Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm

Thiết kế nhà máy sản xuất bia năng suất 20 triệu lít/năm

MỞ ĐẦU

Từ lâu bia đã là một trong các loại đồ uống được ưa chuộng trênkhắp thế giới Bia có mặt trong tiệc vui, lễ, Tết, trong bữa ăn thường ngày,đem lại cho con người sự thoải mái tinh thần, sự bổ trợ sức khoẻ, tác dụnggiải khát vì có CO2, độ cồn nhẹ, hương thơm và vị đắng đặc trưng cùng vớicác chất dinh dưỡng phong phú trong bia Nếu uống bia điều độ không quá 2cốc/ngày có thể làm tăng trí nhớ, tăng sức đề kháng các bệnh tim mạch Biakhông phải là thứ đồ uống xa xỉ mà ngược lại bia còn được tiêu dùng bởi cảngười giàu, người có điều kiện kinh tế trung bình và khá

Sản xuất bia là một trong những ngành được con người phát minhsớm nhất và ngày càng được cải tiến về công nghệ, thiết bị nhằm đáp ứngđược nhu cầu thưởng thức của tất cả mọi người.

Ngày nay, đời sống vật chất và tinh thần của con người đang tănglên, nhu cầu tiêu dùng, nhu cầu ẩm thực cũng tăng lên Nhiều nhà máy trênThế giới nói chung, ở Việt Nam nói riêng đã được mở rộng sản xuất và xâydựng thêm để kịp thời đáp ứng nhu cầu này Tiến bộ khoa học công nghệcũng được áp dụng rộng rãi vào các ngành sản xuất thực phẩm,trong đó cóngành sản xuất bia.Nước ta tuy đã có định hướng cụ thể và bắt tay vào việcmở rộng quy mô sản xuất nhưng vì nhu cầu không ngừng tăng lên mạnh nênviệc thiết kế thêm nhà máy ở các địa phương là cần thiết và hợp lý, góp phầnvào công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.

Đồ án thiết kế của em cũng không nằm ngoài mục đích trên Nộidung của đồ án gồm các phần sau: Phần lập luận kinh tế, phần chọn và thuyếtminh dây chuyền sản xuất, phần tính cân bằng sản phẩm, tính và chọn thiết bị,phần tính điện, hơi, lạnh, nước, phần xây dựng, phần tính toán kinh tế, phầnvệ sinh an toàn lao động, phần kết luận và tài liệu tham khảo Đối tượng thiếtkế là nhà máy bia năng suất 20 triệulít/năm, xây dựng tại khu công nghiệpTiên Sơn – Bắc Ninh, phục vụ người dân trong tỉnh và các vùng lân cận.

Thời gian vừa qua,dưới sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong việnCông nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm trường đại học Bách Khoa HàNội,đặc biệt dưới sự hướng dẫn của TS Quản Lê Hà , các thầy cô trong ngànhkinh tế và xây dựng cũng như nỗ lực làm việc,em đã hoàn thành nhiệmvụ.Tuy nhiên do còn hạn chế về nhiều mặt như kinh nghiệm thực tiễn và kiếnthức bản thân nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sót, em kínhmong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để em có thể củng cốkiến thức bản thân, cũng như tránh được những sai sót trong quá trình côngtác sau này.

Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội ngày tháng năm

Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Thịnh

PHẦN I LẬP LUẬN KINH TẾ

I.1 Tình hình phát triển ngành bia trên thế giới

a Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Nhu cầu tiêu thụ bia trên thế giới ngày càng nhiều cùng với nhu cầu và điềukiện đời sống vật chất của mọi người ở khắp nơi trên thế ngày càng tăng.

Theo thống kê, các nước Đức, Mỹ có sản lượng bia lớn hơn 10 tỷlít/năm Mỹ là một nước phát triển, qui mô sản xuất lớn 5 công ty đã chiếm60% tổng sản lượng bia sản xuất ra ở Canada hai công ty chiếm 94% tổngsản lượng bia sản xuất ra Các nước Đức, Đan Mạch, Tiệp tiêu thụ nhiều hơn100 lít/người/năm.

Châu Âu, hầu hết các nước đều sản xuất và tiêu thụ bia với lượng lớnthì ở Châu Phi chỉ một số nước là sản xuất và tiêu thụ nhiều bia Người ta đãthống kê được 10 nước có sản lượng bia cao nhất ở tất cả các châu lục là: Mỹ,Trung Quốc, Đức, Brazin, Nhật, Anh, Mexico, Tây Ba Nha, Nam Phi.

10 nước có mức tiêu thụ bia cao nhất là:Tiệp, Đức, Italia, Úc, Bỉ,Niudilan, Áo, Đan Mạch, Hungari, Anh.

b Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Châu á.

Châu á có các nước phát triển như: Nhật,Trung Quốc và các nước đang pháttriển như: Lào, Campuchia, Việt Nam điều có sản lượng sản xuất và tiêu thụbia ngày càng tăng lên nhưng mức độ tăng trưởng là khác nhau ở các nướckhác nhau.

Thái Lan 26,5%, Philippin 22%, Malaixia 21%, Trung Quốc20%.

Sản lượng bia ở Trung Quốc, Nhật gần bằng với sản lượng bia ở Đức, Mỹ 12 tỷ lít/năm.

8-Nhật có 4 công ty lớn chiếm 40% sản lượng sản xuất ra Trung Quốc có 800nhà máy có sản lượng lớn hơn 150 triệu lít/năm (chiếm 25% tổng sản lượngsản xuất ra).

Mức tiêu thụ ở Nhật 50 lít/người/năm.

Mức tiêu thụ ở Singapo 18-20 lít/người/năm.

I.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam.

Việt Nam là một nước Đông Nam á, vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, bia là thứđồ ưống có độ cồn nhẹ, có gía trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan cao có

tác dụng giải khát nên bia rất được ưa chuộng ở Việt Nam.

Mức tiêu thụ của người Việt Nam năm 2000 là10lít/người, tổng sản lượng 1000 triệu lít.Dự kiến đến năm 2005 tiêu thụ 16 lít/người/năm

Mục tiêu:

- Xây dựng ngành bia thành một ngành kinh tế mạnh Sử dụng tối đanguồn nguyên liệu trong nước để sản xuất ra sản phẩm có chất lượng cao, đadạng hoá về chủng loại, cải tiến bao bì mẫu mã, phấn đấu hạ giá thành, nângcao khả năng cạnh tranh, đáp ứng nhu cầu trong nước và có sản phẩm xuấtkhẩu, tăng nguồn thu ngân sách, hội nhập vững chắc kinh tế khu vực và thếgiới.

- Khuyến khích các thành phần kinh tế tham gia sản xuất, bia đạt chấtlượng cao từ nguyên liệu trong nước và nhập khẩu.

Định hướng phát triển

-Về công nghệ, thiết bị: hiện đại hoá công nghệ, từng bước thay thế công nghệ thiết bị hiện có bằng công nghệ, thiết bị tiên tiến hiện đại của thế giới, đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng, an toàn vệ sinh thực phẩm, môi trường theo qui định của Việt Nam và quốc tế để sản phẩm có khả năng cạnh tranh ngày càng cao trên thị trường trong và ngoài nước.

- Về đầu tư: Tập chung đầu tư vào các nhà máy có công suất thiết kế lớn, phát huy tối đa năng lực của các cơ sở sản xuất có thiết bị và công nghệ tiên tiến, đồng thời tiến hành đầu tư mở rộng năng lực của một số nhà máy hiện có đa dạng hoá hình thức đầu tư phương thức huy động vốn, khuyến khích huy động nguồn vốn của các thành phần kinh tế trong nước, phát hành trái phiếu đẩy mạnh việc cổ phần hoá đối với những doanh nghiệp nhà nước không nắm giữ 100% vốn.

+ Các chỉ tiêu chủ yếu.

Sản lượng: Năm 2005: 12000 Triệu lít Năm 2010: 15000 Triệu lít

Tập trung đầu tư các nhà máy công suất lớn, sản xuất kinh doanh hiệu quả,quản lý chặt chẽ vệ sinh an toàn thực phẩm đảm bảo chất lượng, giá thànhđược người tiêu dùng chấp nhận cụ thể.

- Sau năm 2005 xây dựng mới một nhà máy thuộc công ty bia Hà Nội với năng suất 100 triệu lít/ năm và có khả năng mở rộng vào những năm tiếp theo.

Đối với các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài tập trung khai thác đủ công suất thiết kế.

- Trong đó bia Việt Nam phải giữ vai trò chủ chốt trong việc nâng uy tín chất lượng thương hiệu bia Việt Nam, đảm bảo sản xuất và tiêu thụ đạt tỷ trọng từ 60%-70% thị phần trong nước và hướng tới suất khẩu.

