Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lít bia hơi 11oBx

3. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy

1.2.2.2. Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lít bia hơi 11oBx

a. Tính lượng gạo và lượng malt

Gọi lượng gạo cần để sản xuất 1000l bia hơi là M (kg) thì lượng malt cần là 3M kg Lượng chất chiết thu được từ M (kg) gạo là:

M × (1-0,005) × 0,85 × 0,88 = 0,74426M (kg) Lượng chất chiết thu được từ 3M (kg) malt là:

3M × (1-0,005) × 0,8 × 0,95 = 2,2686 (kg) Tổng lượng chất chiết thu được là:

0,74426M + 2,2686M = 3,01286M (kg)

 Lượng dịch qua các công đoạn ứng với 1000l bia hơi thành phẩm: Công đoạn chiết bock tổn thất 2%, lượng bia sau bão hoà CO2

1000 × 100

100 − 0,5 = 1005,03 í

Công đoạn bão hoà CO2 tổn thất 0,2%, lượng bia sau lọc là: 1005,03 × 100

100 − 0,2 = 1007,04 í

Công đoạn lọc bia tổn thất 1%, lượng bia sau lên men là: 1007,04 × 100

100 − 1 = 1017,21 í

Công đoạn lên men tổn thất 4%, lượng dịch đường đưa đi lên men là: 1017,21 × 100

100 − 4 = 1059,59 í

Công đoạn lắng xoáy và làm lạnh nhanh tổn thất 1,5%, lượng dịch sau houblon là: 1059,59 × 100

100 − 1,5 = 1075,73 í

Khi làm lạnh thể tích dịch đường giảm 4%, thể tích dịch đường trước khi lắng và làm lạnh là:

1075,73 × 100

100 − 4 = 1120,55 í

Dịch đường sau đun hoa có nồng độ chất khô là 11˚Bx có d20=1,044, khối lượng dịch đường sau đun hoa là:

1120,55 × 1,044 = 1169,85 ( )

Khối lượng chất chiết có trong dịch đường 110Bx sau đun hoa là:

1169,85 × 0,11 = 128,68 ( )

Công đoạn nấu, đường hoá, lọc tổn thất chất chiết là 2%, lượng chất chiết ban đầu là: 128,68 × 100

100 − 2 = 131,31 ( )

Ta có: 3,01286M = 131,31(kg)

Suy ra: Lượng gạo cần dùng là M = 43,58 (kg) Lượng malt cần dùng là 3M = 130,75 (kg)

b. Lượng bã gạo và bã malt

Lượng malt sau khi nghiền là:

130,75× (1 − 0,005)= 130,10 (kg) Lượng gạo sau khi nghiền là:

43,58× (1 − 0,005) = 43,36 ( )  Tính lượng bã khô

Tổng lượng chất khô của malt và gạo là:

(130,10 × 0,95) + (43,36 × 0,88) = 161,75( )

Tổng lượng bã khô của malt và gạo là:

161,75 − 131,31 = 30,44 ( )

 Tính lượng bã ẩm

Độ ẩm của bã là 80%, lượng bã ẩm là: 30,44

1 − 0,8= 152,2 ( )

Lượng nước có trong bã là:

152,2 − 30,44 = 121,76 ( )

c. Lượng nước dùng trong nấu và rửa bã

 Lượng nước trong quá trình hồ hoá:

Ở nồi hồ hoá có sử dụng lượng malt lót bằng 20% lượng gạo, tổng lượng bột cho vào nồi cháo là:

Tỷ lệ phối trộn nước:bột = 5:1, lượng nước cho vào nồi hồ hoá là: 52,03 × 5 = 260,15(kg)

Tổng khối lượng dịch bột trong nồi hồ hoá là: 52,03 + 260,15 = 312,18 (kg) Lượng nước có sẵn trong nguyên liệu:

43,36 × 0,12 + 0,2 × 43,36 × 0,05 = 5,64( )

Tổng lượng nước có trong nồi hồ hoá:

260,15 + 5,64 = 266,21( )

Trong quá trình hồ hoá lượng nước bay hơi khoảng 5%:

266,21 × 0,05 = 13,31( )

Khối lượng dịch cháo còn lại là:

312,18 − 13,31 = 298,87( )

