L ỜI CẢM ƠN
3. Tình hình sản xuất bia nồng độ cao trên thế giới và ở Việt Nam
3.2. Tính toán lượng bia từ 100kg nguyên liệu ban đầu
Chọn tỷ lệ nguyên liệu: 50% malt
25% đại mạch Việt Nam (RIB0127)
25% đường tinh luyện.
3.2.1. Tính lượng chất hòa tan và bã
Tính lượng chất chiết từ malt trong tổng số 100kg nguyên liệu:
Độẩm của malt: 6%. Hệ số hòa tan: 70% Tổn thất do nghiền: 1%.
Lượng malt thô sau khi nghiền là (tổn thất do nghiền là 1%) 100 x 0,5 x 0,99 = 49,5 (kg)
Lượng chất khô của malt là:
100 x 0,5 x 0,99 x 0,94 = 46,53 (kg)
Lượng chất chiết từ malt có trong 100kg nguyên liệu là: 100 x 0,5 x 0,99 x 0,94 x 0,70 = 32,57 (kg)
Tính lượng chất chiết từ đại mạch trong tổng số 100kg nguyên liệu:
Độẩm của đại mạch: 10,4% Hệ số hòa tan: 70%
Tổn thất do xay, nghiền: 1% Lượng đại mạch sau khi nghiền là
100 x 0,25 x 0,99 = 24,75 (kg) Lượng chất khô của đại mạch là:
Lượng chất chiết từ đại mạch có trong 100kg nguyên liệu là: 100 x 0,25 x 0,99 x 0,896 x 0,70 = 15,52 (kg)
Tổng lượng chất khô có trong 100kg nguyên liệu là: 46,53 + 22,17 = 68,70 (kg)
Tổng lượng chất chiết có trong 100kg nguyên liệu là: 32,57 + 15,52 = 48,09 (kg)
Tính lượng chất hòa tan còn lại trong dịch đường sau giai đoạn nấu,
đường hóa và lọc:
Chọn tổn thất chất hòa tan chung của quá trình nấu, đường hóa, lọc là 1,5% (thường là 1 – 2%).
Ö Lượng chất chiết còn lại trong dịch đường là: 48,09 x 0,985 = 47,37 (kg)
3.2.2. Tính lượng sản phẩm trung gian qua các giai đoạn
Khi nấu hoa coi lượng chất khô hòa tan vào bằng lượng chất khô mất đi. Do trong quá trình nấu hoa ta mới bổ sung thêm đường để nâng cao nồng độ
chất chiết của dịch đường. Vì vậy lượng chất chiết của dịch đường sau đun hoa sẽ là:
47,37 + (100 x 0,25) = 72,37 (kg) Lượng dịch đường 14oBx (sau đun hoa) là:
72,37 / 0,14 = 516,93 (kg)
Lượng dịch đường 14oBx, ở 20oC có khối lượng riêng d20 = 1,0568 (kg/l). Do vậy thể tích dịch 14oBx ở 20oC là:
V= M/d = 516,93/1,0568 = 489,15 (lít)
Do thể tích ở 100oC chênh lệch so với thể tích dịch ở 20oC là 4% nên thể
tích dịch ở 100oC là:
489,15 x 1,04 = 508,71 (lít)
Lượng dịch sau khi làm lắng trong và làm lạnh nhanh (trước khi lên men với tổn thất chung cho cả 2 quá trình là 3,5%)
Lượng bia non sau khi lên men chính và phụ (tổn thất theo dịch cho cả hai quá trình này là 4,5%)
490,91 x 0,955 = 468,82 (lít)
Lượng bia non sau khi lọc (tổn thất là 1,5%) 468,82 x 0,985 = 461,78 (lít)
Lượng bia non sau khi bão hòa CO2 (tổn thất là 0,5%) 461,78 x 0,995 = 459,48 (lít)
Tính toán độ cồn của bia sau khi lên men.