1 Công ty bia Sài Gòn Công ty bia Hà Nội Các nhà máy khác2 Liên doanh và 100% vốn nước ngoài

3 Địa phương và các thành phố.

- Địa phương - Các thành phần

kinh tế khác

Nhu cầu vốn đầu tư

Công ty bia Sài GònCông ty bia Hà NộiCác nhà máy khác

I.3 Chọn địa điểm và năng suất xây dựng nhà máy.

Các nguyên tắc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy:+ Gần vùng nguyên liệu và nhiên liệu.

+ Thuận lợi về giao thông thuỷ, bộ để vận chuyển nguyên liệu, vật liệuvà sản phẩm.

+ Gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống thoát nước hợp lý để không ảnh hưởng đến môi trường, đến sức khỏe của người dân trong vùng.+ Gần nơi đông dân cư để có nguồn nhân lực dồi dào, tiêu thụ sản

phẩm thuận lợi.

+ Địa hình bằng phẳng, điạ chất ổn định, không có chấn động.

+ Đủ diện tích bố trí thiết bị và khu vực trong nhà máy, sản xuất, giao thông nội bộ thuận tiện, có đất dự trữ cho mở rộng sản xuất.

Từ các nguyên tắc trên, em lựa chọn địa điểm xây dựngnhà máy nằm trongkhu công nghiệp Tiên Sơn- Bắc Ninh Địa điểm này đáp ứng được các nhucầu trên phương diện sau:

I.3.1 Giao thông

Khu công nghiệp Tiên Sơn – Bắc Ninh nằm sát quốc lộ 1 và quốc lộ 5, nênthuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, cũng như việc vậnchuyển sản phẩm đi tiêu thụ, vì vậy vậy viêc tiêu thụ bia không chỉ gói gọn tạichỗ mà có thể tiêu thụ ở các vùng lân cận.

I.3.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Nguyên liệu chính là malt vàng nhập từ úc về thông qua công ty nhập khẩumalt Ngoài ra có thể nhập thêm malt tại nhà máy sản xuất malt trong khucông nghiệp Tiên Sơn nhằm giảm chi phí Hoa houblon được nhập bằngđường thuỷ, từ các cảng biển theo đường quốc lộ đến thẳng nhà máy ở dạngchế phẩm thương mại: cao hoa và hoa viên.

Nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo Gạo được thu mua từ các địaphương như Nam Đinh, Thái Bình.

I.3.3 Đầu ra

Với dân cư đông đúc trong tỉnh và các tỉnh lân cận đều có số dân từ một triệungười trở lên thì sản phẩm được dành để phục vụ cho đông đảo người dântrong vùng.

Mặt khác dân cư đông còn là điều kiện thuận lợi để lựa chọn, đào tạo nguồnnhân lực có đầy đủ kỹ năng thao tác thực hành, rành về trình độ chuyên môn,đáp ứng được yêu cầu sản xuất.

I.3.4 Nguồn cung cấp điện, nhiệt, lạnh:

Sử dụng mạng lưới điện quốc gia thông qua nguồn cung cấp điện của tỉnh vàqua trạm hạ áp của nhà máy Nhà máy có bộ phận trống cháy, nổ, bình cứuhoả, cửa thoát hiểm, máy phát điện công suất vừa đủ (theo phần tính điện) đểphục vụ cho nhà máy không bị gián đoạn sản xuất.

Nhiệt sử dụng trong nhà máy phát đi từ lò hơi chạy bằng nguyên liệu than Cóhai lò hơi làm việc đồng thời Người vận hành lò hơi phải có trình độ chuyênmôn cao, phải thường xuyên kỉêm tra, bảo dưỡng thiết bị, sửa chữa và thaythế phụ tùng ngay khi cần thiết.

Nhà máy sử dụng máy lạnh, tác nhân làm lạnh cho thiết bị là glycol, tác nhânchạy máy làm lạnh là khí Freon 22.

I.3.5 Nguồn cấp thoát nước.

Nhà máy sử dụng nước lấy từ giếng khoan trong nhà máy đã qua xử lý đạtyêu cầu kỹ thuật hoặc mua nước của khu công nghiệp Nước thải sau khi sửdụng cho công đoạn vệ sinh thiết bị, rửa chai, rửa phân xuởng, dụng cụ thaotác…được đưa qua bộ phận sử lý nước thải trước khi thải ra ngoài sông, cốngrãnh Nước ngưng được đem sử lý và dùng cho nồi hơi.

PHẦN II: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

I NGUYÊN LIỆU

Muốn bia có chất lượng tốt đáp ứng được yêu cầu của người tiêu dùng thì đầu tiên là vấn đề nguyên liệu phải đạt được những yêu cầu nhất định.

I.1 Malt đại mạch

Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất các bia Malt đại mạch chínhlà hạt đại mạch được nảy mầm trong điêu kịên nhiệt độ và độ ẩm thích hợp,sau đó được sấy khô, tách rễ, làm sạch để chuyển chúng thành sản phẩm bềnvững dễ dàng cho việc vận chuyển, bảo quản và loại trừ khả năng xâm nhậpvà phát triển của vi sinh vật.

Do tính chất và tầm quan trọng của malt trong công nghệ sản xuất bia màmalt cần đạt được những chỉ tiêu về chất lượng nhất định mới được lựa chọnđể sản xuất bia.

+Đường khử: 4% chất khô+Cellulo: 6% chất khô

I.2 Hoa hounblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản, đứng vị trí thứ 2 ( sau malt đại mạch ),của công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hươngthơm đặc trưng, làm tăng khă năng tạo bọt và giữ bọt của bia, làm tăng độ bềnkeo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm.

Hoa houblon có thành phần hoá học:Nước: 11  13%

Chất đắng: 15  21% CKPolyphenol: 6 9% CKProtein: 15  21%Xenluloza: 12  14%Chất khoáng: 5 8%Các chất khác: 26 28%

Trong các cấu tử trên đây thì có giá trị nhất là chất đắng, tiếp đến tinh dầuthơm và thứ 3 là polyphenol.

- Vai trò của chất đắng trong công nghệ sản xuất bia là rất to lớn Chúng làmcho bia có vị đắng dịu, tạo ra một đặc tính cảm quan rất đặc biệt của bia Khiđã hoà tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, các chất đắng là những chất cóhoạt tính sinh học cao, tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữbọt rất lâu Với một nồng độ khá thấp, các chất đắng cũng có khả năng ức chếrất mạnh sự phát triển của vi sinh vật Vì vậy chúng có tính kháng khuẩn caovà nhờ đó làm tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm.

- Tinh dầu thơm: là cấu tử rất có giá trị của hoa houblon Tinh dầu thơm củahoa houblon hoà tan vào dịch đường tồn tại trong bia và tạo ra cho nó mộtmùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu Tinh dầu thơm là nhân tố quyếtđịnh hương thơm của bia vàng.

- Polyphenol: giá trị công nghệ lớn nhất của polyphenol là chúng được dùngđể kết lắng và loại bỏ các hợp chất protid cao phân tử ra khỏi dịch đường, làmổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia.

Chính vì các yếu tố trên mà hoa houblon là nguyên liệu không thể thay thếtrong công nghệ sản xuất bia.

I.3 Gạo

Ngoài đại mạch, trong công nghệ sản xuất bia để giảm giá thành sản phẩm,người ta đã đưa một số nguyên liệu khác vào thay thế, người ta thường sửdụng các nguyên liệu dạng hạt chưa nảy mầm Nước ta là một nước nôngnghiệp trồng lúa nước nên nguồn gạo của chúng ta rất phong phú va giá thànhrẻ vì vậy ta chọn gạo làm nguyên liệu thay thế,

Thành phần của gạo đưa vào sử dụng:Độ ẩm: w = 12  14%

Tinh bột: 75  80% chất khôProtein: 6,5  7,5% chất khô

Các thành phần khác tương đương đại mạch.

I.4 Nước

Trong công nghệ sản xuất bia nước chiếm 80  90% trong bia Với một tỷ lệlớn như vậy, ta có quyền nói rằng nước là một trong những nguyên liệu chínhđể sản xuất bia Vì vậy nước đưa vào sản xuất bia phải đạt được những yêucầu nhất định Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạngion Nhóm cation thì chiếm nhiều nhất là Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Mn2+,…nhóm anion chủ yếu là OH-, HCO3-, CO32-, SO42-… Hàm lượng các muốitrong nước khác nhau nên ảnh hưỏng của chúng đối với tiến trình công nghệkhác nhau Trong nước có Fe làm bia tanh, Mn làm bia đắng, Ca, Mg, Na làmbia có vị chát.