 Lượng nước trong quá trình đường hoá: Lượng malt cho vào nồi đường hoá:

130,1 – (0,2 × 43,36) = 121,43( )

Tỷ lệ phối trộn nước:malt = 4:1, lượng nước phối trộn với malt là:

121,43 × 4 = 485,72( )

Lượng nước có sẵn trong malt là:

130,1 × 0,05 = 6,51( )

Khi chuyển toàn bộ dịch cháo sang nồi đường hoá tổng khối lượng dịch là:

121,43 + 485,72 + 298,87 = 906,02( )

Tổng lượng nước có trong nồi đường hoá là:

485,72 + 6,51 + (266,21 – 13,31) = 745,13( )

Trong quá trình đường hoá lượng nước bay hơi khoảng 4%, tức là :

745,13 × 0,04 = 29,81( )

Lượng nước còn lại sau đường hoá:

745,13 − 29,81 = 715,32 ( )

Khối lượng dịch đường còn lại là:

 Lượng nước rửa bã:

Lượng dịch đường sau đun hoa: 1169,85 (kg) Lượng nước có trong dịch đường sau đun hoa:

1169,85 × (1 − 0,11) = 1041,17 ( )

Quá trình đun hoa tổn thất 5% thể tích dịch do nước bay hơi, lượng nước trong dịch đường trước đun hoa:

1041,17 × 100

100 − 5 = 1095,97 (kg)

Lượng nước trong bã là: 121,76( )

Lượng nước còn lại sau đường hoá là: 715,32 ( )

Ta có : V trước khi lọc + V nước rửa bã = V sau khi lọc + V nước trong bã Suy ra lượng nước rửa bã:

V nước rửa bã = V sau khi lọc + V nước trong bã - V trước khi lọc

= 1095,97 + 121,76– 715,32 = 502,41( )

Vậy tổng lượng nước dùng cho quá trình hồ hóa, đường hóa và lọc là:

260,15 + 485,72 + 502,41 = 1248,28 ( )

d. Lượng hoa houblon sử dụng

Thông thường độ đắng trong bia trên thị trường hiện nay là 17 độ tương đương 17mg/lít bia.

Hiệu suất trích ly chất đắng trong quá trình nấu hoa là 30% thì lượng chất đắng ban đầu ứng với 1000l bia thành phẩm là:

17

0,3× 1000 = 56666,67(mg) = 56,67 (g)

Sử dụng 80% hoa viên 10% -acid đắng và 20% cao hoa 50% -acid đắng. Gọi lượng cao hoa sử dụng là m(g) thì lượng hoa viên sử dụng là 4m(g). Lượng chất đắng trích ly được là:

4 × 0,1 + × 0,5 = 0,9 ( )

Ta có: 0,9 = 56,67( ) Suy ra: m = 62,97 (g)

Lượng hoa viên sử dụng là 251,87 (g)

 Bã hoa: Coi lượng cao hoa hoà tan hoàn toàn, hoa viên hoà tan 40%, bã hoa viên có độ ẩm 85% thì lượng bã hoa viên là :

251,87 × 0,6

1 − 0,85 = 1007,48 (g) = 1,007 (kg)

e. Lượng men giống sử dụng:

Men giống nuôi cấy trực tiếp cấp bằng 10% lượng dịch đưa vào lên men: 1059,59 × 0,1 = 105,96( í )

Men sữa sau khi thu hồi cấp bằng 1% lượng dịch đưa vào lên men: 1059,59 × 0,01 = 10,6 ( í )

f. Sữa men kết lắng:

Cứ 1000l bia cho 18-20l sữa men có độ ẩm 85%, trong đó có thể tái sử dụng khoảng 10l. Chỉ thu hồi lớp men lắng xuống ở giữa phần kết lắng, lớp dưới cùng và trên cùng chủ yếu là men chết và cặn còn sót lại trong quá trình lên men.

g. Cặn lắng:

Lượng cặn lắng có độ ẩm 80% chiếm khoảng 1,5% so với nguyên liệu. Ứng với 1000l bia cần nấu 130,75 kg malt và 43,58 kg gạo tức tổng lượng nguyên liệu là:

130,75 + 43,58 = 174,33( )

Lượng cặn lắng tương ứng sẽ là:

174,33 × 0,015 = 2,61( )