Lượng chất chiết sau khi nấu hoa là 72,37kg, sau khi lắng trong và làm lạnh nhanh với tổn thất chung cho hai quá trình này là 3,5% => lượng chất chiết trong dịch lên men là
72,37 x 0,965 = 69,84 (kg)
Giả thiết hiệu suất lên men thực tế là 60% và coi toàn bộ lượng đường lên men là maltoza. Mà cứ 1kg đường maltoza khi lên men theo lý thuyết thì sẽ được 0,682 lít cồn, do đó độ cồn của bia sau khi lên men là:
69,84 x 0,682 x 0,6 x 100/468,82 = 6,096 (v/v) Tính lượng bia thu được sau khi chiết
− Bia hơi:
Bia hơi có độ cồn là 3,5% (v/v) nên lượng bia thu được sau khi pha loãng là (chiếm 40% lượng bia thành phẩm):
459,48 x 40% x 6,096 / 3,5 = 320,11 (lít)
Lượng bia hơi thu được sau khi chiết (tổn thất 1%) là: 320,11 x 0,99 = 316,91 (lít)
− Bia chai:
Bia chai có độ cồn là 5% (v/v) nên lượng bia thu được sau khi pha loãng là (chiếm 60% lượng bia thành phẩm):
459,48 x 60% x 6,096 / 5 = 336,12 (lít)
Lượng bia chai thu được sau khi chiết (tổn thất 4%) là: 336,12 x 0,96 = 322,67 (lít)
3.2.3. Tính lượng men giống
Tỷ lệ men giống trước khi cấy cho vào là 10% so với dịch đưa vào lên men, vậy lượng men giống đưa vào sẽ là:
490,91 x 0,1 = 49,09 (lít)
Nếu sử dụng men sữa thì ta sẽ sử dụng theo tỷ lệ 1%. Vậy lượng men sữa là:
490,91 x 0,01 = 4,91 (lít)
3.2.4. Tính toán lượng bã malt và đại mạch
Lượng bã khô:
− Tổng lượng chất khô của malt và đại mạch là 68,70 (kg). − Tổng lượng chất chiết của malt và đại mạch là 48,09 (kg). Ö Tổng lượng bã khô của 100kg nguyên liệu là:
68,70 – 48,09 = 20,61 (kg) Lượng bã ẩm:
Độẩm của bã là 80% nên lượng bã ẩm là: 20,61 / 20% = 103,05 (kg)
Lượng nước trong bã là:
103,05 – 20,61 = 82,44 (kg)
3.2.5. Tính toán lượng nước dùng trong quá trình nấu và rửa bã
Quá trình hồ hóa: tỷ lệ bột đại mạch : nước = 1 : 4
Lượng nước cho vào nồi hồ hóa là: 24,75 x 4 = 99 (kg)
Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi hồ hóa là: 24,75 x 10,4% = 2,57 (kg)
Tổng hỗn hợp bột + nước ban đầu trong nồi hồ hóa là 24,75 + 99 = 123,75 (kg)
Tổng lượng dịch cháo sau khi đun là (bay hơi 5% lượng dịch): 123,75 x 0,95 = 117,56 (kg)
Lượng nước cho vào nồi đường hóa là: 49,5 x 4 = 198 (kg)
Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu ở nồi đường hóa là: 49,5 x 6% = 2,97 (kg)
Tổng lượng dịch ở nồi đường hóa sau khi chuyển dịch cháo sang là: 117,56 + 49,5 + 198 = 365,06 (kg)
Lượng dịch còn lại trong nồi đường hóa sau khi đun là (bay hơi 5%): 365,06 x 0,95 = 346,81 (kg)
Lượng nước trong dịch trước khi lọc: 346,81 – 68,70 = 278,11 (kg)
Tính toán lượng nước trong dịch trước khi đun hoa:
Lượng nước trong dịch sau khi đun hoa (dịch đường có nồng độ 14oBx) 516,93 x 0,86 = 444,56 (kg)
Lượng nước trong dịch trước khi đun hoa (nước bay hơi 10% so với tổng lượng dịch trước khi đun hoa):
444,56 + (516,93 x 10%) = 496,25 (kg) Tính toán lượng nước rửa bã:
Vnước trước lọc + Vnước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch đun hoa. Vnước rửa bã = Vnước trong bã + Vnước trong dịch đun hoa− Vnước trước lọc = 82,44 + 496,25 − 278,11
= 300,58 (kg)
Tổng lượng nước cho vào hai nồi nấu và đường hóa là: 99 + 198 = 297 (kg)
3.2.6. Tính toán các nguyên liệu khác 3.2.6.1. Lượng hoa houblon
