Thiết kế nhà máy bia công suất 100 triệu lít năm gồm 3 loại bia bia hơi, bia chai và bia lon

Nhà máy chọn chủng nấm men chìm Saccharomyces carlbergensis, thích nghi với điều kiện sinh trưởng phát triển ở nhiệt độ thấp, tế bào của chúng có hình dạng là hình cầuhoặc hình ovan, sin

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU ……… 6

PHẦN 1 Lập luận kinh tế kỹ thuật ……… 8

PHẦN 2 Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ ……… 12

1 CHỌN NGUYÊN LIỆU ……… 12

1.1 Malt……… 12

1.2 Nguyên liệu thay thế……… 13

1.3 Hoa houblon………. 13

1.4 Nước ……… 15

1.5 Nấm men ……… 15

1.6 Các chất phụ gia ……… 17

2 CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ……… 17

2.1 Nghiền nguyên liệu ………. 17

2.2 Hồ hóa và đường hóa ……… … 19

2.2.1 Hồ hóa ………. 19

2.2.2 Đường hóa ………. 19

2.3 Lọc dịch đường ……… 20

2.4 Nấu hoa ……… 20

2.5 Lắng trong dịch đường ……… 21

2.6 Làm lạnh nhanh dịch đường ………. 22

2.7 Lên men ……… 22

2.8 Lọc trong bia ……… 23

3 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ……… 25

3.1 Nghiền nguyên liệu……… 26

3.1.1 Nghiền malt……….……… 26

3.1.2 Nghiền gạo ……… 28

3.2 Hồ hóa ……… 29

3.3 Đường hóa ……… 30

3.4 Lọc dịch đường ……… 31

3.5 Nấu hoa ……… 32

3.6 Lắng trong dịch đường ……… 34

3.7 Làm lạnh nhanh ………. 34

3.8 Bão hòa O 2 và cấp nấm men……….…… 35

3.9 Lên men ……….………. 35

3.10 Lọc trong bia ……… 37

3.11 Bão hòa CO 2 ……… 39

3.12 Chiết chai ………. 39

3.13 Chiết lon ……… 41 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

1

3.14 Chiết bock……… 42

4 KHU PHỤ TRỢ……… 43

4.1 Hệ thống xử lý nước nấu………. 43

4.2 Hệ thống xử lý nước thải ……… 44

PHÂN 3 Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm ……… 45

1 LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT ……… 45

2 TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM ……….……… 46

2.1 Tính cân bằng sản phẩm cho 1000 lít bia lon ……… 47

2.1.1 Tính lượng gạo và lượng malt ……… 47

2.1.2 Tính lượng bã gạo và bã malt ……… 48

2.1.3 Tính lượng nước dùng trong nấu và rửa bã ………. 49

2.1.4 Lượng hoa houblon sử dụng ………. 51

2.1.5 Các nguyên liệu khác ………. 51

2.2 Tính cân bằng sản phẩm cho 1000 lít bia chai ……… 54

2.2.1 Tính lượng gạo và lượng malt ……… 54

2.2.2 Tính lượng bã gạo và bã malt ……… 56

2.2.3 Tính lượng nước dùng trong nấu và rửa bã ………. 57

2.2.4 Lượng hoa houblon sử dụng ………. 59

2.2.5 Các nguyên liệu khác ………. 59

2.3 Tính cân bằng sản phẩm cho 1000 lít bia hơi ……… 62

2.3.1 Tính lượng gạo và lượng malt ……… 62

2.3.2 Tính lượng bã gạo và bã malt ……… 64

2.3.3 Tính lượng nước dùng trong nấu và rửa bã ………. 64

2.3.4 Lượng hoa houblon sử dụng ………. 66

2.3.5 Các nguyên liệu khác ………. 67

PHẦN 4 Tính toán và chọn thiết bị ……… 71

1 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG NẤU ……… 71

1.1 Cân và gầu tải ………. 71

1.2 Máy nghiền ……… 71

1.3 Nồi hồ hóa ……… 72

1.4 Nồi đường hóa ………. 74

1.5 Thùng lọc đáy bằng ……….……… 77

1.6 Nồi nấu hoa ……… 79

1.7 Thùng lắng xoáy ……… 80

1.8 Thiết bị lạnh nhanh và sục khí ……… 81

1.9 Thùng nước nấu ……… 81

1.10 Hệ thống CIP ………. 83

2 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG LÊN MEN ……84

2.1 Tank lên men ……… 84

2.2 Thiết bị nhân giống cấp II ……… 85

2.3 Thiết bị nhân giống cấp I ……… 86

2.4 Thiết bị rửa men sữa kết lắng ……… 86

2.5 Thiết bị hoạt hóa men ……….……… 87

2.6 Hệ thống CIP lạnh ……… …… 88

3 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO PHÂN XƯỞNG HOÀN THIỆN 89 3.1 Thiết bị lọc trong bia ……… …… 89

3.2 Tank chứa thành phẩm ……… 89

3.3 Hệ thống chiết lon ……… …… 90

3.4 Hệ thống chiết chai ……… …… 91

3.5 Hệ thống chiết bock ……… 92

PHẦN 5 Tính toán nhu cầu năng lượng và nước của nhà máy……… 94

1 TÍNH NHIỆT LẠNH……… 94

1.1 Lượng nhiệt lạnh cần cấp cho thiết bị làm lạnh nhanh ……… 94

1.2 Lượng nhiệt lạnh cấp cho khu tank lên men………. 95

1.3 Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống ………. 98

1.4 Lượng lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện ……… 102

1.5 Hệ thống lạnh ……… 103

2 TÍNH LƯỢNG HƠI ……… 104

2.1 Lượng hơi cấp cho nồi hồ hóa ……… 104

2.2 Lượng hơi cấp cho nồi đường hóa ………. 109

2.3 Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa ………. 110

2.4 Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng ……… 111

2.5 Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện ………. 112

2.6 Lượng nhiên liệu cho nồi hơi ………. 114

3 TÍNH LƯỢNG NƯỚC ……… 115

3.1 Lượng nước cho phân xưởng nấu ………. 115

3.2 Lượng nước cho phân xưởng lên men ……… 115

3.3 Lượng nước cho phân xưởng hoàn thiện ……… 116

3.4 Lượng nước cho các hoạt động khác của nhà máy ……… 116

4 TÍNH LƯỢNG ĐIỆN ……… 117

4.1 Điện chiếu sáng ……… 117

4.2 Điện sản xuất ……… 118

4.3 Xác định thông số của hệ thống điện ………. 120

4.4 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm ……… 121

PHẦN 6 Tổ chức sản xuất ……… 123

PHẦN 7 Tính toán và thiết kế xây dựng nhà máy……… 125

1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY…… 125

2 TỔNG QUAN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH ……… 129

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

3

2.1 Khu sản xuất chính ………. 129

2.2 Khu kho tàng ……… 132

2.3 Khu các phân xưởng phụ trợ ………. 135

2.4 Khu hành chính ……… 136

2.5 Các khu khác ……… 137

2.6 Tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của nhà máy ………. 140

3 THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH ……… 141

4 THIẾT KẾ MẶT BẰNG NHÀ MÁY ……… 142

PHẦN 8 Tính toán kinh tế ……… 143

1 PHÂN TÍCH THỊ TRƯỜNG ……… 143

2 TÍNH CÁC CHỈ TIÊU DỰ ÁN ĐẦU TƯ ……… 144

2.1 Nhu cầu vốn đầu tư ………. 144

2.2 Tính giá thành sản phẩm ……… 153

2.3 Tính dòng tiền và một số chỉ tiêu hiệu quả của nhà máy ……… 159

PHẦN 9 Vệ sinh an toàn lao động ……… 166

KẾT LUẬN ……… ……… 170

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 171

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Viện Công nghệ Sinh học & Thực phẩm Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Sinh viên: Tạ Bích Hồng ; SHSV: 20031430

Lớp : CNSHB - K48

1 Tên đề tài: Thiết kế nhà máy bia công suất 100 triệu lít/năm Nhà máy sản xuất

ba loại bia: bia hơi, bia chai và bia lon

2 Các số liệu ban đầu: số liệu từ thực tế quá trình sản xuất và tài liệu liên quan.

Công nghệ PGS.TS Nguyễn Văn Cách

Xây dựng PGS.TS Nguyễn Văn Cách

Kinh tế PGS.TS Nguyễn Văn Cách

3 Ngày nộp đồ án:

Ngày tháng năm 2008

Chủ nhiệm bộ môn Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

LỜI NÓI ĐẦU

Bia là đồ uống giải khát có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài ra, trong bia cònchứa một hệ enzym khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzym kích thích tiêu hóaKet-noi.com kho tài liệu miễn phí

