứng của các biến đổi thuỷ động học đến trạng thái sinh

lý của nấm men và các quá trình chuyển hoá là theo chiều hướng tích cực Điều đó có nghĩa là chất lượng của sản phẩm sẽ tốt hơn

Thiết bị thân trụ – đáy côn kích thước lớn là loại hình thiết bị thích hợp nhất với công

lạnh

Chu kỳ sản xuất trong thiết bị loại này là 16 ngày đêm

Công nghệ được thực hiện như sau :

Dịch đường sau khi lọc được làm lạnh bằng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng đến nhiết

10 lít dịch lên men và tiếp theo chuyển dịch vào thiết bị lên men

Dịch đường đưa vào thiết bị lên men có thể chia làm 2 – 3 lần trong ngày đêm (phụ thuộc vào năng suất phân xưởng nấu) Khi dịch đường chiếm 2 – 3% thể tích của thiết bị lên men thì cho men giống vào Men sử dụng ở đây có độ ẩm 88% và theo tính toán 0,09 lit men cho 10l dịch đường tiếp theo cho dịch đường vào đầy 85% thể tích của thiết bị thì ngừng và cho lên men

Hai ngày đầu nhiệt độ của dịch lên men sẽ tăng đến 140C Hàm lượng chất chiết sẽ giảm từ 12% xuống còn 2,6 – 2,2 % khối lượng Nhiệt độ lên men yêu cầu không để vượt

trụ phải giữ ở 13 – 140C , còn vùng dưới 10 – 130C Với nhiệt độ này của dịch lên men người

ta tiến hành điều chỉnh áp suất của thiết bị và giữ áp suất dư trong thiết bị đạt 0,4 – 0,5at Quả trình lên men chính sẽ kéo dài 7 ngày

Khi kết thúc quá trình lên men chính , tức là lúc nồng độ của dịch lên men giảm còn 2,6

trong 2 ngày đêm để kết tủa men Sau giai đoạn này thì mở hết các áo lạnh của phần trụ để làm

Khi lên men phụ kết thúc thì đưa kết tủa men ra ngoài

Để bia đạt độ trong cần thiết làm tăng giá trị cảm quan , làm tăng độ bền của bia

Để lọc bia người ta có thể dùng nhiều thiết bị khác nhau và các chất trợ lọc khác nhau

Ở nhà máy ta sử dụng chất trợ lọc diatomit – một loại chất trợ lọc đang được sử dụng rộng rãi hiện nay Hệ thống thiết bị lọc bằng diatomit gồm có bơm, thùng phối trộn và máy lọc ép

3.7.2 Tiến hành lọc :

Bia được lọc trong thiết bị lọc dùng chất trợ lọc là diatomit

Đầu tiên bột diatomit trộn cùng với nước trong thùng phối trộn theo tỉ lệ nhất định , sau

đó nhờ bơm bơm vào máy lọc ép để tách hết nước và tạo thành một màng lọc diatomit Tiếp theo bia được bơm qua lớp diatomit này để lọc

Bia mới lọc lúc đầu còn đục phải đưa trở lại thùng phối trộn đến khi nào bia trong mới đưa vào thùng chứa

Trong quá trình lọc cùng với bia người ta bơm thêm vào máy lọc ép một ít dung dịch bột diatomit nhằm để phân tán kết tủa men trên bề mặt lọc và kéo dài thời gian làm việc của máy lọc

Chi phí bột diatomic để tạo lớp lọc đầu tiên khoảng 500g/m2 và chi phí trong khi lọc khoảng 50g / 1m2 bề mặt lọc

3.8 Ổn định bia sau khi lọc :

Ở đây ta cho bia vào thùng chứa và giữ ở nhiệt độ 0,5 – 10C dưới áp suất dư của CO2 là

0,3at

Thời gian ổn định : Bia 120 : ổn định tối thiểu 6 giờ , hàm lượng CO2 0,4%

3.9 Chiết bia vào lon :

Bia sau khi đã ổn định thì được rót vào lon Nhà máy dùng lon nhôm có màu trắng thể tích lon 0,33l Sau khi bia được rót vào lon thì lập tức được đậy nắp lon ngay bằng thiết bị đóng nắp tự động để tránh oxy không khí và vi sinh vật lạ xâm nhập vào

Sau đó kiểm tra mối dập lon có bị hở không rồi đưa đi thanh trùng

3.10 Thanh trùng bia :

- Mục đích : Tiêu diệt vi sinh vật , kéo dài thời gian bảo quản cho bia

Nhà máy sử dụng kiểu thanh trùng kiểu tunnel tự động , đây là một loại máy đang được

sử dụng rộng rãi hiện nay

Nhiệt độ nước phun của các vùng như sau :

Tổng thời gian thanh trùng 45 phút

1.4.Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu :

1.5.Mức hao hụt nguyên liệu qua từng công đoạn :

Bảng 1:

Công

Nấu, lọc

Houblon hoá

Lắng trong làm sạch

Lên men

Lọc bia

Chiết rót và thanh trùng

Mức hao hụt trong quá trình làm sạch , nghiền , nấu , lọc houblon hoá , lắng trong và làm lạnh tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó Còn mức hao hụt của quá trình lên men , lọc trong bia , chiết rót và thanh trùng tính theo phần trăm thể tích trước đó 1.6.Lượng hoa houblon sử dụng : 2g / l dịch lên men

II.CÂN BẰNG SẢN PHẨM :

2.1 Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu :

2.1.1 Lượng nguyên liệu sau khi nghiền :

kg

20 , 79 100

1 100 80







Ngô :  

kg

20 , 19 100

1 100 20

5 100 2 , 79

12 100 80 , 19

5 , 2 100 13 , 74







2.1.5 Thể tích dịch đường khi đun sôi :

Theo yêu cầu , nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là : 12%

Trong quá trình houblon hoá có một lượng nước bay hơi , do đó nồng độ của dịch đường tăng lên từ 1 – 1,5% Ta chọn 1%

Còn trong quá trình lắng trong và làm lạnh , nồng độ dịch đường tăng lên từ 0,4 – 1,2% Ta chọn : 0,4%

Vậy ta cần khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá :

12% - 1% - 0,4% = 10,6%

10,6% = 1042,47 (kg/m3) (IX.58) Khối lượng dịch đường từ 100kg nguyên liệu ban đầu là :

kg

89 , 681 6

, 10

100 28 , 72





Thể tích dịch đường trước khi đun sôi (qui về nhiệt độ 200C)

65411 , 0 47 , 042 1

89 , 681

Thể tích dịch đường khi đun sôi :

Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng nước trong dịch đường nên ta tính thể tích của dịch đường theo thể tích của nước khi đun sôi

Ta có :

Thể tích riêng của nước theo nhiệt độ :

V200C = 1.000,77 10-6 (m3 / kg)

V1000C = 1.043,43 10-6 (m3 / kg) Vậy thể tích của dịch đường khi đun sôi :

)(99,68110

77,000.1

1043,043.111,654

5 , 0 100 28 , 72







2.1.7 Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hoá :

- Theo khối lượng :

kg

620 1

6 , 10

100 92 , 71

1062043,043

6 , 10

) 1 100 ( 92 , 71

100 2 , 71





2.1.10 Thể tích của dịch lên men :

- Nhiệt độ lên men chính là : 10%

Thể tích dịch lên men ở 200C là :

)(99,56531

,048.1

1033,

là sự giảm thể tích riêng của nhiệt độ

Vậy thể tích của dịch lên men là :

)(71,56510

.77,000.1

1027,000.199,565

) 1 100 ( 71 , 565

) 1 100 ( 05 , 560

) 3 100 ( 45 , 554

Thông thường cứ 100kg nguyên liệu ban đầu , sau khi nấu và lọc thu được khoảng 120kg bã ướt có độ ẩm là 75%

- Lượng nguyên liệu sau khi nghiền :

79,2 + 19,8 = 99kg

- Lượng bã ướt thu được :

kg

8 , 118 100

120 99





2.1.16 Lượng bã hoa houblon :

Lượng bã khô chiếm khoảng 60% so với lượng hoa đem nấu :

Vậy lượng bã khô là :

kg

678 , 0 100

60 13 , 1

100 678 , 0







2.1.17 Lượng cặn lắng khi lắng trong và làm lạnh :

Thường thì cứ 1(l) dịch đường đun sôi sẽ có lượng cặn là 0,05g

Vậy lượng cặn thu được :

681,99 x 0,05 = 34,1 (g) = 0,034 kg

Ta chọn độ ẩm của cặn lắng là 75% Vậy lượng cặn ướt là :

) ( 4 , 136 75 100

100 1 , 34

2.1.18 Lượng men giống đặc cần dùng :

Men giống được nuôi qua hai giai đoạn : giai đoạn đầu tiến hành nuôi cấy trong phòng thí nghiệm đạt 5 – 10(l) , giai đoạn sau là giai đoạn sản xuất Men sử dụng ở đây có độ ẩm 88% và tỷ lệ dùng là 0,9(l) men đặc cho 100(l) dịch đường

Như vậy lượng men giống đặc cần nuôi cấy sản xuất là :

) ( 09 , 5 100

9 , 0 71 , 565

Vậy lượng chất khô hoà tan lên men được là :

) ( 16 , 39 100

55 2 , 71

176

342

176 16 , 39

kg





100

4 , 0 83 , 537

kg





2.1.20 Lượng sữa men thu hồi :

Lượng men thu hồi được chính là lượng sữa men thu được sau lên men chính Thông thường cứ lên men 100l dịch đường thì nhận được 2l men đặc Trong số này một nữa dùng làm men giống, một nữa dùng cho việc khác

Vậy thể tích men đặc thu được để làm giống :

) ( 66 , 5 2 100

2 71 , 565

2.3 Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày :

- Năng suất nhà máy : 35x106 l / năm

Vậy lượng bia nhà máy sản xuất trong 1 ngày là :

) ( 10 , 114754 305

2.3.1 Lượng nguyên liệu :

Theo kết quả ở phần cân bằng vật liệu cho 100kg nguyên liệu , ta có :