Để tính lượng hoa viên và cao hoa ta dựa vào lượng hoa cánh. Bia hơi:
Ta chọn tỷ lệ houblon là 1,2g hoa cánh/lít bia hơi. Vậy lượng hoa cánh cần thiết là:
316,91 x 1,2 = 380,29 (g) = 0,38 (kg) Ta chọn tỷ lệ cao hoa và hoa viên là 30 : 70
Biết rằng: hoa viên tương đương với 1,3kg hoa cánh. Vậy lượng hoa viên cần dùng là:
380,29 x 0,7 / 1,3 = 204,77 (g)
1kg cao hoa tương đương với 6kg hoa cánh. Vậy lượng cao hoa cần dùng là:
380,29 x 0,3 / 6 = 19,01 (g) Bia chai:
Ta chọn tỷ lệ houblon là 2g hoa cánh/lít bia chai. Vậy lượng hoa cánh cần thiết là:
322,67 x 2 = 645,34 (g)
Ta chọn tỷ lệ cao hoa và hoa viên là 30 : 70. Biết rằng, hoa viên tương
đương với 1,3kg hoa cánh. Vậy lượng hoa viên cần dùng là: 645,34 x 0,7 / 1,3 = 347,49 (g)
1kg cao hoa tương đương với 6kg hoa cánh. Vậy lượng cao hoa cần dùng là: 645,34 x 0,3 / 6 = 32,27 (g)
3.2.6.2. Lượng chế phẩm enzym
Chế phẩm enzym Termamyl 120L được dùng với tỷ lệ 0,1% so với lượng nguyên liệu thay thế (đại mạch). Vậy lượng Termamyl cần dùng là:
24,75 x 0,1% = 0,025 (kg)
Chế phẩm enzym Cereflo được dùng với tỷ lệ 0,04% so với lượng nguyên liệu thay thế (đại mạch). Vậy lượng Cereflo cần dùng là:
24,75 x 0,04% = 0,0099 (kg)
Chế phẩm enzym Neutrase 0,5L được dùng với tỷ lệ là 0,1% so với tổng khối lượng malt. Vậy lượng Neutrase cần dùng là:
49,5 x 0,1% = 0,0495 (kg)
Lượng bột trợ lọc cần dùng tùy thuộc vào chất lượng bột, thiết bị lọc và bề mặt lọc. Thông thường cứ 1000 lít bia thì cần 0,37kg bột trợ lọc cho nên lượng bột trợ lọc cần dùng là:
459,48 x 0,37 / 1000 = 0,17 (kg)
3.2.7. Tính các sản phẩm phụ 3.2.7.1. Bã hoa
Bia hơi:
Lượng chất khô không hòa tan trong hoa cánh và trong hoa viên là 60%, bã có độ ẩm 85%, cao hoa có lượng bã không đáng kể nên bã hoa chủ yếu là bã hoa viên nên lượng bã hoa sẽ là:
204,77 x 0,6 / (1 – 0,85) = 819,08 (g) = 0,82 (kg) Bia chai:
Lượng chất khô không hòa tan trong hoa cánh và trong hoa viên là 60%, bã có độ ẩm 85%, cao hoa có lượng bã không đáng kể nên bã hoa chủ yếu là bã hoa viên nên lượng bã hoa sẽ là:
347,49 x 0,6 / (1 – 0,85) = 1389,96 (g) = 1,39 (kg)
3.2.7.2. Cặn lắng
100kg nguyên liệu có khoảng 1,75kg cặn lắng. W = 80% (ở thùng lắng xoáy).
3.2.7.3. Sữa men
100 lít bia (sau lên men) cho 2 lít sữa men W = 85%.
100kg nguyên liệu (sản xuất ra 459,48 lít bia nồng độ cao) sẽ cho lượng men sữa là:
459,48 x 2 / 100 = 9,19 (lít)
Trong đó một phần men sữa (4,91 lít) được dùng làm men giống. Vậy lượng sữa men dùng làm thức ăn gia súc là:
9,19 – 4,91 = 4,28 (lít)
3.2.7.4. Lượng CO2
Ta có phương trình lên men như sau:
180 kg 88 kg
Hiệu suất lên men trong quá trình lên men là 60%. Lượng chất chiết trong dịch lên men là 69,84kg. Vậy lượng CO2 thu được là:
69,84 x 0,6 x 88 / 180 = 20,48 (kg)
Lượng CO2 hòa tan trong bia (2,5g CO2/lít bia non) là: 461,78 x 2,5 = 1154,45 (g) = 1,15 (kg).
Lượng CO2 thoát ra là:
20,48 – 1,15 = 19,33 (kg)
Lượng CO2 thu hồi (thường đạt 70%) là: 19,33 x 70% = 13,53 (kg)
Ở 20oC, 1atm thì cứ 1m3 CO2 cân nặng 1,832kg. Vậy thể tích CO2 bay ra là:
13,53 / 1,832 = 7,39 (m3)
Lượng CO2 cần bão hòa thêm đểđạt 4g/l bia sau bão hòa là: (459,48 x 4) – (2,5 x 461,78) = 683,47 (g) = 0,68 (kg) Thể tích CO2 cần bão hòa thêm (ở 20oC)
0,68 / 1,832 = 0,37 (m3)