5

amylaza Bia có tính cảm quan rất hấp dẫn với con người: hương vị đặc trưng, vị đắngdịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO2 khá cao giúp cơ thể con người giải khát mộtcách hiệu quả

Cùng với sự phát triển của xã hội, ngành thực phẩm càng có cơ hội phát triển, sảnphẩm đồ uống cũng là một trong những nhu cầu quan trọng của người tiêu dùng Trênthế giới bia được sản xuất rất sớm và phổ biến rộng rãi được tiêu thụ với sản lượng lớnnhư Đức, Mỹ có sản lượng bia lớn hơn 10 tỉ lít/năm

Ở Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm, ngành công nghiệp sản xuất bia vẫn còn rấtnhiều tiềm năng phát triển Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng bia ở nước tangày càng tăng Rất nhiều nhà máy cũng như cơ sở sản xuất bia được thành lập trênkhắp cả nước nhưng vẫn chưa đáp ứng hết được nhu cầu thị trường cả về chất lượngcũng như số lượng Ngành công nghiệp sản xuất bia tỏ ra là một ngành công nghiệp cónhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân, và là nguồn thu quan trọng chongân sách quốc gia vì đây là một ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thuhồi vốn nhanh

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển công nghệsản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức chặt chẽ cùngcác thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng các loại bia có chấtlượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết

Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy bia năng suất 100 triệu lít/năm,

ba sản phẩm là bia lon, bia chai và bia hơi Đây là một nhà máy với năng suất và chấtlượng sản phẩm cao

Đồ án bao gồm các phần:

- Phần 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật;

- Phần 2: Lựa chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ;

- Phần 3: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm;

- Phần 4: Tính toán thiết bị;

- Phần 5: Tính toán nhu cầu năng lượng và nước của nhà máy;

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

7

1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BIA Ở VIỆT NAM

Ngành bia Việt Nam có lịch sử trên 100 năm, bia được đưa vào Việt Nam từ năm

1890 cùng với sự có mặt của nhà máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội

Những năm gần đây, do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng trưởng GDP, tốc

độ tăng dân số, đô thị hóa…mà ngành bia phát triển với tốc độ tăng trưởng cao: Năm

2003, sản lượng bia đạt 1,29 tỷ lít, tăng 20,7% so với năm 2002, năm 2004 đạt 1,37 tỷlít, năm 2005 đạt 1,5 tỷ lít, năm 2006 đạt 1,7 tỷ lít, năm 2007 đạt gần 2 tỷ lít, dự kiếnđến 2010 sản lượng bia đạt 2,5 đến 3 tỷ lít

Mức tiêu thụ bình quân đầu người cũng tăng lên đáng kể: 2003 đạt 16 lít/người/năm, 2006 đạt 18 lít/người, 2007 đạt 23 lít/người, dự kiến 2010 mức tiêu thụ bình quânđạt khoảng 30 lít/người…

Do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia cónhững bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia đã

có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới, với nhiều nhà máy liên doanh với cáchãng của nước ngoài Hiện cả nước có khoảng 20 nhà máy bia có công suất lớn (trên

50 triệu lít/năm), còn lại là các nhà máy qui mô 20 triệu lít/năm và các nhà máy nhỏcông suất 10 triệu lít/năm (rất khó thống kê đầy đủ do đây là các nhà máy ở địaphương, không tham gia Hiệp hội Rượu bia VN)

Nhiều nhà máy bia với các thương hiệu đã quen thuộc với người tiêu dùng như biaSaigon, 333, Heineken, Tiger, Bivina, Carlsberg, Huda, Foster’s, Bia Hà Nội, Bia BếnThành… Hai doanh nghiệp bia hàng đầu Việt Nam là bia Sài Gòn và bia Hà Nội cộngchung đã nắm khoảng 50% thị trường bia toàn quốc và đã triển khai phát triển sảnlượng nhằm tiếp tục làm chủ tình hình trong tương lai Năm 2005, sản lượng của biaSài Gòn là 460 triệu lít, năm 2006 đạt 550 triệu lít, 2007 đạt 645 triệu lít, công ty đang

có kế hoạch tăng thêm 200 triệu lít năm 2008, đạt 1,2 tỷ lít vào năm 2010 Năm 2007,

sản lượng của bia Hà Nội đạt 130 triệu lít, và dự kiến sẽ tăng lên 200 triệu lít vào năm2010.

Một loạt các dự án mới đang được triển khai hoặc sắp đi vào giai đoạn xây dựng vớitổng vốn đầu tư lớn nên các nhà máy bia Việt Nam sẽ phải chịu sự cạnh tranh đến từcác nhà máy bia mới, một số là công ty liên doanh có vốn đầu tư của nhà sản xuất bianổi tiếng thế giới: liên doanh giữa SABMiller, gã khổng lồ chuyên ngành bia và nướcgiải khát ở khắp thế giới với tổng công ty sữa Việt Nam Vinamilk với dự án đầu tư xâydựng nhà máy sản xuất bia với công suất 100 triệu lít/năm tại tỉnh Bình Dương,Kronenbourg Việt Nam liên doanh giữa S&N và Tổng công ty Thuốc lá Việt Nam xâydựng nhà máy tại Long An với sản lượng dự kiến 150 triệu lít/năm…

Ngoài mảng thị trường bia trong nước, gần đây đã xuất hiện sản phẩm bia cao cấpđược nhập khẩu vào Việt Nam như Corona, Budweiser Budvar, Pilsner, Kronenbourg,Krombacher, Schneider Weisse Các loại bia này có chất lượng hảo hạng như LuckyPilsner hương thơm hoa houblon, Lucky Dunkel mùi của lúa mạch rang xứ Munich,Pilsner bia nhập khẩu từ Đức Tuy nhiên, hiện nay bia nhập khẩu vào Việt Nam giáthánh rất cao, còn khá ít và không thông dụng

Xét đến chất lượng, bia trên thị trường Việt Nam được đánh giá cao nhất làHeiniken uống êm không sốc, nặng vừa phải, vị đắng chỉ đủ làm cho đầu lưỡi hơi tê.Còn xét về từng vùng, bia Hà Nội phổ biến ở miền Bắc với hương vị đặc trưng, còn biaSài Gòn nổi tiếng với các sản phẩm như: Saigon Special, 333…

2 LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XẤY DỰNG NHÀ MÁY

Địa điểm được lựa chọn cần đáp ứng được yêu cầu sau:

- Phù hợp với qui hoạch chung của tỉnh, thành phố;

- Gần nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm;

- Thuận tiện về mặt giao thông;

- Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu;

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

9

- Nguồn nhân lực không quá khan hiếm.

Dựa vào những yêu cầu trên em chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong khucông nghiệp Tiên Sơn Bắc Ninh Đây là một trong các mô hình khu công nghiệp đầutiên trong cả nước được xây dựng đồng bộ về kinh tế và xã hội: khu công nghiệp gắnliền với khu đô thị, nhà ở và các dịch vụ hạ tầng xã hội Khu công nghiệp nằm trongtam giác tăng trưởng kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh, phía Nam giáp tuyếnQuốc lộ 1 mới đi Lạng Sơn, phía Bắc giáp Quốc lộ 1 cũ, phía Đông giáp kênh Nam -Nội Duệ, phía Tây giáp đường tỉnh lộ 295, cách trung tâm Thủ đô Hà Nội 22 km, có vịtrí địa lý tự nhiên và hệ thống giao thông cực kỳ ưu thế thuận lợi trong vận chuyểnnguyên liệu và phân phối sản phẩm Hệ thống điện, nước, thông tin liên lạc của khuluôn ổn định, đạt tiêu chuẩn Ngoài ra, khu công nghiệp có phí thuê đất và thuê hạ tầnghợp lý, và có nhiều chính sách ưu đãi khuyến khích đầu tư của nhà nước, gần khu đôngdân cư nên thuận tiện cho việc tìm nguồn nhân lực

3 NGUỒN NGUYÊN LIỆU

Nguyên liệu chính đầu tiên để sản xuất bia là malt đại có thể nhập ngoại từ Đức, Úc,Pháp Hoa houblon nhập từ Tiệp Khắc dưới dạng cao hoa và hoa viên Nguyên liệuthay thế là gạo có thể mua ngay trong tỉnh hay mua từ các tỉnh lân cận Hà Tây, HưngYên, Hải Dương, Nam Định, Thái Bình với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo vậnchuyển về nhà máy chủ yếu bằng ô tô

4 NGUỒN NHIÊN LIỆU

Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy là cho nồi hơi phục vụ cho các mục đích khácnhau như nấu nguyên liệu, thanh trùng Nhà máy sử dụng nhiên liệu là than

5 NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN NƯỚC LẠNH

Nguồn điện: Sử dụng điện lưới của mạng lưới điện quốc gia chạy qua khu vực.Mạng lưới điện này cung cấp 24/24 giờ trong ngày, nhưng để đề phòng sự cố mạnglưới, nhà máy bố trí một trạm biến thế và sử dụng thêm máy phát điện dự phòng.