Các loại muối hoà tan trong nước tạo cho nước có độ cứng Trong nước nếucó muối bicacbonat thì ảnh hưởng bất lợi cho bia vì chúng làm giảm độ chuađịnh phân của dịch cháo khi chúng tác dụng với các muối photphat của malt: 2KH2PO4 + 2Na2HCO3 > K2PO4 + Na2HPO4 + H2O + CO2

làm cho pH của dịch cháo tăng, khả năng hoạt động của Enzim sẽ bị giảm vàdo đó hiệu suất thuỷ phân cũng giảm theo.

Muối sunphat của Canxi lại làm tăng độ chua định phân của dịch cháo, tácđộng này rất có lợi cho quá trình đường hoá.

Nước dùng để nấu phải là nước trung bình hoặc nước mềm Nước cần phải xửlý để đạt các tiêu chuân sau:

- Tiêu chuẩn vật lý: trong suốt, không mùi, không vị.

- Tiêu chuẩn vi sinh vật: chỉ số E.coli là 3 (số tế bào E.coli cho phép trong 1lítnước).

- Tiêu chuẩn hoá học:

Ca2+ 5 – 6 đến 200 – 250 mg/lMg2+ 3 – 4 đến 80 – 100 mg/lNa+ 15 – 20 mg/l theo Na2O Fe2+ 0,2 – 0,5 mg/l

Mn2+ < 0,05 mg/lCl < 75 – 150 mg/lCO32- <50 mg/l

Kim loại nặng: không có

Khi nước không đạt tiêu chuẩn để sản xuất bia thì phải xử lý Xử lý nước baogồm: Lắng trong và lọc, làm mềm nước và cải tạo thành phần sinh học và hoáhọc của nước.

Làm mềm nước: loại bỏ các muối bicacbonat và cacbonả ra khỏi nước hoặcchuyển chúng sang một dạng khác không nguy hại đến tiến trình công nghệsau này Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion và phương pháptrung hoà.

Cải tạo thành phần sinh học của nước, diệt vi sinh vật có trong nước để chonước sạch về phương diện sinh học.

vẫn cứ trôi lơ lửng trong bia non, khả năng kết lắng của chúng rất kém Mặtkhác chúng chỉ hấp thụ và lên men được 1/3 Rafinoza.

- Saccharomyces carlbergensis

Là nấm men chìm thích nghi với điều kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệtđộ thấp hơn Chúng phân bố chủ yếu ở tầng sâu của dịch đường trong thiết bịlên men Trong quá trình lên men chúng có thiên hướng chìm sâu và kết lắngxuống đáy thùng Khi quá trình lên men chính kết thúc thì phần lớn lượngsinh khối đã bị kết lắng Ở nhiệt độ 0oC, nấm men chìm vẫn có khả năng lênmen, trong khi đó chỉ cần nhiệt độ thấp hơn 10oC một chút, loài nấm men nổiđã trở thành vô hoạt Hơn nữa nấm men chìm có khả năng hấp thụ toàn bộphân tử đường Rafinoza.

Từ hai loại nấm men trên ta thấy nấm men chìm có nhiều đặc tính ưu việt hơnnấm men nổi Vậy trong công nghiệp sản xuất bia chúng ta chọn chủng nấm

men Saccharomyces carlbergensis

II CHỌN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

Sơ đồ công nghệ sản xuất bia

menNhân giống

Lên men phụLọc trongBổ sung CO2

Chiết chaiThanh trùng

Dán nhãnXếp kétMen sữa

Xử lýMaltNghiền

Hồ hoá

Rửa bãBãNghiềnĐường hoá

Lọc dịch đường

BãNấu hoa

Malt lót 10%

II.1 Máy nghiền nguyên liệu

II.1.1 Nghiền malt

- Mục đích của quá trình nghiền malt là đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh đểtăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào nội nhũnhanh hơn và triệt để hơn.

Hạt được nghiền càng nhỏ thì càng tạo điều kiện tốt cho các enzim phát huyhiệu lực, tuy nhiên nếu nghiền nhỏ cả vỏ malt thì một số thành phần của vỏ sẽhoà tan vào dịch đường lam cho bia có vị đắng và chát khó chịu, mặt khác nócòn ảnh hưởng tới quá trình lọc dịch đường, các cấu tử của vỏ trấu có khíchthước quá bé thì khả năng lọc kém hơn, các mương dẫn bị tắc, kết quả dẫnđến là hiệu quả của quá trình lọc kém Vậy xu thế trong quá trình nghiền lànội nhũ càng nhỏ càng tốt, còn lớp vỏ càng bảo toàn nguyên vẹn bao nhiêu thìcàng tốt bấy nhiêu.

Có 3 phương pháp nghiền malt:

+ Nghiền khô: Malt được đưa vào nghiền trực tiếp Ưu điểm: Tiến hành đơn giản, tiết kiệm vốn đầu tư.

Nhược: vỏ malt nát không tốt cho vị của bia và quá trình lọc trong dịchđường.

+ Nghiền ẩm: Malt trước khi nghiền được phun ẩm bổ sung bằng nước nóng.Ưu điểm: vỏ malt được bảo toàn phần nào trạng thái nên bảo đảm được chấtlượng bia.

Nhược điểm: Tiến hành phức tạp hơn so với nghiền khô, vốn đầu tư cao hơn.+Nghiền ướt: Malt được nghiền cùng với nước theo tỷ lệ phối trộn nhất định (thường phối trộn theo tỷ lệ đưa vào đường hoá).

Ưu điểm: lớp vỏ đã được hút nước sẽ trở nên rất dai vì vậy chế độ nghiền nàyvỏ trấu gần như được giữ nguyên vẹn.

Nhược điểm: Đòi hỏi máy móc phức tạp, kỹ thuật cao, vốn đầu tư.

Từ những ưu, nhược điểm của các phương pháp em chọn nghiền ướt phù hợpvới yêu cầu trong công nghệ sản xuất bia.

II.1.2 Nghiền gạo

Gạo có đăc điểm là cấu trúc tinh bột của chúng còn rất cứng, ở trạng tháinhư vậy chúng rất khó bị thuỷ phân Để đạt được mục tiêu cuối cùng là chích

ly được nhiều nhất chất hoà tan từ nguyên liệu, biện pháp hữu hiệu nhất làchúng phải được nghiền nhỏ mịn, sau đó phải xử lý ở nhiệt độ cao, làm chotinh bột chín thì quá trình thuỷ phân sau đó mới triệt để Có 2 loại máy nghiềnlà máy nghiền trục và máy nghiền búa Nhưng chúng ta chọn máy nghiền búa,vì máy nghiền búa nghiền nguyên liệu cho độ mịn tốt hơn máy nghiền trục.

II.2 Nấu và đường hoá nguyên liệu

Các phương pháp đường hoá nguyên liệu: có 3 phương pháp- Phương pháp đường hoá phân đoạn

Phương pháp này bột malt được trộn lẫn với nước ở thiết bị phối trộn Sau đóbơm một phần dịch đặc ở đáy thiết bị phối trộn sang thiết bị đường hoá Phầnnày bao gồm chủ yếu là các cấu tử thuộc pha rắn và được gọi đoạn nhất Đoạnnhất này sẽ được đường hoá qua các giai đoạn nhiệt độ thích hợp và cuốicùng là đun sôi, sau thời gian sôi cần thiết để bột chín, khối cháo của đoạnnhất được bơm quay trở về nồi phối trộn Khi đó nhiệt độ của toàn khối cháosẽ tăng lên.

Bơm tiếp một phần bã kết lắng ở nồi phối trộn sang nồi đường hoá Phần cháođặc bơm sang la đoạn nhì Đoạn nhì này sẽ được đường hoá tương tư nhưđoạn nhất.

Phương pháp đường hoá phân đoạn này căn cứ vào số phân đoạn thực hiệntrong quá trình đường hoá người ta có : Phương pháp đường hoá nhất phânđoạn, nhị phân đoạn, tam phân đoạn.

Ưu điểm của phương pháp đường hoá phân đoạn: Hiệu suất đường hoá cao.Nhược điểm: Tốn vốn đầu tư thiết bị, tốn thời gian, tốn năng lượng, hơn nữachỉ sử dụng phương pháp này khi nguyên liệu toàn là malt.

- Phương pháp đường hoá toàn khối

Sử dụng phương pháp này, toàn bộ khối dịch bột được đường hoá bằng cáchnâng dần nhiệt độ tư khoảng 400C đến 780C qua các giai đoạn nhiệt độ thíchhợp cho các enzim hoạt động trong quá trình đường hoá rồi sau đó đem đi lọcbã.

