1. Phương phỏp chung.
- Phương phỏp duy vật biện chứng: Là phương phỏp nghiờn cứu cỏc hiện tượng kinh tế xó hội trong mối quan hệ hữu cơ tỏc động qua lại lẫn nhau để thấy được mức độ ảnh hưởng của mối yếu tố đến tổng thể khỏch quan.
- Phương phỏp duy vật lịch sử: Nghiờn cứu và đỏnh giỏ sự vật hiện tượng phải coi trọng cỏc quan điểm lịch sử, cỏc sự vật tương đồng đó xảy ra trước đú
2. Phương phỏp cụ thể.
- Phương phỏp thu thập số liệu:
Phương phỏp thu thập số liệu là cỏch thức thu thập cỏc tài liệu, thụng tin cú sẵn trong sỏch bỏo, tạp chớ, cỏc bỏo cỏo khoa học… hoặc điều tra thực tế để phục vụ cho đề tài nghiờn cứu.
Trong đề tài này số liệu được thu thập từ phũng cụng nghệ KCS, phũng hành chớnh và từ cụng nhõn lao đụng trực tiếp trong cụng ty.
- Phương phỏp xử lý số liệu:
Sau khi thu thập số liệu đầy đủ số liệu cần được tiến hành phõn loại sắp xếp lại một cỏch hợp lý theo trỡnh tự thời gian hoặc đối tượng nghiờn cứ. Quỏ trỡnh xử
lý số liệu trong đề tài chủ yếu ỏp dụng kỹ thuật tớnh toỏn hoặc bảng tớnh Excel và sử dụng mỏy tớnh cỏ nhõn trong những tớnh toỏn đơn giản.
- Phương phỏp phõn tớch:
Phõn tớch số liệu là phương phỏp dựng lý luận và dẫn chứng cụ thể tiến hành phõn tớch theo chiều hướng biến động của cỏc sự vật, cỏc hiện tượng tỡm ra nguyờn nhõn ảnh hưởng đến kết quả của hiện tượng trong phạm vi nghiờn cứu, từ đú tỡm ra biện phỏp giải quyết. Để cú kết quả phõn tớch hệ thống cần cỏc thụng tin, số liệu chớnh xỏc, cụ thể, đầy đủ và kịp thời.Trong phõn tớch sử dụng thống kờ so sỏnh để thấy được sự khỏc biệt xu hướng biến động qua cỏc năm của cỏc chỉ tiờu phõn tớch. - Phương phỏp sinh học
Đỏnh giỏ cỏc vấn đề sản xuất, cụng nghệ, mụi trường,… dưới gúc độ sinh học, mụi trường. Nhỡn nhận vấn đề liờn quan đến cụng nghệ sản xuất, việc sử dụng nguyờn vật liệu, hợp chất húa học, phụ gia, chất bảo quản,… vấn đề nước thải.
Cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ xử lý nguyờn liệu, lờn men, sử dụng men sinh học, … cỏc vấn đề về vệ sinh an toàn thực phẩm trong sản xuất đồ uống đúng chai.
Phần 3 – Kết quả nghiờn cứu
I – SƠ ĐỒ QUY TRèNH CễNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA.
Sơ đồ 3: Quy trỡnh cụng nghệ sản xuất bia NaDa.
Gạo Nghiền Hồ húa Malt Malt lút Nghiền Đường húa Lọc Houblon húa 1 Lắng xoỏy Làm lạnh nhanh Lờn men chớnh Lờn men phụ Lọc trong Bào hũa CO2 tại
tank ổn định Bó Nước rửa Men giống Bó men Thu hồi Bảo quản Chai Rửa Khử trựng Chiết chai Dập nắp Thanh trựng Dỏn nhón Bắn chữ Xếp thựng Xuất xưởng Chiết box Nước Houblon húa 2 Nước sạch Mềm húa
II – THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CễNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA TRấN CỞ SỞ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA TẠI NHÀ MÁY BIA NADA. SỞ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA TẠI NHÀ MÁY BIA NADA. 1. Nấu nguyờn liệu.
1.1 Nguyờn liệu (malt/gạo).
Kho chứa nguyờn liệu: gồm 2 ngăn chứa malt, sức chứa 40tấn/ngăn và 2 ngăn chứa gạo, sức chứa 70tấn/ngăn. Đối với ngăn chứa malt được chia làm 3 nhúm để cú thể chứa được 3 loại malt khỏc nhau.