Lượng cặn lắng khô: 0,2 × 2,61 = 0,52( )

h. Lượng CO2:

Phương trình lên men:

C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 + Q 342g 18g 184g 176g

Lượng dịch trước lên men: 1059,59 (lít), có độ đường 11˚Bx có d20=1,044, khối lượng dịch đường trước lên men là:

1059,59 × 1,044 = 1106,21( )

1106,21 × 0,11 = 121,68 ( )

Quy về đường maltose, trong giai đoạn lên men chính coi 60% lượng chất chiết được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành là:

121,68 × 0,6 × 176

342 = 37,57 (kg)

Lượng bia sau khi lên men là 1017,21 (lít)

Lượng CO2 hòa tan trong bia non là 2,5g/l, ứng với 1017,21 lít bia non là:

2,5 × 1017,21 = 2543,03 ( ) = 2,54 ( )

Lượng CO2 thoát ra là:

37,57 – 2,54 = 35,03( )

Ở 20˚C, 1atm, CO2 có khối lượng riêng 1,832kg/m3, thể tích của CO2 thoát ra là: 35,03

1,832 = 19,12 m

Hiệu suất thu hồi CO2 là 75%, lượng CO2 có thể thu hồi được là: 0,75 × 19,12 = 14,34

Trong quá trình lên men phụ 15% chất chiết của dịch đường tiếp tục được chuyển hoá, lượng CO2 tạo thành tiếp tục được bão hoà trong bia do đó hàm lượng CO2 trong bia tươi vào khoảng 4g/l.

Trong quá trình lọc CO2 bị thất thoát một phần nên hàm lượng CO2 trong bia sau lọc vào khoảng 2g/l.Trong quá trình tàng trữ cần tiếp tục bão hoà CO2 trong bia để hàm lượng CO2 đạt tới 5g/l. Lượng CO2 cần để bão hoà 1007,04 lít bia sau lọc là:

(5 – 2) × 1007,04 = 3021,12( ) = 3,02( )

Thể tích CO2 cần để bão hoà thêm là: 3,02

1,832 = 1,65 m

i. Các hoá chất bổ sung trong quá trình nấu:

 Acid lactic

Ở nồi hồ hoá và nồi đường hoá bổ sung acid lactic để hạ pH của dịch xuống 5,4 – 5,5 thuận lợi cho hoạt động của hệ enzyme thuỷ phân. Lượng acid bổ sung

vào nồi hồ hoá bằng khoảng 0,04% lượng gạo, và lượng acid bổ sung vào nồi malt bằng khoảng 0,02% lượng malt. Tổng lượng acid bổ sung là:

0,04 × 43,58

100 +

0,02 × 130,75

100 = 0,04358 ( ) = 43,58 ( )

 CaCl2

Quá trình đường hóa bổ sung CaCl2 để tăng độ bền nhiệt của enzyme. Lượng CaCl2 bổ sung bằng 0,01% so với lượng malt.

Lượng CaCl2 bổ sung là :

130,75 × 0,01

100 = 0,0131 (kg)

 Bột trợ lọc Điatomit

Để lọc 1000 lít bia cần sử dụng khoảng 0,8 kg diatomide mỗi loại Bột trợ lọc sử dụng ở đây chủ yếu là diatomide (2 loại bột thô và mịn được sử dụng là Hyflosuppercell và Standarlsuppercell).

 Sản phẩm bia chai còn được bổ sung các hoá chất chống oxyhoá, chống đục là polyclarlc cùng với đất trợ lọc lần 2. Lượng hoá chất bổ sung tương ứng với 1000 lít bia là: 200g polycarlc/1000 lít

 Chế phẩm enzym Termamyl 120L được dùng với tỷ lệ 0.01% so với lượng nguyên liệu thay thế (đại mạch). Vậy lượng Termamyl cần dùng là:

0,01 × 43,58

100 = 0,004358 (kg) = 4,358 (g)

 Chế phẩm enzym Ultraflo được dùng với tỷ lệ là 0,02% so với tổng khối lượng malt. Vậy lượng Ultraflo cần dùng là:

0,02 × 130,75

100 = 0,02615 (kg) = 26,15 (g)

j. Tính lượng bock

Nhà máy sử dụng bock có thể tích 50 lít. Số bock dùng trong 1 ngày là: 280000

50 = 5600 bock

Dự kiến sau 2 ngày thì bock quay trở về nhà máy. Vậy số bock cần cho 5 ngày là : 5600 × 2 = 11200