Hoặc sau khi phối trộn với nước, thì khối dịch có nhiệt độ 720C – 730C, cảkhối cháo để yên cho nhiệt độ giảm dần đến khi đường hoá kết thúc thì đemlọc.

Ưu điểm: tốn ít thời gian, ít năng lượng, thiết bị gọn nhẹ.

Nhược điểm: hiệu suất đường hoá không cao, độ bền của bia thấp, và phươngpháp này cũng chỉ áp dụng cho nguyên liệu toàn bộ là malt.

- Trên cơ sở phương pháp phân đoạn, khi sử dụng nguyên liệu thay thế nướcta có phương pháp đun riêng phần nguyên liệu

II.3 Lọc bã malt

Sau khi đường hoá kết thúc, thành phần cơ học của cháo malt bao gồm 2 hợpphần: pha rắn và pha lỏng Thành phần của pha rắn bao gồm các cấu tử khônghoà tan của bột nghiền ( cám, tinh bột chưa thuỷ phân, vỏ trấu, các thành phầnli ti khác ) Pha lỏng bao gồm nước và các hợp chất thấp phân tử được tríchly từ malt, gạo, hoà tan vào trong đó Pha rắn được gọi là bã malt, pha lỏngđược gọi là dịch đường.

Mục đích của quá trình lọc bã malt là tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tụccác bước tiếp theo của tiến trình công nghệ Còn pha rắn không cần cho tiếntrình công nghệ phải loại bỏ.

Có 2 thiết bị hay dùng trong lọc trong dịch đường- Máy lọc khung bản

Gồm một dãy các khung và bản cùng kích thước xếp liền nhau, giữa khung vàbản có căng vải lọc.

Nguyên tắc làm việc: Cháo malt dưới tác dụng của áp lực bơm được đưa vàokhoảng rỗng của khung, phần dịch sẽ chui qua lớp vải lọc sang các rãnh củabản rồi ra ngoài, phần bã malt sẽ được giữ lại thành lớp bã trong khung.

Ưu điểm: bề mặt lọc trên 1 đơn vị diên tích sản xuất lớn, tốc độ lọc nhanh dohiệu số áp suất lớn.

Nhược điểm: dịch đường tiếp xúc nhiều với oxy, hao phí lao động cơ bắpnhiều, không cơ giới hoá được.

- Thiết bị lọc đáy bằng

Là một thùng hình trụ chế tạo bằng thép không gỉ có 2 đáy: đáy thật và đáygiả cách nhau khoảng 10 – 15 cm Đáy giả bao gồm nhiều mảnh ghép thườngcó hình rẻ quạt Và có hệ thống lưỡi dao để cạo và đảo lớp bã lọc.

Nguyên tắc lọc ở đây là sử dụng sự chênh lệch áp suất ở phía trên và phíadưới màng lọc, dịch đường sẽ tự chảy qua lớp lọc để ra ngoài Màng lọc ở đây

được tạo ra là sự kết lắng bã malt.

Ưu điểm: Thiết bị lọc kín nên dịch đường không bị tiếp xúc nhiều với vớioxy, việc vệ sinh dễ dàng, có thể cơ giới hoá.

Nhược điểm: Thời gian lọc kéo dài, diện tích sản xuất lớn, khó tăng năngsuất.

Từ những ưu, nhược điểm của 2 thiết bị lọc ta chọn thiết bị lọc đáy bằng, nhưvậy chất lượng dịch đường của ta sẽ tốt hơn.

II.4 Nấu dịch đường với hoa houblon

Sử dụng thiết bị nấu hoa dạng trao đổi nhiệt gián tiếp bằng hệ thống ốngchùm trung tâm Tác nhân là hơi nước bão hòa.

Ưu điểm: khả năng trao đổi nhiệt lớn cho toàn bộ khối dịch, không cần sửdụng cánh khuấy.

Nhược điểm: Khó vệ sinh hệ thống ống chùm sau mỗi mẻ nấu.

II.5 Lên men bia

Lên men bia là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblonhoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống củachúng.

Có 2 phương pháp lên men là lên men hiện đại và lên men cổ điển

- lên men cổ điển: có đặc điểm chính là hai quá trình lên men chính và lênmen phụ tiến hành trong các thiết bị riêng biệt.

Ưu điểm: Phương pháp lên men cổ điển cho sản phẩm có chất lượng cao.Nhược điểm: Tốn diện tích mặt bằng, làm lạnh toàn bộ mặt bằng lên mennên hệ thống làm lạnh lớn, tốn chi phí đầu tư, thời gian lên men dài, việcchuyển dịch lên men từ khu lên men chính sang khu lên men phụ sẽ gâytổn thất và dễ nhiễm tạp.

- Lên men gia tốc: Với phương pháp này quá trình lên men chính và lênmen phụ được tiến hành trong cùng một thiết bị hình trụ, đáy côn, có hệthống áo lạnh bên ngoài để điều chỉnh nhiệt độ của quá trình lên menvàcó thể làm lạnh cục bộ.

Ưu điểm: Thời gian lên men nhanh, thiết bị lên men gọn, không tốn thiếtbị, không tốn lạnh như lên men cổ điển, không tốn diện tích mặt bằng phân

xưởng, có thể đặt ở ngoài trời, ít bị nhiễm tạp.

Nhược điểm: Thời gian lên men nhanh làm giảm chất lượng bia, chấtlượng của sản phẩm chỉ có thể tiệm cận với sản phẩm từ phương pháp lênmen cổ điển.

Vậy từ hai phương pháp lên men trên ta thấy phương pháp lên men gia tốccho ta năng suất và hiệu suất cao hơn, tốn ít chi phí về lao động, thiết bị,năng lượng mà chất lượng bia vẫn đảm bảo được, không khác xa nhiềuso với lên men cổ điển Vậy ta chọn phương pháp lên men hiện đại Vớinấm men chìm như ta đã chọn chủng ở trên.Và phương thức lên men giánđoạn vì thiết bị đơn giản dễ chế tạo, khi bị nhiễm thì dễ xử lý

III THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆIII.1 Nghiền nguyên liệu

III.1.1 Nghiền malt

Malt được chứa trong các bao polyetylen khối lượng 50kg được đưa đến vàđổ vào phễu chứa malt chưa nghiền, từ đây malt sẽ được gầu tải vận chuyểnlên phễu

có đặt cân điện tử định lượng để cân malt, khi lượng malt đã đủ theo địnhlượng ban đầu thì việc vận chuyển malt lên phễu này được dừng lại và lúc nàymalt từ phễu này chuyển vào phễu chứa malt của máy nghiền bằng gầu tải,malt trước khi vào nghiền sẽ được phối trộn với nước ở 450C theo tỷ lệ malt :nước là 1 : 5

Sau khi nghiền dịch malt sẽ được bơm pittong bơm vào nồi đường hoá.

III.1.2 Nghiền gạo

Tương tự như malt, gạo được chứa trong các bao polyetylen khối lượng 50kg,gạo sẽ được đổ vào phễu chứa gạo chưa nghiền từ đây gạo sẽ được gầu tảichuyển vào phễu chứa gạo chưa nghiền của máy nghiền và đi vào máynghiền Sau khi nghiền, bột gạo được chứa ở phễu chứa gạo đã nghiền và từđây bột gạo được gầu tải chuyển lên phễu có đặt cân điện tử định lượng đểcân lượng bột gạo cần thiết cho mẻ nấu Và để vận chuyển bột gạo vào nồinấu ta dùng vít tải.

III.2 Quá trình hồ hoá

Trước khi tiến hành hồ hoá thì tiến hành vệ sinh nồi nấu bằng nước nóng Sauđó mới đưa bột gạo đã được hoà trộn với nước 450C theo tỷ lệ bột gạo : nướclà 1 :5 đồng thời bật cánh khuấy cho toàn bộ lượng bột hoà tan đều vào nướcvà trong quá trình hồ hoá không bị vón hoặc cháy két, đồng thời tăng cườngquá trình truyền nhiệt Trong nồi hồ hoá bổ sung thêm 1 lượng malt chiếm10% nguyên liệu thay thế, việc bổ sung malt lót để nhờ hoạt động của hệenzim có trong malt thuỷ phân 1 phần tinh bột làm loãng dịch hồ hoá, giảmđộ nhớt của cháo gạo Ngoài ra trong nồi hồ hoá ta còn cho thêm enzimTermamyl và CaSO4, hạ pH của dịch xuống 6 – 6,5 bằng cách bổ sung axitH3PO4 Ta giữ nhiệt độ 450C trong 10 phút, đây là nhiệt độ thích hợp chonhóm proteaza hoạt động Sau đó mở van cấp hơi để hơi để nâng nhiệt độ củakhối dịch lên 900C, thời gian nâng 10C/1phút, giữ ở nhiệt độ 900C trong20phút Ta để ở nhiệt độ 900C là vì nhiệt độ hồ hoá của gạo là 860C còn nhiệtđể enzim Termamyl thichs hợp hoạt động là 940C nên 900C là mức giữa.Sauđó nâng nhiệt độ đến 1000C để đun sôi khối dịch trong 30 phút để tinh bộtchín hoàn toàn tạo điều kiện cho quá trình đường hoá tiếp theo được dễ dàng.Khi cháo chín thì ngừng cấp hơi rồi bơm sang nồi đường hoá.