Hiện nay, nhà mỏy sử dụng hai loại malt khỏc nhau trong phối trộn nờn trong quỏ trỡnh xay phải điều chỉnh mỗi loại malt cho đỳng.
Gạo được nhà mỏy nhập từ nhà mỏy xay xỏt Nam Định, Thỏi Bỡnh, gạo thường được nhập trực tiếp khi cần, ớt khi phải dự trữ.
1.2 Làm sạch.
1.2.1 Mỏy tỏch rỏc:
- Bồn chứa trung gian ở tầng 4 được nối trực tiếp với mỏy sàng. Mỏy được đặt nghiờng khoảng 100 so với phương nằm ngang nhằm tạo độ dốc cho nguyờn liệu và rỏc để trượt xuống.
- Mỏy gồm cú hai lớp lưới:
+ Lớp trờn cú lỗ lưới hỡnh trũn, đường kớnh koảng 5mm (đối với gạo) và 8mm (đối với malt).
+ Lớp dưới cú lỗ hỡnh vuụng nhỏ hơn.
+ Giữa hai lớp lưới này cú những viờn bi cao su chạy nhằm trỏnh cho rỏc và nguyờn liệu bị kẹt ở giữa hai lớp lưới. Mỏy hoạt động nhờ hai mụ tơ điện, khi hoạt động, lưới rung mạnh theo phương nằm ngang.
- Nguyờn tắc hoạt động: nguyờn liệu vào ở đầu cao, do lực rung, nguyờn liệu sẽ lọt qua lớp lưới trờn, cũn tạp chất lớn sẽ bị giữ lại trờn lớp lưới và được đưa ra ngoài. Khi xuống lớp lưới phớa dưới, cỏc tạp chất như cỏt, bột mịn sẽ lợt qua lớp lưới này, sau đú nhờ hệ thống quạt hỳt, cỏc tạp chất này sẽ được hỳt ra ngoài. Cũn nguyờn
liệu tốt (vẫn cũn sạn cú đường kớnh tương đương như hạt malt/gạo) sẽ nằm phớa trờn lớp lưới, từ đõy nguyờn liệu sẽ được chuyển xuống mỏy sàng tỏch sạn ở tầng 3.
- Mỏy cú động cơ 0,25kw, hoạt động với năng suất 6 tấn/h. 1.2.2 Mỏy tỏch sạn :
- Mỏy tỏch sạn hoạt động theo nguyờn tắc khớ động và lắc phẳng. Mỏy bố trớ nghiờng so với mặt đất 8ữ90,cú mụ tơ điện gắn một đầu tạo độ rung theo chiều dọc. - Nguyờn tắc hoạt động: nguyờn liệu được đưa vào đầu cao hơn. Khớ thổi vào vừa đủ để nõng hạt lờn, cũn sạn nặng hơn nằm dưới. Khi sàng rung, nhờ độ rung của sàng, hạt di chuyển về đầu thấp đổ xuống dưới, cũn sạn đi về hướng ngược lại vào thựng chứa. Mỏy cũng được nối với quạt hỳt bụi như mỏy tỏch rỏc.
- Mỏy cú động cơ 25KW, hoạt động với cụng suất 5 tấn/h.
1.3 Cõn.
Nguyờn liệu sau khi làm sạch được đi qua hệ thống cõn tự động để định lượng cho mỗi mẻ nấu. Đối với nhà mỏy bia NaDa thỡ tỷ lệ gạo và malt là như sau cho mỗi loại bia.
Loại bia Sản lượng (lớt) Malt (kg) Gạo (kg) Đường (kg) Cao hoa (kg) Hoa houblon viờn (kg) Bia hơi 400.000 2.900 2.000 800 2 ữ 3 20 Bia chai 400.000 3.100 2.000 800 2 ữ 5 20
Bảng 7: Thành phần nguyờn liệu trong sản phẩm bia NaDa.
1.4 Nghiền.
- Mục đớch: phỏ vỡ cấu trỳc tinh bột của hạt, nghiền hạt thành nhiều mảnh nhỏ để tăng bề mặt tiếp xỳc với nước, giỳp cho sự xõm nhập của nước vào cỏc thành phần nội nhũ nhanh hơn, thỳc đẩy quỏ trỡnh hồ húa và cỏc quỏ trỡnh thủy phõn khỏc nhanh và triệt để hơn.