Hao hụt trong quá trình sử dụng là 0,5%, số bock cần dùng là 11200 × 1,005 = 11256

Bảng 1.8. Tổng kết nguyên liệu chính, bán thành phẩm tương ứng với bia hơi 110Bx

STT Tên nguyên liệu Đơn

vị 1000 lít 46666,7 lít/mẻ 280000 lít/ngày 21 triệu lít/năm 1 Malt kg 130,75 6101,67 36610 2745750 2 Gạo kg 43,58 2033,73 12202,4 915180

3 Nước nấu cháo kg 260,15 12140,34 72842 5463150 4 Nước đường hoá kg 485,72 22666,95 136001,6 10200120 5 Nước rửa bã kg 502,41 23445,82 140674,8 10550610 6 Bã malt và gạo kg 152,2 7102,67 42616 3196200 7 Hoa viên g 251,87 11753,94 70243,6 5289270 8 Cao hoa g 62,97 2938,6 17631,6 1322370 9 Dịch bột gạo kg 312,18 14568,41 87410,4 6555780 10 Dịch cháo kg 298,87 13947,28 83683,6 6276270 11 Dịch malt kg 906,02 42280,96 253685,6 19026420 12 Dịch đường kg 876,21 40889,83 245338,8 18400410 13 Dịch đường sau houblon hoá lít 1120,55 52292,37 313754 23531550 14 Dịch đường đem lên men lít 1059,59 49447,57 296685,2 22251390 15 Bia non lít 1017,21 47469,83 284818,8 21361410 16 Bia sau lọc lít 1007,04 46995,23 281971,2 21147840 17 Bia trước chiết chai lít 1005,03 46901,43 281408,4 21105630 19 Men nhân trực tiếp lít 105,96 4944,8 29668,8 2225160 19 Men tái sử dụng lít 10,6 494,68 2968 222600

Bảng 1.9. Tổng kết nguyên liệu phụ tương ứng với bia hơi 110Bx

1.3. TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ SẢN XUẤT

Theo kế hoạch sản xuất thì ngày sản xuất cao nhất là 280000 lít và mỗi mẻ sản xuất nhiều nhất được 46666,7 lít. Nhà máy sản xuất cả bia chai và bia hơi nhưng do sản xuất bia chai cần lượng nguyên liệu nhiều hơn nên ta tính và chọn thiết bị theo công nghệ sản xuất bia chai.

 Nguyên tắc chọn máy và thiết bị:

- Máy móc thiết bị phải đáp ứng mục tiêu sản xuất ra những sản phẩm có chất lượng cao, đảm bảo năng suất theo quy định

- Đảm bảo về yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm, không lây nhiễm các tạp chất hóa học do bản thân máy móc thiết bị sinh ra.

- Tiêu hao, lãng phí nguyên liệu ít nhất

STT Tên nguyên liệu Đơn

vị 1000 lít 46666,7 lít/mẻ 280000 lít/ngày 21 triệu lít/năm 1 Acid lactic g 43,58 2033,73 12202,4 915180 2 CaCl2 kg 0,0131 0,61 3,67 275,1

3 Diatomide (mỗi loại) kg 0,8 37,33 224 16800

4 Bã hoa kg 1,007 46,99 281,96 21147 5 Men kết lắng lít 20 933,33 5600 420000 6 Men tái sử dụng lít 10 466,67 2800 210000 7 Men thải bỏ lít 10 466,67 2800 210000 8 Polyclarlc kg 0,2 9,33 56 4200 9 Termamin g 4,358 203,37 1220,24 91518 10 Ultraflo g 26,15 1220,33 7322 549150 11 CO2 thoát ra m3 19,12 892,27 5353,6 401520 12 CO2 có thể thu hồi m3 14,34 669,2 4015,2 301140 13 CO2 cần để bão hoà m3 1,65 77,0 462 34650

- Thiết bị làm việc liên tục

- Thiết bị có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền - Sử dụng, bảo dưỡng dễ dàng

- Kích thước ngắn gọn, năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít hơn - Máy có thể sản xuất trong nước hoặc nước ngoài