III.3 Quá trình đường hoá

Mục đích của quá trình đường hoá: tạo điều kiện về nhiệt độ và pH của môitrường thích hợp để hệ enzim có trong malt và enzim bổ sung phân cắtprotein, amyloza, dextrin bậc cao thành các hợp chất hoà tan vào nước trởthành chất chiết của dịch đường.

Cách tiến hành:

Trong thời gian nấu cháo, tính toán thời điểm nghiền malt để sao cho khinghiền xong, chuyển malt vào nồi đường hoáđược 20 phút thì cháo sôi được30 phút Khi bơm dịch malt vào nồi hồ hoá xong thì bổ sung H3PO4 để hạ pHcủa nồi đường hoá xuống 5,3 – 5,4 đây là pH thích hợp cho quá trình thuỷphân.

Sau khi malt có thời gian ngâm ủ được 20 phút, bơm dịch cháo từ nồi hồ hoásang sao cho nhiệt độ trong nồi đường hoá lúc này khoảng 520C – 530C và

duy trì ở nhiệt độ này 20 phút Đây là nhiệt độ thích hợp cho enzim proteazahoạt động mạnh nhất nhằm thuỷ phân protein thành các axit amin, các hợpchất thấp phân tử, những thành phần này trong quá trình công nghệ sẽ gópphần tạo melanoit, tạo bọt và giữ bọt cho bia làm cho bia có hương vị đậm đàmàu sắc đặc trưng, ngoài ra nó còn là nguồn dinh dưỡng cho nấm men hoạtđộng.

Sau đó cấp hơi để nâng nhiệt độ toàn bộ khối dịch lên 63  64oC, giữ ở nhiệtđộ này 40 phút, nhiệt độ này thích hợp cho enzim β- amylaza hoạt động thuỷphân tinh bột thành maltoza và dextrin phân tử lượng lớn Sau đó tiếp tục cấphơi nâng nhiệt độ khối dịch lên 73oC, giữ ở nhiệt độ này đến khi dường hoáxong (để biết quá trình đường hoá đã kết thúc chưa dùng phương pháp thửmàu bằng iôt, khi dịch đem thử không làm đổi màu iôt thì quá trình đườnghoá kết thúc), ở 73oC là nhiệt độ thích hợp cho enzim α – amylaza hoạt động,α – amylaza sẽ phân cắt tinh bột và các dextrin cao phân tử thành glucoza,dextrin thấp phân tử… Cuối cùng sau khi đường hoá xong, nâng nhiệt độ khốidịch lên 78oC rồi bơm đi lọc

III.4 Lọc dịch đường

Mục đích của quá trình lọc dịch đường là: Hỗn hợp sau đường hoá bao gồm 2pha rắn lỏng Pha lỏng bao gồm nước và các chất hoà tan trong nó: các loạiđường, các hợp chất chứa Nitơ thấp phân tử, các dextrin bậc thấp, các chất vôcơ Pha lỏng này sẽ đi tiếp qui trình công nghệ để tạo ra bia Pha rắn bao gồm:vỏ trấu, cám, tinh bột chưa thuỷ phân, những hạt li ti khác không cần thiết chotiến trình công nghệ cần loại bỏ.Vậy quá trình lọc bã malt là tách pha rắn khỏihỗn hợp để thu nhận dịch đường có thaqnhf phần chưa ổn định để đi tiếp cácbước của tiến trình công nghệ.

Tiến hành quá trình lọc:

Trước khi bơm dịch đường sang nồi lọc thì thiết bị lọc phải được rửa sạchbằng nước sôi Sau đó bơm nước 800C vào thùng ngập đáy giả khoảng 3 5cm Hạ dao cào xuống mức thấp nhất, bơm cháo malt vào nồi lọc, cho hệthống dao cào quay với tốc độ 15  25 vòng/phút để giàn đều bã lên mặt đáygiả Khi bơm hết cháo vào nồi thì dừng quay hệ thống dao cào và nâng chúnglên ở vị trí cao nhất Để yên khối cháo 10  15 phút, phần bã cháo hình thành

lớp lọc: lớp 1 là vỏ trấu lớn, lớp 2 là vỏ trấu cộng tấm, lớp 3 là cặn mịn Saukhi hình thành lớp lọc mở van xả dịch, trong khoảng 10  15 phút đầu dịchchạy ra còn đục ta đem bơm hồi lưu về thùng lọc Khi dịch đường thoát ra đạtđộ trong cần thiết thì bơm sang nồi hoa houblon.

Trong thời gian đầu tốc độ lọc rất nhanh, nhưng khi các mương mao dẫn đã bịlấp bởi các cặn nhỏ li ti thì tốc độ lọc giảm hẳn Trong Trường hợp như vậy tahạ thấp dao cào xuống ở mức thấp nhất cho quay 1  2 vòng rồi sau đó lạitiếp tục lọc

Bơm dịch đường ra ngoài đến khi dịch đường còn sấp mặt bã thì ngừng bơmdịch và chuyển sang quá trình rửa bã để tránh hiện tượng bọt khí xâm nhậpvào bã Tiến hành rửa 3 lần

Hạ dao cào xuống mức thấp nhất, cho nước rửa bã ở nhiệt độ 800C cho daocào quay để làm lại lớp lọc Sau đó dừng quay và cho lên ở vị trí cao nhất đểyên khối bã trong 10  15 phút, và tiến hành lọc, quá trình lọc như ban đầu.Khi kết thúc quá trình rửa bã thì hàm lượng chất hoà tan trong dịch rửa khôngquá 0,8% khối lượng, khi đó mở van xả bã, hạ dao cào xuống mức thấp nhấtvà hạ dao gạt bã xuống sát đáy giả và cho quay để đẩy bã ra ngoài.

III.5 Nấu dịch đường với hoa houblon

Mục đích của quá trình :

- Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa Nitơvà các thành phần khác của hoa vào dịch đường để tạo cho bia có hươngvị đặc trưng.

- Polyphenol, chất đắng phản ứng với đạm khả kết tạo thành phức chấtmàng nhày kết lắng kéo theo các phần tử li ti khác của dịch đường kếttủa làm cho dịch đường trong và tăng độ bền keo của bia.

- Tạo melanoid: cải thiện tính chất cảm quan của dịch đường, tăng độmàu của dịch đường.

- Polyphenol, chất đắng là những chất có sức căng bề mặt lớn, chúngtham gia vào quá trình tạo bọt và giữ bọt cho bia.

- Quá trình đun hoa đưa dịch đường đến nồng độ cần thiết.

- Quá trình đun hoa còn mang lại mang lại những khả năng thanh trùngdịch đường tiêu diệt các vi sinh vật tạp nhiễm.

Cách tiến hành:

Dịch đường sau khi lọc được bơm vào thùng đun hoa thì tiến hành mở vanxả cấp hơi để nhiệt độ của dịch đường không hạ xuống dưới 700C Lúc đầulượng dịch còn ít nên ta mở van bé để đảm bảo dịch đường luôn đạt trên700C khi lượng dịch tăng dần thì lượng hơi cấp vào cũng mạnh dần lên.Sau khi quá trình rửa bã kết thúc thì tiến hành đun sôI dịch đường và đồngthời nạp 1/3 hoa Sau tiếp tục đun sôI dịch đường khoảng 60 phút thì nạp1/3 hoa và đun sôI 30 phút và sau đó cho tiếp 1/3 hoa đun sôI 15 phút thìkết thúc quá trình đun hoa.

III.6 Lắng trong dịch đường

Mục đích: Quá trình lắng là làm nguội sơ bộ dịch đường và lắng phần củadịch đường houblon hoá.

Cách tiến hành: Dịch đường sau đun hoa, được bơm vào thùng theophương pháp tiếp tuyến tạo thành dòng xoáy vào tâm thùng và lắng xuốngđáy thùng

Sau khoảng 30 phút khi cặn đã bị nén chặt xuống đáy và nhiệt độ của dịchđường hạ xuống khoảng 80oC thì dịch được đưa đi làm lạnh nhanh, còn cặnlắng bị nén chặt ở đáy thùng được dội nước và cho xả ra ngoài.