- Nguyờn tắc chung cho chế độ nghiền :
+ Đối với gạo: do gạo chưa qua nảy mầm nờn cấu trỳc tinh bột cũn nguyờn vẹn. Mặt khỏc hệ thống enzyme amylase và protease cú trong ngạo rất nghốo lại
khụng được hoạt húa nờn chỳng khú bị thủ phõn. Do đú gạo phải được nghiền càng mịn càng tốt, khả năng tiếp xỳc giữa cơ chất và enzyme càng cao, hiệu quả thủy phõn càng triệt để.
+ Đối với malt: ngoài việc quan tõm đến kớch thước của bột nghiền thỡ độ nguyờn của vỏ trấu cũng rất được quan tõm. Nếu nghiền thụ thỡ cú lợi cho việc lọc bó malt. Lỳc này lớp vỏ trấu cũng đúng vai trũ là lớp vật liệu lọc rất tốt. Nhưng nếu nghiền quỏ thụ thỡ độ đường húa sẽ khụng hoàn toàn. Ngược lại nếu nghiền quỏ mịn thỡ vỏ trấu sẽ bị nỏt, khụng tạo được độ xốp cao, bề mặt lớp lọc dễ bị bịt kớn, khả năng lọc kộm. Ngoài ra khi nghiền quỏ mịn thỡ trong quỏ trỡnh nấu và lọc, cỏc chất trong vỏ trấu sẽ chiết vào dịch nha (tannin, polyphenol, lignin . . .) ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia thành phẩm.
- Nguyờn tắc hoạt động :
+ Nguyờn liệu sau mỗi mẻ nấu sẽ theo hệ thống gàu tải vào thựng chứa rồi vào mỏy nghiền bỳa ở tầng 4. Nguyờn liệu sau khi qua mỏy nghiền nhờ động lực của quạt hỳt dưới mỏy nghiền, nguyờn liệu được hỳt qua cửa vào, qua phần gờ hỡnh tam giỏc. Ở đõy giú được thổi vuụng gúc với dũng nguyờn liệu, những hạt nguyờn liệu nhẹ sẽ thay đổi gúc rơi, rơi vào thựng nghiền, cũn những hạt sạn và tạp chất nặng sẽ được giữ lại và rơi vào thựng chứa tạp chất của mỏy. Trước khi vào mỏy nghiền, nguyờn liệu cũn được đi qua nam chõm mạnh để hỳt những mảnh sắt vụn cũn lại trong nguyờn liệu.
+ Nguyờn liệu xuống phớa dưới bị đập nỏt bởi cỏc bỳa đập với tốc độ 3000 vũng/phỳt. Mỏy cú hộp đổi chiều, dựng thay đổi chiều quay của bỳa đập, hạn chế trường hợp bỳa đõp bị mũn một phớa. Mỏy nghiền cú tất cả 71 bỳa, đước xếp thành 8 dóy, mỗi dóy cú 9 bỳa. Nguyờn liệu được nghiền do va đập giữa cỏc nguyờn liệu với nhau, do bỳa đập, do nguyờn liệu va đập vào thành mỏy và do lưới nghiền (đường kớnh lỗ lưới nghiền gạo là 2ữ2,3mm, của malt là 2.2ữ2.5mm). Ngoài ra kớch thước hạt sau khi nghiền cũn phụ thuộc vào tốc độ quay của roto.
+ Bột malt và bột gạo sau khi nghiền được hỳt vào trong cỏc tỳi vải nhờ ỏp lực, khụng khớ qua vải theo đường hỳt ra ngoài. Bột malt và bột gạo được giữ lại trong tỳi này và theo định kỳ mỏy tự động rũ bột xuống bởi khớ nộn. Bột nghiền sau đú sẽ được vis tải đưa vào thựng chứa trung gian ở tầng 2.
+ Trong quỏ trỡnh vận hành, để hạn chế bỳa bị mũn một bờn thỡ mỗi ngày cụng nhõn điều chỉnh đổi chiều quay của bỳa. Nếu lưới nghiền bị rỏch mà khụng kịp thay sẽ ảnh hưởng đến độ mịn của bột và từ đú ảnh hưởng đến quỏ trỡnh hồ húa, dịch húa, đường hoỏ và giảm hiệu suất thu hồi. Do đo, thứ 2 hàng tuần là ngày tổng vệ sinh toàn bộ mỏy múc thiết bị trong phõn xưởng nấu.