Nguồn nước: nước được lấy từ hệ thống giếng khoan Trong nhà máy nước đượcdùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước nấu nguyên liệu, nước rửachai, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy Nước nấu bia cần đáp ứng đầy đủ các chỉtiêu cho công nghệ sản xuất bia Do đó nước phải đi qua một hệ thống xử lý đúng kỹthuật trước khi cấp cho sản xuất

Bên cạnh đó cần phải xây dựng khu xử lý nước thải để xử lý nước thải của nhà máytránh gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh

Nhà máy cũng cần đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2 và cấp khí nén phù hợpvới công suất của nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản xuất của nhà máy Hệthống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH3 hay Freon, chất tải lạnh sử dụng nướcglycol hay nước muối

6 NGUỒN NHÂN LỰC

Địa điểm xây dựng nhà máy gần các khu đông dân cư, gần các tuyến giao thông đitới các vùng đô thị trung tâm như thành phố Hà Nội nên có nguồn nhân lực dồi dào.Các cán bộ, kỹ sư có trình độ tổ chức chuyên môn phải được đào tạo đủ trình độ quản

lý, điều hành Các công nhân có thể tuyển chọn lao động phổ thông, học nghề ở cácvùng dân cư xung quanh để đảm bảo được yêu cầu về nơi ở, sinh hoạt

7 GIAO THÔNG VẬN TẢI

Nhà máy nằm gần trục giao thông nên thuận tiện cho vận chuyển nguyên nhiên vậtliệu đến nhà máy, và vận chuyển sản phẩm phân phối cho các đại lý, cửa hàng tiêu thụbằng đường bộ

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

11

8 THỊ TRƯỜNG TIÊU THỤ

Bia nhà máy sản xuất ra cung cấp cho các cửa hàng trong tỉnh và các tỉnh lân cậnnhư Hà Nội, Bắc Giang, Hà Tây, Nam Định, Phú Thọ, Thái Nguyên Sản phẩm đượcchuyên chở bằng ô tô, nếu số lượng ít có thể sử dụng các phương tiện khác

PHẦN 2 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Nhà máy chọn malt sản xuất bia được nhập ngoại từ Úc và Pháp

Malt được đưa vào sản xuất phải đạt các yêu cầu sau:

 Malt có màu vàng sáng, óng mượt, hạt tròn đều;

 Mùi thơm đặc trưng tự nhiên của mầm đại mạch, không có mùi ẩm, mốc,cháy khét…

 Malt có độ ẩm: 4 - 10%, tỷ lệ tạp chất < 0,1%;

 Độ hòa tan: 70 - 75%;

 Hàm lượng chất hòa tan cao;

 Hàm lượng chất béo: 2,5%;

 Hàm lượng protein: 10%;

 Hàm lượng proteaza: 9%;

 Hàm lượng xenluloza: 5,5%;

 …

1.2 Nguyên liệu thay thế

Nguyên liệu thay thế được sử dụng ở đây là gạo

Trong công nghệ sản xuất bia, để giám giá thành sản phẩm, người ta hay dùngnguyên liệu thay thế malt là gạo Trong gạo chứa rất nhiều tinh bột, protein vừa phải,chất béo và xenluloza ở mức độ thấp Người ta có thể sử dụng gạo thay thế với các tỷ

lệ khác nhau Tuy nhiên, tỷ lệ càng cao thì chất lượng bia càng giảm

Gạo để sản xuất bia phải đạt được những yêu cầu sau:

 Gạo không bị mối mọt, có màu sáng trắng, có mùi thơm đặc trưng;

 Độ ẩm: 12 - 14%;

 Dung trọng 660 - 700g/l

 Hàm lượng tinh bột chiếm: 70 - 75%;

 Hàm lượng protein chiếm: 6 - 8%;

 Hàm lượng chất béo chiếm: 1 - 1,5%;

 Hàm lượng xenlulo chiếm: 0,5 - 0,8%;

 Hàm lượng chất khoáng chiếm: 1 - 1,2%;

Gạo có thể mua từ các tỉnh Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương, Nam Định, Thái Bìnhvới giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo vận chuyển về nhà máy chủ yếu bằng ô tô

Chọn tỷ lệ gạo thay thế là: 10% với bia lon, 20% với bia chai và 30% với bia hơi.

1.3 Hoa houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản, đứng vị trí thứ hai của công nghệ sản xuất bia

Nó được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm trước Công nguyên.Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

13

Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khảnăng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Hoa houblon khi nhập về cần đạt được những chỉ tiêu:

 Hoa có màu vàng xanh;

Làm cho bia có vị đắng dịu, đặc trưng;

Là chất sức căng bề mặt giữ bọt cho bia;

Có thể phản ứng kết tuả đạm cao phân tử làm tăng độ bền keo của bia giúpbia được bảo quản lâu dài;

Trong môi trường chất đắng vi sinh vật lạ không thể tồn tại và phát triểnđược

- Tinh dầu thơm: Là cấu tử rất có giá trị của hoa houblon Tinh dầu thơm của hoahoublon hòa tan vào dịch đường tồn tại trong bia và tạo cho nó một hương thơm đặctrưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu, tạo cho bia vàng hương thơm đặc trưng

- Polyphenol:

Kết tủa đạm khả kết giúp bia bảo quản được lâu;

Sức căng bề mặt giúp giữ bọt cho bia;

Kháng khuẩn, kháng nấm

- Hoa houblon được chế biến ở các dạng khác nhau:

Dạng cao: dễ bảo quản nhưng hắc, tạo hương vị không tốt cho bia;

Dạng cánh: khó bảo quán, giá thành cao nhưng chất lượng tốt;

Dạng viên: dễ bảo quản, chất lượng tốt, được sử dụng rộng rãi

Nhà máy sử dụng hoa dạng cao và dạng viên, nhập từ Tiệp Khắc

1.4 Nước

Nước là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất trong sản xuất bia Nướcchiếm tới 90 - 95% khối lượng sản phẩm Thành phần hóa học của nước ảnh hưởngtrực tiếp tới toàn bộ quá trình kỹ thuật sản xuất, tính chất, chất lượng của bia thànhphẩm Tính chất và thành phần hóa học của nước phải được kiểm tra và xử lý chặt chẽtrước khi đưa vào sử dụng

Một số chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của nước dùng trong sản xuất bia:

 Nước không màu, trong suốt, không mùi, không vị;

 Nước không bị nhiễm độc và có pH từ 6,5 - 7,5;

 Nước không có vi khuẩn kỵ khí, vi khuẩn đường ruột Ecoli ≤ 20 tế bào/lít;

 Nước có độ cứng < 10oH và có hàm lượng muối CO32- < 30mg/l, hàm lượngmuối Clo khoảng 75 - 150 mg/lít;

 Hàm lượng muối Mg: 2 mg/lít;

 Hàm lượng CaSO4: 1 - 150 mg/lít;

 Hàm lượng sắt < 0,3 mg/lít;

 Vi sinh vật hiếu khí < 100 tế bào/lít;

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

15

 Trong nước không có các kim loại nặng như As, Pb.

Nhà máy thiết kế một hệ thống lấy nước từ giếng khoan xử lý lọc và làm mềm nướcdùng cho nấu bia và các hoạt động khác của nhà máy

1.5 Nấm men

Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hóa cần phải có một lượng nhấtđịnh sinh khối nấm men bia Nấm men được dùng trong sản xuất bia gồm 2 loại:

 Saccharomyces cerevisiae (nấm men nổi);

 Saccharomyces carlsbergensis (nấm men chìm).