III.7 Làm lạnh nhanh

Sau khi lắng dịch đường, ta phải dưa về nhiệt độ thích hợp cho quá trìnhlên men Làm lạnh nhanh còn tránh vi sinh vật nhiễm vào dịch đường lênmen và tách cặn min.

dịch đường được làm lạnh nhanh bằng máy lạnh nhanh kiểu tấm bản cócấu tạo là những tấm bản gấp sóng Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 taiở 4 góc Trên mỗi tai đục một lỗ tròn Với cấu tạo của từng bản như vậykhi lắp chúng lên khung chúng sẽ tạo thành 4 mương dẫn, từng mương dẫnngười ta sẽ cho dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, tác nhânlạnh vào máy, tác nhân lạnh ra khỏi máy tác nhân lạnh và dịch đường đingược chiều nhau Ta sử dụng tác nhân lạnh là nước 2oC Dịch đường saulạnh nhanh có nhiệt độ là 10oC

III.8 Sục khí và cấp nấm men

Mục đích: Hòa trộn nấm men với dịch đường đồng thời cấp thêm một

lượng O2 để nấm men có thể sinh trưởng, phát triển trong quá trình lên men.Quá trình cấp nấm men và sục khí diễn ra như sau:

- Dịch đường sau khi qua thiết bị lạnh nhanh đã có nhiệt độ thích hợpcho quá trình lên men chính (1215oC) được bơm qua thiết bị sụckhí Không khí từ xưởng khí nén được đưa qua một hệ thống lọc khíđể loại bỏ tạp chất và được xé nhỏ thành nhiều dòng khí vào hòa trộnvới dịch đường Lượng khí sục khoảng 15 lít không khí/phút, thờigian sục 4050 phút, đảm bảo hàm lượng O2 hòa tan trong dịchkhoảng 6 mg/lít.

- Nấm men được nuôi trong thùng nhân men giống cấp 1, cấp 2 hoặcthùng thu hồi men sữa Dịch đường sau khi sục khí sẽ hòa trộn vớidịch nấm men trên đường ống bơm tới các tank lên men Lượng nấmmen hòa trộn cỡ khoảng 10% thể tích so với tổng lượng dịch đườngđưa đi lên men.

III.9 Nhân giống nấm men

Men giống sử dụng thuộc chủng nấm men chìm Saccharomycescarlsbergensis Men giống sử dụng có thể nhân từ chủng thuần khiết hoặc tái

sử dụng men sữa.

• Nhân giống từ chủng thuần khiết:

Quá trình này tiến hành theo hai giai đoạn: giai đoạn nhân trong phòngthí nghiệm và giai đoạn nhân trong điều kiện sản xuất Lượng men giống sửdụng chiếm khoảng 10% so với lượng dịch đường đem đi lên men.

- Nhân trong phòng thí nghiệm: cấy chuyển liên tiếp từ ống thạch

nghiêng  ống 10ml  bình tam giác 100ml  bình 1 lít  bình 10 lít Môitrường nhân giống thường là dịch chiết từ malt, với môi trường 10 lít có thểlấy từ dịch đường hóa.

- Nhân trong điều kiện sản xuất: môi trường nhân giống lấy trực tiếp từ

dịch đường hóa Có thể tiến hành sục khí vô trùng trong quá trình nhân.

• Tái sử dụng men sữa:

Sau khi lên men chính, người ta tiến hành tháo sữa men Thông thường,cứ 1000 lít dịch đường cho khoảng 20 lít dịch sinh khối nấm men sệt, độ ẩm

8588% Dịch này được chia thành 3 lớp: lớp dưới cùng là lớp cặn bẩn vàlớp trên cùng là lớp tế bào chết thường dùng làm thức ăn gia súc, chỉ có lớpgiữa có màu trắng ngà là nấm men sạch, có thể tái sử dụng Số lần tái sử dụngmen sữa khoảng 57 lần, tùy thuộc chất lượng nấm men.

- Rửa men: Dịch bã men thu được sau lên men chính được lọc và rửa

nhiều lần bằng nước vô trùng ở 12oC để loại bỏ cặn bẩn và xác nấm mencho tới khi đạt yêu cầu Sữa men sạch được kiểm tra để xác định chất lượng,hoạt lực, sau đó bảo quản trong nước lạnh ở nhiệt độ 0oC.

- Hoạt hóa: Trước khi sử dụng, để nấm men phát triển tốt cần phải tiến

hành hoạt hóa giống bằng cách: nuôi cấy nấm men trong dịch đường mới vớitỷ lệ dịch đường : men sữa bằng 4 : 1, sục không khí vô trùng vào dịch, đồngthời tăng dần nhiệt độ tới gần bằng nhiệt độ lên men Khi có nhiều tế bào pháttriển và độ cồn đạt 0,3% thì kết thúc quá trình hoạt hóa.

III.10 Lên men

Quá trình lên men chia làm 2 giai đoạn: lên men chính và lên men phụ.

a Lên men chính

Mục đích: Chuyển đường trong dịch đã được houblon hóa thành rượu,

CO2, glyxerin, rượu bậc cao, axit hữu cơ, este dưới tác dụng của nấm men Quá trình lên men chính diễn ra như sau:

- Bơm dịch đường đã được cấp O2, hòa trộn với nấm men và làm lạnhtới nhiệt độ 1012oC vào thùng lên men

- Trong những ngày đầu, do nấm men hô hấp phát triển sinh khối, nhiệtđộ dịch lên men có thể lên tới 1415oC Do đó, cần hạ nhiệt độxuống khoảng 1012oC bằng cách mở các van cấp lạnh và duy trì ởnhiệt độ này

- Trong quá trình lên men chính, CO2 luôn được tạo thành Do đó, phảitiến hành thu hồi để đảm bảo áp suất trong thùng lên men luôn giữ ởkhoảng 0,70,8 kg/cm2.

- Thời gian lên men chính khoảng 57 ngày, tới khi khoảng 2/3 lượngchất khô của dịch đường được tiêu thụ Kết thúc quá trình lên menchính, hạ nhiệt độ xuống khoảng 5oC rồi tiến hành tách sữa men Sauđó, hạ tiếp nhiệt độ xuống 2oC, chỉnh áp suất khoảng 1 kg/cm2 rồi tiến

hành lên men phụ.

b Lên men phụ

Mục đích: ổn định các thành phần của bia, tăng độ bền keo của bia,

hình thành các sản phẩm phụ tạo hương vị hài hòa cho bia, tạo bọt, ức chế visinh vật có hại phát triển

Quá trình lên men phụ diễn ra như sau:

- Điều chỉnh nhiệt độ khoảng 02oC, áp suất khoảng 1 kg/cm2 Duy trìnhiệt độ và áp suất trong suốt quá trình lên men phụ, cấp lạnh hoặcthu hồi CO2 khi cần thiết.

- Thời gian lên men phụ khoảng 1020 ngày Nói chung, thời gian lênmen phụ và tàng trữ càng dài chất lượng bia càng tốt, nhưng khôngquá 120 ngày.

III.11 Lọc bia

Mục đích: Bia sau khi lên men đã được làm trong tự nhiên (nhờ quá

trình lắng khi lên men phụ) nhưng chưa đạt mức độ cần thiết Do đó, cần phảilọc tiếp để loại bỏ hoàn toàn cặn, kết tủa , tăng độ bền của bia, tăng giá trịcảm quan, ổn định các thành phần cơ học

Quá trình lọc gồm 2 giai đoạn: giai đoạn tạo màng lọc và giai đoạn lọc - Giai đoạn tạo màng lọc: hòa bột diatomit vào cùng một lượng bia (tỷlệ bột : bia = 1 : 8) trong thùng khuấy rồi bơm vào thiết bị lọc để tạomàng lọc Bơm tuần hoàn lượng bia này cho tới khi bia ra có độ trongcần thiết thì khóa van thùng chứa bột trợ lọc.

- Giai đoạn lọc: bơm bia vào để tiến hành lọc Trong quá trình lọc, cầnliên tục bổ sung bột trợ lọc bằng bơm định mức Ngoài ra, có thể bổsung các chất chống keo tụ, chất kết tủa protit còn sót

- Bia sau lọc được bơm sang các tank chứa bia trong để ổn định và bãohòa CO2.

Mục đích: Tăng chất lượng cảm quan của bia, chống oxy hóa, chống

kết lắng, tăng thời gian bảo quản bia, ổn định các thành phần trong bia Quá trình tàng trữ, ổn định bia và bão hòa CO2 diễn ra như sau:

- Bơm một lượng CO2 vào trước để đẩy hết không khí có trong tank rangoài, tránh không để bia bị oxy hóa do tiếp xúc với O2 Sau đó, bơmbia đã lọc vào tank từ dưới lên.