+ Trong hệ thống xuất xay, bụi malt thu hồi sẽ được tận dụng để nấu, cũn bụi gạo thỡ khụng.
+ Thời gian nghiền xong 2000kg gạo khoảng 35 phỳt và thời gian nghiền xong 2900kg malt khoảng 75 phỳt.
+ Mỏy nghiền cú cụng suất 4 tấn/h với động cơ 37kw.
1.5 Quy trỡnh cụng đoạn nấu.
1.5.1 Hồ húa (nấu chỏo)
- Mục đớch quỏ trỡnh này là chuyển tinh bột trong gạo ở dạng khụng tan về dạng hũa tan phục vụ cho quỏ trỡnh đường húa.
- Nguyờn liệu cho một mẻ nấu:
+ Gạo 350kg + 100kg malt lút, và nước với tỷ lệ: nước/(gạo + malt) = 1/5 + Enzym bổ sung: Termamyl L120
+ Phụ gia: CaSO4.2H2O - Tiến hành nấu:
+ Bước 1: Cấp nước vào nổi giữ nhiệt độ ở 500C, sau đú cho 1 lớp malt lút (khoảng 10kg) mục đớch để hỗ trợ quỏ trỡnh hồ húa vỡ malt chứa ớt tinh bột và cú 1 lượng emzym sẽ làm giảm độ nhớt của dịch hồ húa và thủy phõn một phần nhở cỏc chất (tinh bột, protein, axit amin,…)
+ Bước 2: Cho cỏc húa chất bổ sung CaSO4.2H2O, Termamyl vào.
• CaSO4.2H2O cú vai trũ làm giảm độ cứng của nước, làm bền enzym.
• Termamayl là một chế phẩm của α-amylaza cú khả năng chịu nhiệt, cú tỏc dụng thủy phõn tinh bột.
+ Bước 3: Gạo đó được nghiền nhỏ được chuyển vào và phối trộn khoảng 10 phỳt tất cả với 14.3hl nước ở 500C, sau đú ngõm ủ 10 phỳt.
+ Bước 4: Nhiệt độ được nõng lờn 750C trong 25 phỳt, sau đú giữ 15 phỳt ở 750C. Tiếp đú nõng lờn 1000C trong 45 phỳt, sau đú giữ 20 phỳt.
• Ngõm ủ ở 500C để tạo điều kiện cho proteaza trong malt lút hoạt động.
• Nõng lờn 750C, trong đú trải quỏ ngưỡng 650C để β-amylaza hoạt động, thời gian này diễn ra trong 25 phỳt.
• Giữ nhiệt độ ở 750C ở 15 phỳt để α-amylaza hoạt động, thời gian này tinh bột được thủy phõn gần như hoàn toàn.
• Trong quỏ trỡng nõng nhiệt độ lờn 1000C trải qua bước nhiệt độ ở 900C trong 10 phỳt, đõy là nhiệt độ tối ưu cho quỏ trỡnh hồ húa, nhưng ở nhiệt độ này dung dịch rất nhớt, khú bom vào nồi malt, vỡ
thế nhiệt độ cần tăng lờn 1000C và giữ ở 20 phỳt để làm loóng dung dịch (giảm độ nhớt) đồng thời để hũa tan những hạt tinh bột lớn cũn lại.
- Trong quỏ trỡnh nấu dung dịch được khuấy đảo liờn tục nhờ 2 cỏnh dao lớn ở đỏy nồi, giỳp cho hồ húa nhanh hơn. Cần đảm bảo độ pH 5.2ữ5.6 của dịch nấu để cỏc enzym hoạt động bằng cỏch bổ sung H2SO4 2%.
- Tổng thời gian hồ húa là 125 phỳt.
Hỡnh 12: Hai cỏnh dao trong đỏy nồi nấu chỏo
1.5.2 Đường húa.
- Mục đớch quỏ trỡnh này là sử dụng hệ enzym cú sẵn trong malt để phõn cắt cỏc hợp chất cao phõn tử khụng hũa tan trong bột malt thành dạng hũa tan trong nước, chỳng cũng với cỏc chất hũa tan trong dịch hồ húa và nguyờn liệu khỏc chuyển thành chất hũa tan của dịch đường (nước nha).