Nhà máy chọn chủng nấm men chìm Saccharomyces carlbergensis, thích nghi với điều

kiện sinh trưởng phát triển ở nhiệt độ thấp, tế bào của chúng có hình dạng là hình cầuhoặc hình ovan, sinh sản bằng cách nảy chồi hoặc tạo bào tử, có khả năng lên men ởnhiệt độ thấp và lên men được các loại đường đơn Ở giai đoạn cuối của quá trình lênmen chính, nó kết lắng xuống đáy thiết bị lên men, tạo thuận lợi cho quá trình tách rútmen sữa để sử dụng quay vòng cho lần lên men sau

Nguồn cung cấp men giống:

 Nấm men cấp cho quá trình lên men có thể lấy từ chủng gốc trải qua hai giaiđoạn nhân men trong phòng thí nghiệm và nhân men sản xuất Trong giaiđoạn nhân men trong phòng thí nghiệm chủng nấm men gốc được bảo quảndạng đông khô hay bảo quản lạnh trong các ống thạch nghiêng được cấychuyển ra bình tam giác 100 ml, rồi sang bình 1000 ml, bình 5 lít, bình 20 líttrên môi trường nước chiết malt có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng chủyếu là dạng muối khoáng Mỗi cấp cấy chuyển nuôi trong thời gian 24h ở 22

- 25˚C, nếu nuôi lắc thì thời gian có thể ngắn hơn Sang giai đoạn nhân giốngsản xuất nấm men được nuôi trong các canh trường có dung tích tăng dần

100 lít, 300 lít cho đến khi đủ lượng cấp cho lên men Trong giai đoạnnhân giống sản xuất môi trường dinh dưỡng để nuôi nấm men thường dùng

trực tiếp dịch đường sau lạnh nhanh từ phân xưởng nấu có bổ sung thêm cácchất dinh dưỡng, nhiệt độ nhân giống là 16 - 20˚C, trong quá trình nuôi cósục khí ở thời gian đầu để nấm men phát triển sinh khối mạnh Mật độ dịchmen giống sau nhân giống phải đạt khoảng 100 - 120 triệu tế bào/ml.

 Ngoài ra có thể tái sử dụng sữa men kết lắng sau lên men Sau khi lên menchính, người ta tiến hành tháo sữa men Thông thường, cứ 1000 lít dịchđường cho khoảng 20 lít dịch sinh khối nấm men sệt, độ ẩm 85 - 88% Dịchnày được chia thành 3 lớp: lớp dưới cùng là lớp cặn bẩn và lớp trên cùng làlớp tế bào chết thường dùng làm thức ăn gia súc, chỉ có lớp giữa có màutrắng ngà là nấm men sạch, có thể tái sử dụng Số lần tái sử dụng men sữakhoảng 6 - 8 lần, tùy thuộc chất lượng nấm men Để tái sử dụng nấm menkết lắng cần xử lý rửa, bảo quản và hoạt hoá men

Rửa men: Dịch bã men thu được sau lên men chính được lọc và rửa nhiều lần bằngnước vô trùng ở 1 - 2˚C để loại bỏ cặn bẩn và xác nấm men cho tới khi đạt yêu cầu.Sữa men sạch được kiểm tra để xác định chất lượng, hoạt lực, sau đó bảo quản trongnước lạnh ở nhiệt độ 0 - 2˚C

Hoạt hóa: Trước khi sử dụng, để nấm men phát triển tốt cần phải tiến hành hoạt hóagiống bằng cách: nuôi cấy nấm men trong dịch đường mới với tỷ lệ dịch đường : mensữa bằng 4 : 1, sục không khí vô trùng vào dịch, đồng thời tăng dần nhiệt độ tới gầnbằng nhiệt độ lên men Khi có nhiều tế bào phát triển và độ cồn đạt 0,3% thì kết thúcquá trình hoạt hóa

1.6 Các nguyên liệu phụ trợ khác

Các chất phụ gia được sử dụng dưới dạng nguyên liệu phụ nhằm đạt được nhữngyêu cầu kỹ thuật cần thiết trong quá trình sản xuất

 Các chế phẩm enzym;

 Nhóm chất phụ gia để xử lý nước: than hoạt tính, các muối…;

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

17

 Nhóm sát trùng nước và điều chỉnh pH: dung dịch axit H2SO4 …;

 Nhóm sát trùng tẩy rửa, vệ sinh đường ống, thiết bị, rửa chai: dung dịch axit,xút…;

 Bột trợ lọc diatomit;

 …

2 CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

2.1 Nghiền nguyên liệu

- Mục đích của quá trình nghiền là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặttiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũnhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh vàtriệt để hơn Hạt được nghiền càng nhỏ thì càng tạo điều kiện tốt cho các enzym pháthuy hiệu lực, tuy nhiên nếu nghiền nhỏ cả vỏ malt thì một số thành phần của vỏ sẽ hòatan vào dịch đường làm cho bia có vị đắng và chát khó chịu, mặt khác nó còn ảnhhưởng tới quá trình lọc dịch đường, các cấu tử của vỏ trấu có kích thước quá bé thì khảnăng lọc kém hơn, các mương dẫn bị bế tắc dẫn đến hiệu quả của quá trình lọc kém.Vậy xu thế trong quá trình nghiền là nội nhũ càng nhỏ càng tốt, còn lớp vỏ càng bảotoàn nguyên vẹn bao nhiêu thì càng tốt bấy nhiêu

- Hiện có 3 phương pháp nghiền chủ yếu: nghiền khô, nghiền ẩm, nghiền ướt

- Nghiền khô:

+ Ưu điểm:

Có thể nghiền trước khi nấu lâu được;

Nghiền tốt với các hạt malt có độ nhuyễn kém;

Hạn chế được vi sinh vật xâm nhập;

Thao tác dễ dàng

+ Nhược điểm:

Không giữ được nguyên vẹn vỏ, vỏ trấu dễ bị xé vụn, khó lọc về sau;

Khi nghiền bụi bay ra nhiều.

Dễ bị nhiễm vi sinh vật

- Nghiền ướt:

+ Ưu điểm:

Lớp vỏ trấu được bảo toàn;

Phần nội nhũ được nghiền mịn;

Rút ngắn thời gian lọc

+ Nhược điểm:

Yêu cầu kỹ thuật cao;

Qui trình nghiền đòi hỏi phải khép kín;

Thiết bị nghiền có cấu trúc khác với các loại máy nghiền khô, chế tạo kháphức tạp, giá thành cao

2.2 Hồ hóa và đường hóa

Vì nhà máy chọn sản xuất bia có sử dụng nguyên liệu thay thế nên cần phải trải qua

2 giai đoạn: hồ hóa nhằm mục đích xử lý nguyên liệu thay thế, đường hóa

2.2.1 Hồ hóa

Có 2 phương pháp hồ hóa cơ bản: hầm nhừ cháo và đun sôi cháo Hầm nhừ là biệnpháp nấu chín bột dưới áp suất cao trong thiết bị kín và chịu lực Đun sôi là biện phápnâng nhiệt độ của khối cháo lên tới điểm sôi Hầm nhừ thì phải thực hiện trong thiết bịKet-noi.com kho tài liệu miễn phí

19

hầm nhừ, đun sôi dễ thực hiện hơn Nên em chọn hồ hóa bằng phương pháp đun sôi.Ngoài ra, với sản phẩm bia hơi và bia chai tỷ lệ gạo thay thế là 30%, 20% thì lượngenzym trong malt không đảm bảo được nên cần phải bổ sung chế phẩm enzymTermamyl.

+ Nhược điểm: vốn đầu tư thiết bị nhiều, thời gian đường hóa một mẻ kéo dài,năng lượng tiêu tốn nhiều

- Đường hóa toàn khối: toàn bộ khối cháo malt được đường hóa cùng một lúc, từđiểm bắt đầu đến điểm cuối, ở nhiệt độ 78oC, không có giai đoạn đun sôi

+ Ưu điểm: Năng lượng tiêu tốn ít hơn, chế độ công nghệ đơn giản dễ cơ khíhóa, tự động hóa

+ Nhược điểm: malt phải có độ nhuyễn trên mức trung bình

Dựa vào những ưu, nhược điểm của từng phương pháp, sau khi đun sôi dịch cháo,dịch cháo được phối trộn cùng với khối malt, em chọn đường hóa bằng phương pháp toàn khối nâng dần nhiệt độ

+ Nhược điểm: Thời gian lọc kéo dài, tốn diện tích, hiệu suất thu hồi chất chiếtthấp, đòi hỏi chế độ nghiền khắt khe.