- Khi đã bơm hết bia, tiến hành bão hòa CO2 cho tới khi hàm lượngCO2 trong bia đạt 4,55 g/lít

- Trong quá trình tàng trữ bia, duy trì áp suất trong tank ở 1,8 kg/cm2

và thu hồi CO2 khi cần thiết.

III.13 Hoàn thiện sản phẩm

Bia chai

Bia sau một thời gian tàng trữ được bơm sang phân xưởng chiết chai đểnạp vào các chai Hệ thống chiết chai gồm một số công đoạn chính sau:

• Rửa chai: chai được ngâm trong nước nóng trước, kế tiếp được rửa

bằng xút nóng, sau đó qua giàn phun nước, hệ thống thổi khí làm khô rồi đivào bộ phận soi chai.

• Chiết chai: quá trình chiết chai cũng tuân theo nguyên tắc chiết đẳng

áp Sau khi chiết, bia được đưa sang máy dập nút rồi chuyển sang hệ thốngthanh trùng.

• Thanh trùng: mục đích của quá trình này là nhằm diệt nấm men còn

sót để nâng cao độ bền sinh học của bia.

- Thiết bị thanh trùng thường có nhiều khoang, mỗi khoang phun nướcnóng ở một nhiệt độ khác nhau (34oC  40oC  62oC  65oC 40oC  34oC ).

- Nhiệt độ tối đa để thanh trùng khoảng 65oC Quá trình thanh trùngcần đảm bảo nhiệt độ của chai đi vào và đi ra khỏi thiết bị là bằngnhau, đồng thời không quá chênh lệch so với nhiệt độ môi trường.Bia sau thanh trùng sẽ theo băng tải vào bộ phận dán nhãn, sau đó đượcxếp vào két và xếp vào kho hoặc đưa ngay đến các nơi tiêu thụ.

• Các chỉ tiêu cảm quan:

- Độ bọt : khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc luôncó các bọt khí li ti nổi dần lên bề mặt Chiều cao lớp bọt > 2cm, thờigian hết bọt > 2 phút.

- Mùi và vị : bia phải có vị đắng đặc trưng, hương thơm nhẹ, không quánhạt, không có vị lạ.

- Màu sắc và độ trong : bia có màu vàng sáng đặc trưng, trong suốt,không được có cặn bẩn.

• Các chỉ tiêu hóa học:

- Độ cồn: 4,6  0,2.- Độ đường sót: 12%.

- Hàm lượng CO2: 4,55 g/lít.- Hàm lượng diaxetyl:  0,2 mg/lít.- Chất khoáng: 0,140,38%.

- Đạm tổng: 3,55 g/lít- Este: 1550 mg/lít.- Aldehit: 1015 mg/lít.

PHẦN III: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM

A Kế hoạch sản xuất của nhà máy

Giả thiết 1 năm nhà máy sản xuất 300 ngày, những ngày còn lại là thờigian nghỉ để sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị, máy móc và vệ sinh nhà xưởng

Mỗi năm chia ra là 4 quý, mỗi quí 3 tháng, mỗi tháng sản xuất 25 ngày,mỗi ngày sản xuất 4 mẻ Bia sản xuất quanh năm nhưng sản lượng bia nhiềuhay ít phụ thuộc vào thời tiết trong năm: mùa nóng hay mùa lạnh

Năng suất: 20 triệu lít / năm

Sản phẩm : Bia chai từ dịch đường 11.70BxLựa chọn phương án sản xuất:

- Dùng 1 dây truyền làm việc trong phân xưởng nấu.

- Sau 4 mẻ nấu của mỗi ngày đem lên men một lần vào một thùng lênmen.

Tính toán cân bằng vật liệu và kích thước thiết bị theo hai quý II và III là hai quý có sản lượng cao nhất.

Mỗi quý có 3 tháng, vậy sản lượng một tháng là:6 106 : 3 = 2 x 106 lít/tháng

Năng suất một ngày:

2 x 106 : 25 = 80000 lít / ngàyNhà máy sản xuất một ngày 4 mẻ

Năng suất một mẻ là : 80000 : 4 = 20000 lít / mẻ

Các chỉ số yêu cầu đối vái nguyên liệu chính cho sản xuất bia là:

- Malt có độ ẩm W = 7%, hiệu suất hoà tan là 75% so với chất khô.

- Gạo có độ ẩm W = 14%, hiệu suất hoà tan là 85% so với chất khô.

- Tỷ lệ nguyên liệu: malt là 75%, gạo là 25%.Tổn thất khi nghiền cả malt và gạo là 0.5%.

B Cân bằng sản phẩm cho 1000l bia chai

9 Tính khối lượng malt & gạo:

- M là khối lượng malt cần dùng, lượng chất chiết có trong malt là:M x 0,995 x 0,93 x 0,75 = 0,694 M (kg)

- Lượng gạo cần thiết là: M/3 (kg)- Lượng chất chiết thu được từ gạo là:M/3 x 0,995 x 0,86 x 0,85 = 0,242 M (kg)

Tổng lượng chất chiết là: 0,694M + 0,242M = 139,8 (kg) lượng malt là: M = 149,36 (kg)

11 Tính lượng bã malt và gạo:

Tổng lượng chât khô của malt và gạo:

149,36 x 0,995 x 0,93 + 49,79 x 0,995 x 0,84 = 179,82 (kg)

- Ta có: tổng lượng bã khô: 179,82 – 139,8 = 40,02 (kg)

+ Bã ẩm thuỷ phần 80% nên lượng bã ẩm là: 40,02 : 0,2 = 200,1(kg)+ Lượng nước trong bã: 200,1 – 40,02 = 160,08 (kg) tương đương160,08l

12 Tính lượng nước nấu và rửa bã.

Nồi hồ hoá: lượng malt lót 10% so với lượng gạo Nguyên liệu/ nước = 1/5→Nước cho vào: (49,79 x 0,995) x (1 + 0,1) x 5 = 272,5 (lít)

- Nước có sãn trong gạo và 10% malt lót:

49,79 x 0,995 x 0.14 + 49,79 x 0,995 x 0,1 x 0,07 = 7,3 kg tương đương 7,3l- Tổng lượng dịch hồ hoá:

(49,79 x 0,995 + 49,79 x 0,995 x 0,1) x 6 = 326,97 kg- Sau đun bay hơi 5% nên dịch sau đun có khối lượng:326,97 x (1 – 0,05) = 310,6 kg

Nồi đường hoá: malt/ nước = 1/4.- Nước thêm vào:

(149,36 x 0,995 – 49,79 x 0,995 x 0,1) x 4 = 574,64 lít- Nước có sẵn:

(149,36 x 0,995 – 49,79 x 0,995 x 0,1) x 0,07 = 10,06kg tương đương 10,06l- Tổng lượng dịch đem đường hoá:

310,6 + (149,36 x 0,995 – 49,79 x 0,995 x 0,1) x 5 = 1028,9 kg

- Sau đường hoá bay hơi 4%, vây tổng lượng dịch sau đường hoá: 1028,9 x 0,96 = 987,74 kg

Lượng nước trong dịch trước khi lọc:

987,74 – 179,82 = 807,92 kg tương đương 807,92l

Lượng nước trong dịch sau đun hoa: 1170,7 x (1 – 0,12) = 1030,2 kg

Trong quá trình đun hoa, lượng nước bay hơi 10% so với tổng lượng dịchtrước khi đun Lượng nước trong dịch trước đun hoa:

1030,2 + 1170,7 x 0,1 = 1147,27 kg tương đương 1147,27l

- Vnước rửa bã + Vnước trong dịch trước lọc = Vnước trong bã + Vnước trong dịch nấu hoa

 Vnước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch nấu hoa - Vnước trong dịch trước lọc



suất lên men là 70%, khối lượng CO2 thoát ra là:)

567.

bảng tóm tắt cân bằng sản phẩm bia chai

Vậy chọn cân có mã cân là 2000kgCân hoa dùng cân đĩa có mã cân là 10kg

IV.1.2.Chọn máy nghiền malt

Là loại máy nghiền malt ướt gồm 2 cặp trục Malt được gầu tải vận chuyểnlên cân sau đó lại tiếp tục vận chuyển sang nghiền, trong quá trình nghiền cóphun nước → sữa malt Thiết bị có hai silo, 1để chứa khi cân,1 để chứa trướckhi nghiền.

Chọn máy năng suất nghiền 3 tấn/giờ, được nhập khẩu từ CHLB Đức.