- Nguyờn liệu:
+ Chế phẩm enzym: Cereflo
+ Chất phụ gia: H3PO4, CaSO4.2H2O, CaCl2. - Tiến hành nấu:
Hỡnh 13: Phớa trờn nồi đường húa malt.
+ Bước 1: Song song với hồ húa là quỏ trỡnh cấp nước và nồi malt và giữ ở 450C; sau khi hồ húa được 1 nửa thời gian thỡ bắt đầu tiến hành cho húa chất và cỏc loại chế phẩm enzym và cho malt đó nghiền vào nồi.
• Cereflo: là chế phẩm của β-glucanaza nhằm giảm độ nhớt của dịch đường.
• H3PO4: nhằm điều chỉnh pH của mụi trường dịch đường. • CaSO4.2H2O, CaCl2: giảm độ cứng của nước.
+ Bước 2: Malt ngõm ủ 25 phỳt để nước xõm nhập vào nội nhũ, cỏc hợp chất phõn tử thấp cú sẵn trong nguyờn liệu sẽ hũa tan vào nước và trở thành chất chiết của dịch đường sau này.
+ Bước 3: Chuyển dung dịch hồ húa (chỏo) và malt; nõng nhiệt độ lờn 67oC trong 10 phỳt và giữ ở 50 phỳt để tạo điều kiện cho β-amylaza hoạt động.
+ Bước 4: Nõng lờn nhiệt độ 760C trong 10 phỳt và giữ ở 15 phỳt để α- amylaza hoạt động.
- Kết thỳc quỏ trỡnh đường húa dịch đường thu được cú nồng độ đường là 9.7 thỡ kết thỳc quỏ trỡnh nấu. Nếu nồng độ đường khụng đủ thỡ bổ sung đường.
- Tổ nấu thường nấu 8 mẻ liờn tục, nếu nồng độ đường ở cỏc mẻ khụng đạt tiờu chuẩn thỡ ở mẻ nấu cuối cựng nồng độ đường được điều chỉnh để cho nồng độ đường của dịch lờn men đạt tiờu chuẩn.
1.5.3 Lọc dịch đường.
- Mục đớch quỏ trỡnh này là loại bỏ bó malt; bó gạo gồm: vỏ, hạt cặn, cỏc cấu tử khụng hũa tan ra khỏi dịch đường.
Hỡnh 14: 2 nồi lọc
+ Giai đoạn 1: Lọc hỗn hợp thủy phõn, thu được nước nha đầu. Cấp nước qua hệ thống đường ống để chứa đầy khoảng khụng giữa 2 đỏy. Bơm dịch đường và thựng lọc – bật hệ thống cỏnh khuấy để dàn đều khối dịch. Để yờn khối dịch trong 10 phỳt để lớp bó lắng xuống, tạo lớp lọc. Mở van xả dịch – dịch đường lỳc này cũn đục nờn phải bơm hồi lưu về thựng lọc tới khi dịch trong thỡ bơm ngay sang nồi nấu hoa houblon.
+ Giai đoạn 2: Rửa bó, thu nước nha cuối. Cấp nước rửa cú nhiệt độ khoảng 76ữ770C vào khối bó. Ở đõy, phần chất tan cần thiết cũn nằm trong bó được chuyển vào nước rửa nhờ hiện tượng khuếch tỏn. Kết thỳc rửa bó khi nước rửa cú nồng độ đường < 10P, nếu rửa tiếp, nước nha bị loóng đặc biệt 1 số chất đắng và tanin sẽ được trớch ly vào nước nha tạo mựi vị khú chịu. Nước rửa được bơm sang nồi hoa.
- Áp lực lọc là yếu tố quan trọng đảm bảo tiến trỡnh lọc – cú thể điều chỉnh bằng cỏch tăng hoặc giảm lựu lượng dịch chỏo bơm vào hoặc dịch đường chảy ra.
- Tốc độ lọc dịch phụ thuộc độ nhớt dịch đường. Độ nhớt càng cao thỡ tốc độ lọc càng chậm vỡ thế giảm độ nhớt của dịch đường, lọc ở nhiệt độ tương đối cao và nước sử dụng lọc cũng ở nhiệt độ cao khoảng 75ữ770C. Ngoài ra, lọc ở nhiệt độ cao thỡ khi nấu hoa sẽ giảm thời gian và nhiệt cấp cho nồi hoa.
- Nồng độ đường của dịch cuối cựng của quỏ trỡnh lọc là 9.70P.