Nhà máy bia bao gồm các hệ thống chính sau: hệ thống nhà nấu, hệ thống cấp nhiệt, cấp lạnh, hệ thống tank lên men, hệ thống tank thành phẩm để bảo quản bia, vệ sinh, thanh trùng thiết bị (CIP), thu hồi CO2, hệ thống chứa nguyên liệu và xử lý nguyên liệu, hệ thống cấp n−ớc sản xuất, xử lý n−ớc, đóng chai...
Để thiết kế hoàn toàn một nhà máy bia đòi hỏi một khối l−ợng công việc thiết kế, tính toán rất lớn nên ở đây chỉ giới thiệu và tính toán các hệ thống cơ bản trong nhà máy bia.
a. Hệ thống nhà nấu
Hệ thống nhà nấu có các thiết bị chính sau: nồi hồ hoá, nồi đ−ờng hoá, nồi lọc, nồi húp lông, thùng lắng xoáy và các thiết bị phụ nh−: động cơ điện, hộp giảm tốc, cánh khuấy, bơm bã, bơm dịch, các loại van, phụ kiện đ−ờng ống.
Nồi hồ hoá: nồi hồ hoá có nhiệm vụ ủ và gia nhiệt cho dung dịch bột gạo để nấu thành cháo, mục đích nhằm phá vỡ tế bào của tinh bột, tạo điều kiện biến tinh bột thành trạng thái hoà tan trong dung dịch.
Nồi đ−ờng hoá: thực hiện quá trình ngâm ủ malt và dịch cháo, hỗn hợp này sẽ
thuỷ phân dịch thành đ−ờng maltoza và các dextrin bậc thấp. Sau đó tạo ra một l−ợng đ−ờng glucoza.
Nồi lọc: nồi lọc bã có nhiệm vụ lọc thô dịch đ−ờng, nhằm loại bỏ bã nguyên liệu
và tạo cho dịch đ−ờng có đ−ợc độ trong theo yêu cầu công nghệ tr−ớc khi chuyển sang thực hiện quá trình houblon hoá.
Nồi houblon: nồi houblon có nhiệm vụ gia nhiệt cho dịch đến nhiệt độ sôi, đồng
thời dịch đ−ợc cấp hoa huoblon và một số phụ gia khác. Đây là quá trình houblon hoá dịch đ−ờng sau khi đ−ợc trộn hoa houblon. Mục đích của quá trình houblon là tạo cho bia thành phẩm có vị đắng, h−ơng thơm và kết tủa protein khả kết làm tăng khả năng giữ và tạo bọt cho bia.
Thùng lắng xoáy: thùng lắng xoáy là thiết bị tách cặn nóng của dịch bia tr−ớc
khi đi đ−a qua thiết bị làm lạnh nhanh để đ−a đến tank lên men.
b. Hệ thống tank lên men, tank thành phẩm
Hệ thống tank lên men có nhiệm vụ chứa dịch bia đ−a đi lên men trong quá trình lên men chính và lên men phụ.
Hệ thống tank thành phẩm có nhiệm vụ chứa bia thành phẩm sau khi đ−ợc lọc trong. Bia từ tank thành phẩm sẽ đ−ợc đem đi chiết chai, tiêu thụ.
Hệ thống lọc bia trong: Hệ thống lọc bia có nhiệm vụ lọc bia từ tank lên men, sau khi đã thực hiện đủ quá trình lên men chính và lên men phụ ở tank lên men, bia đ−ợc chuyển qua hệ thống lọc, ở đây bia đ−ợc loại bỏ các cặn bã còn lại sau đó đ−ợc chuyển sang tank thành phẩm để bảo quản tr−ớc khi xuất x−ởng (đóng chai hoặc bia hơi).
c. Hệ thống cấp nhiệt, lạnh
Lò Hơi: Lò hơi có nhiệm vụ sản xuất hơi nhằm cung cấp hơi cho nồi hồ hóa, đ−ờng hóa và nồi đun hoa để thực hiện quá trình nấu, và hơi còn đ−ợc cung cấp để thanh trùng, vệ sinh thiết bị, cung cấp cho hệ thống chiết chai và đ−ợc sử dụng để sản xuất n−ớc nóng (n−ớc 800C) phục vụ cho quá trình công nghệ.
Máy lạnh: Hệ thống lạnh trong nhà máy bia nhằm mục đích trao đổi nhiệt với chất tải nhiệt glycol để hạ nhiệt độ glycol xuống nhiệt độ thấp (-40C) sau đó glycol lạnh đ−ợc đ−a đến thiết bị trao đổi nhiệt để tạo ra n−ớc công nghệ (n−ớc 20 C) phục vụ cho quá trình công nghệ nấu bia (quá trình lạnh nhanh). Ngoài ra, glycol có nhiệt độ thấp này cũng đ−ợc sử dụng để bảo quản bia trong quá trình lên men, trong quá trình tàng trữ cũng nh− trong quá trình chiết chai, có nhiệm vụ luôn duy trì nhiệt độ bia theo nhiệt độ yêu cầu vì bia là sản phẩm yêu cầu phải đ−ợc bảo quản ở nhiệt độ thấp.
d. Hệ thống vệ sinh, thanh trùng thiết bị (CIP)
Hệ thống CIP có nhiệm vụ làm sạch và khử trùng các thiết bị để đảm bảo vệ sinh an toàn trong quá trình sản xuất. Hệ thống CIP th−ờng có: bình chứa dung dịch xút loãng, bình axít loãng, bình chứa n−ớc nóng.
e. Các hệ thống phụ trợ khác
Ngoài các hệ thống thiết bị đ−ợc liệt kê ở trên, nhà máy bia còn có các hệ thống thiết bị phụ trợ khác nh− hệ thống xử lý n−ớc cấp sinh hoạt, n−ớc nấu, n−ớc cấp cho lò hơi, n−ớc thải; hệ thống điện động lực, điện điều khiển phục vụ sản xuất và sinh hoạt; hệ thống máy nén khí; hệ thống máy phát điện dự phòng...
Nh− vậy, trong nhà máy bia các thiết bị chính cần sử dụng đến nhiệt - lạnh là: - Nồi nấu gạo, nấu malt: Sử dụng hơi để gia nhiệt cho gạo, malt.
- Nồi hublong hoá: Sử dụng hơi cấp cho bộ trao đổi nhiệt ống chùm để cấp nhiệt cho dịch đ−ờng nhằm cô dịch đ−ờng đến độ đ−ờng yêu cầu.
- Hệ thống n−ớc nóng: Dùng hơi cấp cho bộ trao đổi nhiệt ống vỏ để sản xuất n−ớc công nghệ phục vụ cho quá trình nấu bia (800C).
- Hệ thống chiết chai: Sử dụng hơi để cấp cho việc vệ sinh chai, cho hệ thống thanh trùng bia sau khi đóng chai, và sử dụng glycol lạnh để bảo quản bia trong quá trình chiết bia vào chai.
- Lạnh nhanh: Sử dụng máy lạnh để làm lạnh glycol sau đó cho glycol qua bộ trao đổi nhiệt để trao đổi nhiệt với n−ớc th−ờng tạo ra n−ớc 20C phục vụ cho quá trình làm lạnh nhanh dịch bia tr−ớc khi cho vào tank lên men.
- Tank thành phẩm, tank lên men: Sử dụng glycol đ−ợc làm lạnh nhờ máy lạnh để bảo quản bia trong các tank lên men, tank thành phẩm…