IV.1.3 Chọn máy nghiền gạo

Là máy ngiền búa, chọn máy dựa trên năng suất nghiền của máy

Lượng gạo cần nghiền trong mỗi ngày là: 3983,2kg, nghiền khô cho cả ngàysản xuất.

Chọn máy nghiền có công suất 1000kg/h.

IV.1.4 Thùng chứa malt trước khi nghiền

Cứ 1000kg malt có thể tích 1,3 m3 nên lượng malt 1 mẻ có thể tích Vmalt =

= 3,88 (m3)Hệ số đổ đầy thùng là 0,9 Thể tích của thùng là: Vt= 30,88,9 = 4,3 (m3)

Chọn thùng thân trụ đáy côn, góc đáy côn là 45o, đường kính D, chiều cao trụH = 0,6D, chiều cao đáy côn h = 0,5D Thể tích thùng :

Vt=

22 HDh

D =3

= 1,93 (m)Chọn thùng chứa bột malt có các thông số sau: +Đường kính D = 2000 mm

+Chiều cao trụ H = 1200 mm +Chiều cao đáy côn h = 1000 mm

IV.1.5 Thùng chứa bột gạo

Khối lượng gạo dùng cho một mẻ nấu là: 995,8kg/mẻ Vì 1000kg bộtgạo có thể tích là 0,75 m3 nên thể tích khối bột gạo của một mẻ nghiền với tổnthất nghiền 0,5% là.

Vbột =9951000,8/×00,,99575 3= 0,74 m3

Hệ số sử dụng thùng là 0,9 nên thể tích thùng là: 00,,749 = 0,83 (m3)

Chọn thùng chứa hình trụ đáy côn, đường kính D, chiều cao trụ H = 0,6D,chiều cao đáy h = 0,5D thể tích thùng là:

Vt=

D= 1,11m

Chọn thùng chứa bột gạo có các thông số là: + Đường kính D = 1200 mm

+ Chiều cao trụ H =720 mm + Chiều cao đáy h = 600 mm

IV.2 Thiết bị trong phân xưởng nấuIV.2.1 Nồi hồ hoá

Lượng nguyên liệu đưa vào nồi nấu gạo, gồm có bột gạo và malt lót bằng10% lượng bột gạo, là:

995,80,9950,1995,80,9951089,9kg /h

Lượng nước đưa vào nồi hồ hoá (tỷ lệ nước: nguyên liệu = 5:1) là:

5 x (995,8 x 0,995 + 0,1 x995,8 x 0,995) = 5449,5 kg

Tổng khối lượng dịch hồ hoá là:

6(995.8×0,995+10%×995.8×0,995)=6539.4 kgKhối lượng riêng của dịch là 1080 (kg/m3)

Vậy thể tích dịch nấu là:

Vd= 6,055 3

D = 2,36()614

Chọn cánh khuấy cong, đường kính cánh khuấy là: 2400 – 600 = 1800 (mm)Động cơ cánh khuấy 8 kw

Số vòng quay: 30 vòng/phút.● Tính diện tích truyền nhiệt:

Cứ 1m3 bề mặt dịch cần 0,7 m2 bề mặt truyền nhiệt.Vậy bề mặt truyền nhiệt là.

F = 0,7 Vdịch = 0,7x6,055 = 4.2385 m2

Đặc tính kỹ thuật của nồi như sau: V = 8,07 m3

Bề dầy thành thiết bị 10mm.

IV.2.2 Tính và chọn nồi đường hoá.

Khối lượng malt dùng cho một mẻ đường hoá 2987.2kg sau nấu cháotổn thất là 5% do bay hơi nước khối lượng dịch cháo chuyển sang nồi đườnghoá là:

6539.4 x 95%=6212.43(kg)Khối lượng dịch malt là:

(2987.2 x 0.995 – 995.8 x0.1 x 0.995) x 5 = 14365.9 kgTổng lượng dịch trong nồi đường hoá là:

6212.43 + 14365.9 = 20578.33 (kg)

Khối lượng riêng d = 1,08kg/l nên thể tích của dịch đường hoá: Vd = 19054()19,05()

ml =

Hệ số sử dụng nồi làη=0,8

Vt= 23,8125()8

Chọn các thông số kích thước tương tự như nồi hồ hoá:H=0,6D; h1=0,2D; h2=0,15D.

 Chọn đường kính trong Dt = 3,4m

 Đường kính ngoài Dn= 3,4 + 2 x 0,1 = 3,6mChiều cao trụ H = 0,6Dt = 2.04m

Chiều cao đáy h1 = 0,2Dt = 0,68mChiều cao nắp h2 = 0,15Dt = 0,51mĐường kính cánh khuấy cong d = 2.8mSố vòng quay cánh khuấy 30 vòng/phút.●Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt của nồi:Cứ 1 m3 dịch cần 0,7m2 bề mặt truyền nhiệt.Vậy bề mặt truyền nhiệt là:

F = Vdịchx0,7 = 19.05 x 0,7 = 13.3351 (m2)Vậy đặc tính kỹ thuật của nồi đường hoá như sau:

V = 25,8125 (m3)Bề dầy thành thiết bị 10mm

Diện tích truyền nhiệt thực là 13.3351 (m2)

IV.2.3 Thiết bị lọc đáy bằng

Cứ 1kg nguyên liệu sẽ cho từ 1.8  2.2 (lít) bã ẩm, chọn thể tích của bãtừ 1kg nguyên liệu là 2 lít Nguyên liệu cho một mẻ nấu là 3983 kg.

Đường kính thùng lọc là:

DSx 4.5( m)14

Chọn đường kính thùng lọc là 4.5 (m)+ Tính chiều cao thùng.

Lượng dịch đường hoá sau một mẻ đường hoá: Vd = 19.05(m3)Chiều cao của lớp dịch trong thùng Hd là:

( m)

Hệ số đổ đầy thùng η =0.7 nên thể tích của thùng lọc là: 27.2( 3)

==

Thùng có hệ thống dao cào và đảo lớp lọc, đáy bằng có kích thuỷ lực để điềuchỉnh nâng lên hạ xuống nó có thể quay quanh trục để đảo bã và dàn đều lớpbã sau khi đảo, tốc độ quay 16 vòng/phút, công suất động cơ 3Kw.

Đáy giả có độ rộng khe là 0.7mmIV.2.4 Thùng chứa bã malt và gạo.Thể tích bã của một mẻ nấu là 7.966 (m3)

Hệ số đổ đầy thùng là 0.9 nên thể tích thực của thùng chứa là: 8.85( 3)

= 2 )0,63

D = 2.45().6

H = 0.6xD = 0.6x2.45 = 1.47 m

Thùng chứa bã được cho một mẻ, yêu cầu bã được lấy hết sau một mẻ.

IV.2.4 Tính và chọn nồi nấu hoa

Theo phần tính cân bằng sản phẩm thể tích dịch nóng sau nấu hoa mộtmẻ là: 23414(lít)

Quá trình nấu hoa tổn thất 10%.

 Thể tích dịch trước nấu hoa một mẻ:

26015.5( ) 26.015( 3)

Chọn H= D, h1= 0.2D, h2 = 0.15D.Vì thể tích thùng:

×+

Vt = 32.5(m3)

 D = 3.27()93

Vậy chọn đường kính trong của nồi là Dt = 3.3mĐường kính ngoài Dn = Dt + 2 x 0.005 = 3.31mChiều cao trụ H = 1.0D = 3.3m

Chiều cao đáy: h1 = 0.2Dt = 0.66mChiều cao nắp: h2 = 0.15Dt = 0.495m

Bề dầy vỏ thiết bị: 5mm, cửa quan sát 300mmNgoài ra còn có nhiệt kế, đèn chiếu sáng.● Tính bề mặt truyền nhiệt của nồi đun hoa.

Tỷ lệ giữa diện tích bề mặt truyền nhiệt với một đơn vị thể tích dịch là 0.8m2/m3 dịch.

Vậy ta có:

F = 0.8 x Vd = 0.8 x 26.015 = 20.812 (m2)

Thiết bị truyền nhiệt kiểu ống chùm có ống tuần hoàn trung tâm Chọn ốngtruyền nhiệt có đường kính d = 50mm Số hình lục giác là 5 nên số ống là:3 x 52 + 3 x 5 + 1 = 91 ống

Đường kính chùm ống: D = t( b - 1 ) + 5dt- khoảng giữa hai tâm ống: t = (1.2 - 1.5)d

b- số ống bố trí trên đường xuyên tâm của hình lục giác.D = 1,2d( b-1) + 5d = 1.2 x 0.05 x 10 + 5 x 0.05 = 0.85mChiều dài của toàn bộ các ống truyền nhiệt:

==