- Lượng bia thành phẩm từ 100kg nguyên liệu ban đầu : 537,83(l)

Vậy lượng nguyên liệu cần dùng cho 1 ngày là :

) ( 9 , 336 21 82

, 537

100 1 , 754 114

9 , 336 21 20

99 , 681 9 , 336 21

61 , 617 9 , 336 21

71 , 565 9 , 336 21

l





2.3.7 Lượng bia non :

) ( 31 , 497 119 100

05 , 560 9 , 336 21

45 , 554 9 , 336 21

82 , 537 9 , 336 21

8 , 118 9 , 336 21

02 , 1 9 , 336 21

09 , 5 9 , 336 21

66 , 5 9 , 336 21

Nhà máy dùng lon có dung tích 0,33(l)

Vậy số lon cần dùng trong ngày là :

) ( 76 , 739 347 33

, 0

12 , 754 114

2.4.2 Lượng nắp lon :

Mỗi lon có một nắp và chọn tiêu hao là 2% , do đó số lượng nắp bằng chính số lượng lon

Vậy lượng nắp là : 354.695 cái

2.4.3 Két đựng lon :

Nhà máy sử dụng két giấy cactông 24lon/két

Trong quá trình làm việc có một số két bị hư hỏng (1,5%)

Do đó lượng két cần dùng :

64 , 000 15 24

) 015 , 0 1 ( 965 354







(cái)  15.001 (cái)

CHƯƠNG V : TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

I.CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU :

m là khối lượng nguyên liệu cần xử lý

 là khối lượng riêng của nguyên liệu -Thể tích phần hình nón ở đây bao gồm cả phần nón cụt và một đoạn của ống tháo liệu

h d D

d d D h

2443

4 )

( 24

1.1.1.Bunke chứa malt :

Theo bảng 3, lượng malt lớn nhất để chứa

1 mẻ là : 2.133,69(kg)

- Thể tích của bunke chứa malt :

)(48,485,0560

69,133



Chọn đường kính bunke : D = 1,6 (m) Đường kính ống tháo liệu : d = 0,2 (m)

- Thể tích phần hình nón :

) ( 94 , 0 3 , 0 4

2 , 0 14 , 3 60

) 2 , 0 6 , 1 ( 14 , 3 24

2 3

3

m tg

54,344

2 2

2 , 0 6 , 1

tg





+ 0,3 = 3,27 (m)

Số lượng bunke : 2 cái

+ Một để chứa malt trước khi nghiền + Một để chứa malt sau khi nghiền

1.1.2.Bunke chứa ngô :

Theo bảng 3, lượng ngô lớn nhất để nấu 1 mẻ : 533,42(kg)

- Khối lượng riêng của ngô : N = 750 (kg/m3)

85 , 0 750

42 ,

- Thể tích phần hình nón :

4

2 , 0 14 , 3 60

) 2 , 0 1 ( 14 , 3 24

2 3

3

m tg

0 0

- Chiều cao phần hình trụ :

2 2

- Số lượng bunke : 2 cái

+ Một để chứa malt trước khi nghiền + Một để chứa malt sau khi nghiền

1.2.Máy nghiền malt :

Theo bảng 3, lượng nguyên liệu cần nghiền lớn nhất trong 1 ngày là :

Malt : 17.069,52 (kg) Chọn máy nghiền 4 trục của Tiệp Khắc với các thông số kỹ thuật :

52 , 069 17

h

1.2.2.Máy nghiền ngô :

Theo bảng 3, lượng ngô đem nghiền lớn nhất trong ngày là : 4.267,38(kg)

Chọn loại máy nghiền búa , loại máy  - 1M

Với các thông số kỹ thuật sau :

Búa :

- Đường kính đầu búa: 500 mm

Tốc độ quay của trục máy : 2900 v/ph

h



1.3.Cân nguyên liệu :

Chọn cân điện tử nhãn hiệu WG của hãng OVIM – Ý dùng để cân hạt, bột, củ Đây là loại cân hiện nay nhà máy bột mỳ Việt – Ý đang sử dụng

Khối lượng mà cân có thể cân được lớn nhất là 100 kg

Ở đây ta sử dụng cân để cân lượng malt lót 10% so với bột ngô để nấu chung với nồi ngô

Lượng malt lót cần cân của bia : 10% x 533,42 (kg) = 53,34 (kg)

1.4.Tính cơ cấu vận chuyển gàu tải :

1.4.1 Gàu tải dùng để chuyển malt lên bunke chứa trước khi nghiền và lên nồi nấu malt :

Khối lượng malt để nấu 1 mẻ là 212,35kg, nên chọn gàu tải dựa vào khối lượng đó Chọn thời gian vận chuyển lượng malt cho 1 mẻ từ sàn nhà lên bunke chứa là 30 phút Năng suất gàu tải cần thiết là :

30

60 35 , 112 2





Chọn gàu tải theo tài liệu :

Với các thông số kỹ thuật sau :

560 5 , 1 65 , 0 10 81 , 0 600

5 , 1 60 60