Dựa vào những đặc điểm trên, ta tiến hành chọn lọc dịch đường bằng sử dụng thùnglọc đáy bằng

2.4 Nấu hoa

Quá trình đun hoa cần phải đảm bảo sôi mãnh liệt để trích ly các thành phần chấttrong hoa houblon vào dịch đường

Có rất nhiều thiết bị đun hoa:

- Thiết bị cấp nhiệt trực tiếp;

- Thiếp bị cấp nhiệt bằng nước nóng;

- Thiết bị cấp nhiệt bằng hơi

Cả 3 phương pháp trên đều tốn nhiều năng lượng, bề mặt truyền nhiệt nhỏ, tốn thờigian

- Thiết bị với hệ thống cấp nhiệt bên ngoài

+ Ưu điểm: áp suất đun sôi cao, thời gian đun giảm, tiết kiệm năng lượng, tănghiệu suất chiết chất đắng từ hoa houblon, có thể điểu chỉnh áp suất hơi nước dễ dàng… + Nhược điểm: cần thêm năng lượng điện để bơm tuần hoàn, cần bảo ôn đểtránh thất thoát nhiệt, tăng tiền đầu tư…

- Thiết bị với hệ thống cấp nhiệt bên trong

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

21

+ Ưu điểm: thời gian đun ngắn, giá thành đầu tư thấp hơn, không yêu cầu thêmnăng lượng điện, có thể thay đổi nhiệt độ sôi và bay hơi, có thể sử dụng áp suất hơi bãohòa thấp…

+ Nhược điểm: khó làm sạch nồi nấu, nếu hơi quá nóng dịch đường sẽ bị quánhiệt, bị sẫm màu, mùi không đạt yêu cầu…

Từ đó, ta chọn nồi nấu hoa có thiết bị gia nhiệt trung tâm kiểu ống chùm đảm bảothời gian, giá thành…

Ta có thể tiến hành cho hoa vào 1 hoặc nhiều lần, ở đây ta lựa chọn cho hoa làm 3lần để đảm bảo hiệu suất trích ly cao

2.5 Lắng trong dịch đường

Có nhiều phương pháp để lắng trong dịch đường:

- Phương pháp ly tâm: quá trình phân tách sẽ loại bỏ các chất rắn ở dạng huyền phùtrong chất lỏng bằng cách sử dụng lực ly tâm

+ Ưu điểm: lưu lượng lớn, khả năng tự động hóa cao, vệ sinh đơn giản, gọn… + Nhược điểm: chi phí mua và bảo trì tốn kém

- Phương pháp lọc: sử dụng các máy lọc với chất trợ lọc diatomit

+ Ưu điểm: thu được dịch đường với chất lượng như mong muốn

+ Nhược điểm: khó thao tác, giá mua chất trợ lọc đắt…

- Phương pháp lắng xoáy: dịch được bơm vào với vận tốc lớn theo phương tiếptuyến với thành thùng, khối dịch chuyển động tròn bên trong, kết quả cặn tụ lại ở giữa,dịch trong được lấy ra ở phía dưới thùng

+ Ưu điểm: thiết bị đơn giản, ít tốn kém cho việc lắp đặt và sử dụng;

+ Nhược điểm: tổn thất lớn, nếu vận hành không tốt thì việc phân tách tạp chất

và dịch cũng không tốt

2.6 Làm lạnh nhanh dịch đường

Có nhiều phương pháp làm lạnh dịch đường: làm lạnh trong thiết bị thùng hở nằmngang, thiết bị kiểu đứng, đường ống kín, thiết bị trao đổi nhiệt dạng khung bản.

Trong đó, thiết bị trao đổi nhiệt dạng khung bản có nhiều ưu điểm nổi trội:

- Bền, gọn, hiệu suất cao, đa năng, thu hồi được nhiều năng lượng;

- Dễ vệ sinh đảm bảo vô trùng, không nhiễm tạp

Từ đó, em chọn thiết bị này để làm lạnh nhanh dịch đường

+ Ưu điểm: sản phẩm có chất lượng cao

+ Nhược điểm: Tốn diện tích mặt bằng, làm lạnh toàn bộ hệ thống mặt bằngnên hệ thống làm lạnh lớn, tốn chi phí đầu tư, thời gian lên men dài, việc chuyển dịchlên men từ khu lên men chính sang khu lên men phụ sẽ gây tổn thất và dễ nhiễm tạp

- Lên men hiện đại: phương pháp mà toàn bộ quá trình lên men chính và phụ đềudiễn ra trong cùng một thiết bị lên men có thân hình trụ, đáy côn, nắp chỏm cầu, phíangoài vỏ thùng có các khoang áo lạnh để điều chỉnh nhiệt độ lên men

+ Ưu điểm: thời gian lên men nhanh, thiết bị lên men gọn, không tốn thiết bị,không tốn lạnh như lên men cổ điển, không tốn diện tích mặt bằng phân xưởng, có thểđặt ngoài trời, ít bị nhiễm tạp

+ Nhược điểm: giảm chất lượng bia

Từ các ưu nhược điểm của từng phương pháp, ta lựa chọn phương pháp lên menhiện đại cho năng suất và hiệu suất cao hơn, tốn ít chi phí về lao động, thiết bị, năng

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

23

lượng…mà chất lượng bia vẫn đảm bảo được, không khác xa nhiều so với lên men cổđiển

2.8 Lọc trong bia

Có nhiều phương pháp lọc trong bia:

- Máy lọc khung bản: cấu tạo gồm có nhiều khung và nhiều bản ép lại với nhau,giữa đó có lớp vải lọc, bên trên được phủ lớp bột trợ lọc diatomit

+ Ưu điểm: đầu tư ban đầu thấp;

+ Nhược điểm: thao tác phức tạp, tốn nhân công, chất lượng lọc không ổn định

do cấu trúc lớp bột có thể bị biến đổi theo thời gian, trở lực lọc biến đổi, hiệu suất thấp,khả năng nhiễm tạp lớn

- Máy lọc đĩa: bao gồm một vỏ hình trụ đứng có chứa một trục rỗng trên đó có gắnnhiều đĩa làm nhiệm vụ lọc Các đĩa này được gắn trên một trục rỗng có nhiệm vụ dẫnbia trong Trên bề mặt đĩa có các rãnh hoặc đục lỗ, đây chính là các bề mặt phủ bột trợlọc

+ Ưu điểm: khắc phục được phần lớn các nhược điểm của máy lọc khung bản:

bỏ được lớp vải lọc nên tránh được khả năng nhiễm tạp, và tính không ổn định do vảilọc gây ra, giảm thiểu nhân công do không còn phải lắp ghép thủ công, tận dụng khaithác được thể tích, vệ sinh dễ dàng

+ Nhược điểm: chi phí đầu tư ban đầu lớn

- Máy lọc nến: thiết bị hình trụ đáy côn, đặt thẳng đứng, trong đó có chứa các ốnglọc được gắn vào cùng một tấm vỉ ngăn cách giữa vùng dịch chưa lọc và dịch đã lọc.Khi làm việc, bia và bột trợ lọc diatomit sẽ được bơm vào thiết bị, bột sẽ phủ lên trên

bề mặt các cột lọc, bia trong sẽ đi qua lớp bột trợ lọc này và đi vào tâm của cột lọc, saukhi đã được tách các kết tủa và cặn Bia trong theo tâm ống được dẫn lên khoang phíatrên và đi ra ngoài

+ Ưu điểm: hiệu suất lọc cao, dễ vệ sinh, đầu tư ban đầu thấp hơn lọc đĩa, dễdàng lắp đặt.

+ Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, giá thành cao hơn lọc khung bản

Từ các ưu, nhược điểm trên, ta lựa chọn hệ thống lọc cho nhà máy gồm: 1 máy lọcnến để lọc cặn lọc trong bia với bột trợ lọc sử dụng là diatomit, 1 máy lọc đĩa để khửdiaxetyl bằng chất hấp phụ PVPP, 1 máy lọc bẫy có cấu tạo tương tự máy lọc nến đểbắt lại các hạt PVPP còn sót lại trong lọc đĩa

3 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Bão hòa CO2

Lọc trong Lên men phụ Lên men chính Làm lạnh nhanh Lắng xoáy Nấu hoa Lọc

Xử lý + nén

Bock Rửa bock Chiết bock

Hình 1 Sơ đồ quy trình công nghệ tại nhà máy bia thiết kế

3.1 Nghiền nguyên liệu

3.1.1 Nghiền malt

- Mục đích:

Mục đích của quá trình nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặttiếp xúc với nước làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ

nhanh hơn, tạo điều kiện cho sự biến đổi lý hóa, sinh hóa trong quá trình đường hóa,thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân khác nhanh và triệt để hơnnhằm thu được chất hòa tan lớn hơn

- Yêu cầu về nghiền malt:

Nội nhũ phải mịn nhưng vỏ trấu chỉ giập để dễ dàng khi lọc Chế độ nghiền maltảnh hưởng đến vị của bia, nếu nghiền quá nhỏ thì bia có vị chát khó chịu do chất cháttrong vỏ trấu hòa tan, hơn nữa cũng ảnh hưởng đến quá trình lọc dịch đường vì vỏ hạt

đã bị nghiền nhỏ

Có ba công nghệ nghiền malt: nghiền ẩm, nghiển ướt và nghiền khô Nhà máy sửdụng công nghệ nghiền khô:

Thành phần cấu tạo chủ yếu của hạt malt là vỏ và nội nhũ Vỏ được cấu tạo

từ xenluloza, lignin, các hợp chất polyphenol, một lượng nhỏ pentozan, cácchất màu và chất đắng Xenluloza và lignin không hòa tan trong nước, không

bị thay đổi cấu trúc dưới tác dụng của hệ enzym trong malt nên chúng không

bị hòa tan trong dịch đường Chỉ có một phần pentozan bị thủy phân thànhđường đơn giản và hòa tan Các chất màu, chất đắng trong vỏ trấu nếu bị hòatan trong dung dịch sẽ làm cho bia thành phẩm có mùi vị lạ Lớp vỏ trấucũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình lọc dịch đường, lớp vỏ này tạothành một lớp màng lọc tự nhiên Nhờ lớp vỏ trấu này nên lớp màng lọc cómột độ xốp tạo thành các đường cho dịch đường đi qua còn các cặn thì bị giữlại Như vậy trong quá trình nghiền malt thì việc bảo toàn nguyên vẹn vỏtrấu có ý nghĩa quan trọng Vì vậy ta phải nghiền sao cho càng bảo toànnguyên vẹn vỏ bao nhiêu càng tốt bấy nhiêu, nhưng bột cần phải nghiền nhỏ

để làm tăng hiệu suất thu hồi chất chiết Nếu vỏ nghiền càng nhỏ thì lượngchất đắng và chất chát càng dễ hòa tan vào dịch đường, mặt khác nếu vỏ trấunhỏ thì khó lọc

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

27

Phần nội nhũ cung cấp chủ yếu chất hòa tan cho dịch đường Nếu phần nộinhũ được nghiền nhỏ thì sẽ tăng diện tích tiếp xúc với enzym, tạo điều kiệncho enzym thủy phân hoạt động nhanh, rút ngắn thời gian thủy phân Tuynhiên, nếu nghiền quá mịn thì khi lọc phần cháo trong màng lọc sẽ nén rấtchặt, cản trở quá trình lọc và khi rửa bã malt sẽ không thể chiết rút hết thànhphần dinh dưỡng

Bột malt sau khi nghiền phải đạt được các yêu cầu sau:

Nhà máy sử dụng máy nghiền malt là máy nghiền với 2 cặp trục, 1 sàng

Cấu tạo của máy nghiền trục: có 2 cặp trục phân bố trên và dưới, ở giữa là sàngrung phân loại Malt sau khi được nghiền qua cặp rulô thứ nhất, bột nghiền được đổxuống sàng Lọt qua lỗ sàng là bột và tấm bé Hai pha này được thu gom vào thùngchứa tạm, còn vỏ và tấm lớn nằm lại trên sàng được đổ vào cặp rulô thứ hai để nghiềnlại một lần nữa Rulô nghiền được sắp xếp theo từng cặp Hai rulô trong một cặpchuyển động ngược chiều nhau và chúng quay với tốc độ góc khác nhau để tạo lực xé.Mức độ nghiền malt được xác định bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa hai rulô.Khoảng cách này thông thường là khoảng 0,2 - 2,5 mm Có phễu nạp liệu để đổ nguyênliệu vào Trong phễu nạp liệu có một tấm chắn để điều chỉnh lượng nguyên liệu vàomáy Các trục quay được nhờ một động cơ Máy nghiền fải sử dụng rulô nhẵn vì saunày dùng thùng lọc đáy bằng để lọc bã

Hình 2 Quy trình nghiền malt

3.1.2 Nghiền gạo

- Mục đích:

Mục đích của quá trình nghiền gạo là đưa nguyên liệu ở dạng hạt về dạng bột để dễdàng thấm nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn chế biến sau này Gạo lànguyên liệu mà tinh bột của chúng chưa được hồ hóa, chưa được tác động bởi enzymnên cấu trúc tinh bột của chúng rất cứng Ở trạng thái đó chúng khó bị thủy phân Đốivới nguyên liệu gạo ta nghiền sao cho gạo càng nhỏ càng tốt

Gạo sau khi nghiền phải đạt được các yêu cầu sau:

+ Khối lượng pha tấm bé và bột chiếm ưu thế;

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

29

Bột maltGầu tải thứ hai

Vít tải phân phối

- Thiết bị: thiết bị là nồi 2 vỏ trong có cánh khuyấy, dùng hơi để nấu.

- Tiến hành:

Với sản phẩm là bia lon: tỷ lệ gạo thay thế là 10%, ta không sử dụng chếphẩm enzym, sử dụng 25% malt lót Trước khi nấu, tiến hành vệ sinh thiết bịbằng nước nóng Ban đầu cho nước ngập cánh khuấy Bật cánh khuấy liêntục Sau đó cho toàn bộ lượng bột gạo và 25% malt lót được phối trộn vớitrộn với nước 45 - 50oC vào nồi với tỷ lệ bột : nước là 1 : 4 Bổ sung axitlactic để pH của dịch bột hạ xuống 5,3 - 5,5 Giữ khối dịch ở nhiệt độ nàytrong 30 phút để hạt tinh bột hút nước trương nở và hệ enzym trong malt

Bột gạoGầu tải thứ hai

Vít tải phân phối

hoạt động thực hiện quá trình đạm hóa Sau đó nâng dần nhiệt độ lên 63oCvới tốc độ 1oC/phút, giữ trong 30 phút Tiếp tục nâng lên 73oC với tốc độ

1oC/phút, giữ trong 30 phút Cuối cùng cấp hơi nâng nhiệt độ lên 100oC đểkhối dịch sôi, giữ trong 30 phút với mục đích để bột hồ hoá hoàn toàn, tạođiều kiện tốt cho quá trình đường hoá Thời gian cho một mẻ hồ hóa khoảng

180 phút

Với sản phẩm bia chai có tỷ lệ gạo thay thế là 20%, bia hơi có tỷ lệ gạo thaythế là 30% lượng malt lót cho vào là 10%, có bổ sung chế phẩm enzymTermamyl Trước khi tiến hành hồ hoá thì tiến hành vệ sinh nồi nấu bằngnước nóng Ban đầu cho nước ngập cánh khuấy Bật cánh khuấy liên tục.Sau đó cho toàn bộ lượng bột gạo và 10% malt lót được phối trộn với nước

45 - 50oC vào nồi với tỷ lệ bột : nước là 1 : 4 Bổ sung axit lactic để pH củadịch bột hạ Giữ khối dịch ở nhiệt độ này trong 30 phút để hạt tinh bột hútnước trương nở và hệ enzym trong malt hoạt động thực hiện quá trình đạmhóa Nâng dần nhịêt độ lên 86oC và giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 15 phút.Sau đó lại nâng nhiệt độ lên 100oC để đun sôi khối dịch trong 30 phút để tinhbột chín hoàn toàn tạo điều kiện cho quá trình đường hoá tiếp theo được dễdàng Khi cháo chín ngừng cấp hơi rồi bơm sang nồi đường hoá

3.3 Đường hóa

- Mục đích:

Mục đích của quá trình đường hoá nguyên liệu là tạo điều kiện về nhiệt độ và pH

để cho các enzym trong malt hoạt động, thuỷ phân các hợp chất cao phân tử thành cáchợp chất thấp phân tử dễ hoà tan, tạo thành dịch chiết của dịch đường Yêu cầu của quátrình đường hoá là dịch đường thu được chứa hàm lượng chất chiết tối đa và tỉ lệ giữacác thành phần là 80% đường có khả năng lên men

- Thiết bị: thiết bị là nồi 2 vỏ trong có cánh khuấy, dùng hơi để nấu

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

31

- Tiến hành:

Trong khi nồi cháo nấu thì vệ sinh nồi malt Khi nồi cháo bắt đầu sôi thì vận hànhnồi đường hóa, tiến hành trộn bột malt với nước tỷ lệ malt : nước là 1 : 4, bật cánhkhuấy, bổ sung axit lactic, ngâm trong 15 phút

Khi cháo sôi được 15 phút, bơm sang nồi malt một lượng cháo đến khi nhiệt độ nồiđạt khoảng 52oC rồi dừng lại, giữ trong 30 phút cho proteaza hoạt động Sau đó tiếp tụcbơm nốt cháo lần 2 nhiệt độ nâng lên 63oC, giữ trong 30 phút để thực hiện quá trìnhđường hóa lần 1 Nhiệt độ này tạo điều kiện cho enzym β - amylaza phân cắt tinh bộtthành các đường, chủ yếu là đường maltoza và một lượng nhỏ dextrin Tiếp tục nângnhiệt lên 73oC với tốc độ nâng nhiệt 1oC/phút, giữ trong 30 phút để thực hiện quá trìnhđường hóa lần 2, enzym α - amylaza phân cắt amylopectin thành dextrin là chủ yếu vàđường glucoza

Sau đó nâng nhiệt độ dịch đường hoá lên 76C và duy trì đến khi nào đường hoá hết.Dùng iod để thử đến khi thấy iod không đổi màu thì kết thúc quá trình đường hoá vàđưa dịch đường đi lọc

3.4 Lọc dịch đường

- Mục đích:

Mục đích của quá trình lọc là tách dịch đường ra khỏi bã malt và các chất khôngtan Dịch đường sau khi đường hóa gồm 2 phần: dịch và bã Phần loãng là phần dịchchứa chất hòa tan của malt, gạo Phần bã bao gồm tất cả những phần tử nhỏ không tan,

vỏ trấu Trong quá trình lọc các phân tử này sẽ tạo ra một lớp nguyên liệu lọc phụ làmcho dịch đường trong hơn

- Thiết bị: thùng lọc đáy bằng gồm đáy thật và đáy giả, có hệ thống lưỡi dao cào bã

và hệ thống cánh khuấy

- Tiến hành:

Trước khi tiến hành lọc, thùng lọc cần được vệ sinh kỹ bằng nước Lỗ tháo bã vàcác van xả dịch phải đóng chặt Bơm nước nóng 78oC vào các ống dẫn dịch để đuổikhông khí đồng thời bơm tới đầy khoảng không giữa đáy thật và đáy giả của thùng lọc.Dịch đường từ nồi đường hoá sau khi được trộn đều, được bơm một lần sang thùng lọc,đồng thời cho hệ thống cánh khuấy hoạt động, dao cào bã hạ xuống cách mặt đáy giả 2

cm để dàn đều lớp bã trên mặt đáy giả Sau khi hết dịch đường hệ thống cào bã đượcnâng lên cao, dừng khuấy Dịch đường được để yên 20 phút để bã kết lắng tạo thànhlớp lọc Sau đó mở van thu dịch đường, ban đầu dịch đường còn đục nên ta cho hồi lưutrở lại thùng lọc trong khoảng 15 phút đầu Khi dịch đường bắt đầu trong thì khoá vanhồi lưu, dịch đường được đưa ngay sang nồi nấu hoa Nếu nồi hoa chưa sẵn sàng thìdịch đường được đưa sang nồi trung gian có vỏ bảo ôn chứa tạm Lúc đầu tốc độ lọcnhanh, về sau tốc độ lọc chậm dần do màng lọc bị bít làm tăng trở lực khi đó cầnngừng quá trình lọc dùng hệ thống cào bã tạo lại lớp màng lọc Thời gian ép dịch lọckhoảng 90 phút Sau đó tiến hành rửa bã

Quá trình rửa bã được tiến hành gián đoạn làm 3 lần, nước rửa bã có nhiệt độ 78˚C.Sau khi thu hết dịch đường, khoá van xả dịch, cấp 1/3 lượng nước rửa bã, cho cánhkhuấy quay để làm tơi lớp bã giải phóng chất tan còn lưu trong bã vào dịch Để yên 10phút thì tháo dịch, dịch này cũng được bơm sang nồi hoa với dịch lọc trước đó Kếtthúc quá trình rửa bã hàm lượng đường trong bã còn 0,3˚Bx Thời gian rửa bã khoảng

Mục đích của quá trình nấu hoa là hoà tan các thành phần trong hoa vào dịch đườngnhư: chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol Các thành phần này tạo ra tính cảm quancho bia sau này như vị đắng, hương thơm, khả năng giữ bọt, màu sắc của bia… Cụ thể:

Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và cácthành phần khác của hoa houblon vào dịch đường ngọt để biến nó thành dịchđường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa

Polyphenol của hoa khi hòa tan vào dịch đường, ở nhiệt độ cao sẽ tác dụngđối với các hợp chất protein cao phân tử để tạo thành các phức chất dạngmàng nhầy Các phức chất màng nhầy tạo thành mảng, dễ kết lắng và sẽ kéotheo các phần tử cặn ly ty trong dịch đường kết lắng theo Với quá trình này,

độ bền keo của dịch đường tăng lên và thành phần sinh học của nó được ổnđịnh

Polyphenol, các chất đắng, các chất chứa nitơ trong hoa là những chất tạosức căng bề mặt có hoạt tính rất cao Nhờ có màng căng này, bọt khí CO2

trong bia không dễ dàng thoát khỏi bề mặt của nó Những hợp chất này thamgia vào quá trình tạo bọt và là tác nhân chính giữ bọt cho bia

Khi nấu dịch đường với hoa houblon còn xảy ra nhiều quá trình khác, mà kếtquả đều tác động theo chiều hướng tích cực đến việc định hình chất lượngsản phẩm sau này như: quá trình tạo melanoid ở nhiệt độ cao, tăng độ màu,giảm độ nhớt…

- Thiết bị: nồi nấu hoa là nồi 2 vỏ, gia nhiệt bằng ống chùm trung tâm

- Tiến hành:

Thiết bị đun hoa được vệ sinh sạch sẽ trước mỗi mẻ nấu Ngay từ khi dịch lọc đưasang nồi hoa thì mở van cấp hơi nhưng ở mức vừa phải để duy trì nhiệt độ dịch lọc trên75˚C Sau đó nâng dần nhiệt độ sao cho tới khi toàn bộ dịch lọc và nước rửa bã đượcbơm sang nồi hoa thì dịch đường trong nồi cũng vừa sôi

Trong hoa có nhiều chất thơm nhưng những chất này rất dễ bay trong quá trình nấuhoa Cuối cùng chỉ có 1 - 2% lượng tinh dầu thơm tồn tại trong bia Để khắc phục điềunày ta cho hoa thành 3 lần Khi dịch sôi được khoảng 15 phút thì cho toàn bộ lượnghoa cao vào nồi Sôi được khoảng 60 phút thì cho 1/2 lượng hoa viên vào nồi Trướckhi kết thúc đun hoa 15 phút thì bổ sung nốt 1/2 lượng hoa viên vào nồi Tỷ lệ cao hoa/hoa viên là 1/4

Thời gian đun hoa khoảng 90 phút Nhiệt độ nấu hoa 103oC

3.6 Lắng trong dịch đường

- Mục đích:

Mục đích của quá trình lắng là tách các cặn lớn ra khỏi dịch đường Khi nhiệt độ hạtạo điều kiện cho sự kết tủa các hợp chất hữu cơ kém chịu nhiệt, đó là cặn thô Dịchđường sau khi houblon hóa là một hỗn hợp gồm bã hoa, các mảng lớn protein kết tủa,các hạt cặn kích thước khác nhau Tốc độ lắng của chúng phụ thuộc vào khối lượngriêng của hạt, nhiệt độ và nồng độ dịch đường Những hạt có kích thước lớn có thể kếtlắng khi nhiệt độ của dịch đường cao còn những hạt nhỏ phải kết lắng ở nhiệt độ thấp

- Thiết bị: thiết bị lắng xoáy chỉ có 1 vỏ để hạ bớt nhiệt độ của dịch trước khi đưa đilàm lạnh, có cấu tạo đáy nghiêng 1o

- Tiến hành:

Dịch đường được bơm vào thiết bị lắng xoáy với tốc độ lớn theo phương tiếp tuyếnvới thùng, dịch chuyển động trong thùng tạo thành dạng phễu Các cặn chuyển độngcùng với dịch và do lực ly tâm lớn sẽ lắng dần vào đáy phễu

Sau khi bơm hết dịch đường sang thiết bị ta tiến hành để lắng trong 30 phút Dịchtrong được tháo ra bằng van ở thành thiết bị

Đáy thiết bị đươc cấu tạo nghiêng về phía cửa tháo bã nên việc tháo bã trở nên dễdàng Sau khi lắng, bã được rửa bằng nước nóng rồi tháo ra ngoài Dịch đường đượcđưa sang thiết bị làm lạnh nhanh

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

35

3.7 Làm lạnh nhanh

- Mục đích:

Hạ nhiệt độ của dịch đường về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men Làm lạnhnhanh để tách các vi sinh vật có hại trong môi trường nhiễm tạp vào dịch đường lênmen, nếu giữ dịch đường ở nhiệt độ cao lâu thì dịch đường bị sẫm màu ảnh hưởng đếnmàu sắc của bia, đồng thời tạo điều kiện tốt để kết lắng các hợp chất hữu cơ kém chịunhiệt Ngoài ra, giảm nhiệt độ của dịch đường để tạo điều kiện thuận lợi cho việc bãohòa oxy cần thiết cho giai đoạn sau

- Thiết bị: thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản

- Tiến hành làm lạnh nhanh: Dịch đường được làm lạnh bằng máy lạnh nhanh kiểutấm bản có cấu tạo là những tấm bản gấp sóng Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 tai

ở 4 góc Trên mỗi tai đục một lỗ tròn Với cấu tạo của từng bản như vậy khi lắp chúnglên khung chúng sẽ tạo thành 4 mương dẫn, từng mương dẫn người ta sẽ cho dịchđường vào, dịch đường ra khỏi máy và tác nhân lạnh vào, tác nhân lạnh ra khỏi máy.Tác nhân lạnh và dịch đường đi ngược chiều nhau Dịch đường sau lạnh nhanh có nhiệt

độ là 8oC Nước sau khi truyền nhiệt nước tăng nhiệt độ lên 74oC được thu lại cho quátrình nấu tiếp theo hoặc CIP

3.8 Bão hòa O 2 và cấp nấm men

- Mục đích: Bổ sung O2 vào dịch đường trước khi lên men nhằm đảm bảo cung cấp đủ lượng O2 ban đầu cho quá trình phát triển tạo sinh khối của nấm men trong giai đoạn tiềm phát, thích nghi và phát triển logarit, cấp nấm men phục vụ cho quá trình lên men bia

- Tiến hành:

Dịch đường sau khi qua thiết bị lạnh nhanh được bơm qua thiết bị sục khí Khôngkhí từ xưởng khí nén được đưa qua một hệ thống lọc khí để loại bỏ tạp chất và được xénhỏ thành nhiều dòng khí và hòa trộn với dịch đường O2 được cấp khoảng 4mg/lít Nấm men được nuôi trong thùng nhân giống hoặc trong thùng thu hồi men sữa.Dịch đường sau khi sục khí sẽ hòa trộn với dịch nấm men trên đường ống bơm tới cáctank lên men.

3.9 Lên men

Lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hóa dịch houblon hóa thành bia dưới tácdụng của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng Quá trình quan trọng nhất ởgiai đoạn này là quá trình nấm men hấp thụ một lượng lớn cơ chất để tạo thành rượuetylic và khí cacbonic Song song với quá trình lên men rượu hoặc sau đó, trong dịchlên men còn xảy ra nhiều quá trình hóa sinh, lý sinh, hóa lý, hóa học phức tạp khác.Những quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc làm nên thành phần và chấtlượng của bia

Quá trình lên men được chia làm 2 giai đoạn:

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

37

Lên men phụ: lên men phụ là giai đoạn tiếp tục của quá trình lên men chínhnhằm chuyển hóa hết lượng đường sót có khả năng lên men còn tồn tại trongbia non Bên cạnh đó là quá trình khử diaxetyl, tích trữ CO2, làm giảm hàmlượng aldehyt, hàm lượng rượu bậc cao, phản ứng tạo este tạo hương thơmcho bia, tăng độ bền vững, ổn định của bia Quá trình lên men phụ thực chất

là quá trình tàng trữ và hoàn thiện sản phẩm làm chín bia non và làm cho bia

có hương vị hài hòa hơn

- Thiết bị:

Tank lên men là một thùng hình trụ, bên ngoài có 3 khoang áo lạnh và lớp vật liệubảo ôn Mỗi khoang áo lạnh đều có đường vào và ra của chất tải lạnh Chất tải lạnh ởđây là glycol

- Tiến hành:

Lên men chính:

+ Ban đầu cấp lạnh cho tank lên men bằng glycol

+ Dịch đường sau khi làm lạnh nhanh và bão hòa O2 được bơm vào phíadưới đáy tank lên men

+ Đặt nhiệt độ 8oC Trong suốt thời gian lên men chính ta phải thường xuyênkiểm tra nhiệt độ theo chế độ đặt Trong những ngày đầu, do nấm men hôhấp phát triển sinh khối, nhiệt độ dịch lên có thể đạt tới 14-150C Do đó cần

hạ nhiệt độ xuống bằng cách mở van cấp lạnh và duy trì ở nhiệt độ này + Trong quá trình lên men chính, CO2 luôn được tạo thành Do đó phải tiếnhành thu hồi để đảm bảo áp suất trong thùng lên men luôn giữ ở khoảng 0,7-0,8 kg/cm2, thu hồi trở lại để tái sử dụng cho các công đoạn khác

+ Song song với việc đo nhiệt độ, tiến hành đo độ đường để biết được thờiđiểm kết thúc qúa trình lên men chính Thời gian lên men chính cho bia hơi

là 7 ngày, bia lon và bia chai là 9 ngày

Lên men phụ:

+ Khi Bx dịch lên men đạt 4,5 - 4,7 thì chuyển chế độ lên men phụ, hạ lạnh

để rút men Đặt nhiệt độ 5oC, thời gian hạ là 24 h Khi nhiệt độ đạt 5oC thì tiếnhành tháo men kết lắng

+ Sau đó, hạ nhiệt độ từ 5oC xuống 2oC Cứ 2 ngày xả men 1 lần

+ Tiến hành lên men phụ và tàng trữ bia trong khoảng 10 ngày đối với biahơi và 13 ngày đối với bia lon và bia chai Ở giai đoạn này lượng nấm mencòn lại rất ít, hoạt lực giảm mặt khác do nhiệt độ rất thấp nên quá trình chuyểnhoá các hợp phần của khối dịch rất chậm

Áp suất của thiết bị lọc nến đòi hỏi ổn định Quá trình lọc sử dụng bột trợ lọcdiatomit Cứ 10 h lại thay bột lọc 1 lần

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

39

Bước 2: Bia qua máy lọc đĩa để khử diaxety Trong thiết bị có các đĩa kimloại xếp kế nhau và được nối với một ống trụ kim loại ở giữa Trên các đĩanày cũng thiết kế các khe có kích thước micromet Đầu tiên, người ta bơmbia cùng với chất hấp phụ PVPP PVPP sẽ bám vào bề mặt các đĩa và tạothành lớp màng lọc Bia được bơm từ trên xuống, sau đấy đi qua lớp vật liệulọc trước khi đi qua các rãnh nhỏ trên bề mặt đĩa rồi đi vào cột thu chínhtrước khi đi ra ở phía dưới của thiết bị.

Bước 3: Bia qua máy lọc bẫy nhằm bắt lại các hạt PVPP còn sót lại trong lọcđĩa Nó có cấu tạo cũng như máy lọc nến nhưng bao quanh các cột nếnkhông phải là bột trợ lọc diatomit mà là các sợi xenlulo dày đặc Đầu tiên,bia được bơm vào thiết bị từ bên dưới Sau đó, bia sẽ đi qua các búi xenlulorồi lớp nến trước khi qua các rãnh trên cột kim loại phía trong cột nến rồi tậptrung vào ống gom chính ra ngoài

Nạp CO2 được thực hiện trong thiết bị chịu áp lực tối đa là 4 kg/ cm2 và nhiệt độ 0

-1oC làm tăng khả năng hòa tan CO2 của bia CO2 cấp vào dòng bia dưới áp suất cao, nạp theo đường ống ruột gà, sục vào vuông góc với ống ruột gà, cùng chiều bia Điềuchỉnh lượng CO2 bằng PLC tự động CO2 được nạp vào với hàm lượng 5,5 g/lít

3.12 Chiết chai