Đồ Án Thiết Kế Nhà Máy Bia Năng Suất 10 Triệu Lít.năm 3556152.Pdf

Më ®Çu PhÇn i më ®Çu Bia lµ lo¹i ®å uèng gi¶i kh¸t m¸t, bæ ®îc chÕ biÕn tõ Malt ®¹i m¹ch, g¹o, hoa houblon vµ níc DÞch ®êng sau lªn men cã h¬ng th¬m vÞ ®¾ng ®Æc trng do c¸c chÊt trong nguyªn liÖu mang[.]

Phần i: mở đầu

Bia là loại đồ uống giải khát mát, bổ đợc chế biến từ Malt đại mạch, gạo, hoa houblon và nớc Dịch đờng sau lên men có hơng thơm vị đắng đặc trng do các chất trong nguyên liệu mang lại Sản phẩm này chứa độ cồn thấp, nhiều CO2 nên có tác dụng giải khát, đợc nhiều ngời u chuộng

Bia ra đời cách đây 7000 năm trớc công nguyên Nhng mãi đến năm 1875 nhà bác học Pháp Louis Pasteur khám phá và khẳng định nấm men là loại vi sinh vật duy nhất mà hoạt động của nó đã làm nên quá trình lên men bia, mở

ra một bớc ngoặt mới cho công nghệ sản xuất bia

Công nghệ sản xuất bia du nhập vào Việt nam và đợc sử dụng phổ biến là khá muộn so với các nớc trên thế giới Mặc dù vậy sản lợng cũng nh chất lợng không ngừng đợc nâng lên trong những năm gần đây: năm 1990 là 100 triệu lit, 1997 là 670 triệu lit, đến nay bình quân đầu ngời khoảng 10 lít/ngời/năm,

là khá bé so với các nớc phát triển trên thế giới nh: Mĩ, Hà lan ( khoảng 200lit/ngời/năm) Vì vậy việc xây dựng một nhà máy bia với năng suất phù hợp và chất lợng đảm bảo là cần thiết,chắc chắn đạt hiệu quả kinh tế cao

130-Phần ii lập luận kinh tế - kĩ thuật

Nhu cầu về bia của ngời dân ngày càng tăng nên việc xây dựng một nhà máy bia là rất cần thiết Trớc đây ở nớc ta bia đợc xem nh một loại đồ uống cao cấp, nhng giờ đây khi cuộc sống đã đợc cải thiện thì nhu cầu về bia đã trở nên bình thờng Nó là loại đồ uống có giá trị dinh dỡng cao và thích hợp với mọi tầng lớp

Tuy có những khó khăn về nguồn nguyên liệu chính sản xuất bia là malt và hoa houblon nhng ta đã dùng nguyên liệu thay thế (gạo: chiếm 30ữ40%) malt nên giá thành đợc giảm đáng kể trong khi đó chất lợng vẫn bảo đảm, đợc thị trờng chấp nhận Nh vậy một nhà máy bia sẽ đa lại hiệu quả kinh tế cao, góp phần tăng ngân sách quốc gia

1.Chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Dựa vào nguyên tắc chọn địa điểm xây dựng và thực tế hiện nay tôi chọn địa

điểm xây dựng nhà máy bia tại thị xã Cửa Lò Với dân số trên 3 triệu ngời, trong khi đó chỉ có một nhà máy bia (VIDA) năng suất 10 triệu lít/năm Nên không thể đáp ứng nhu cầu về số lợng cũng nh chất lợng( hiện nay Nghệ An vẫn tiêu một lợng lớn bia ngoại tỉnh)

ở đây diện tích rộng, dân c đông đúc, đời sống nhân dân ngày càng đợc nâng cao nên nhu cầu về bia rất lớn Mặt khác địa điểm này nằm trên quốc lộ 1A,

có bến cảng(Cửa Lò) nên thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu cũng nh vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ Ngoài ra về mùa hè, lợng ngời nghỉ mát, tham quan khu du lịch ngày càng đông

Thị xã Cửa Lò là địa điểm sát thành phố Vinh, sát huyện Nghi Xuân(Hà Tĩnh) nên việc tiêu thụ không chỉ gói gọn tại chỗ mà có thể tiêu thụ ở các vùng phụ cận

2.Đặc điểm thiên nhiên vị trí cần xây dựng

Tình hình địa chất ổn định, mặt bằng phẳng khô ráo Thời tiết nắng nóng kéo dài, kết hợp với gió Tây Nam oi bức nên yêu cầu tiêu thụ lớn rất phù hợp để xây dựng một nhà máy bia

3.Nguồn cung cấp nguyên liệu

a Nguyên liệu chính để sản xuất

Malt dại mạch và hoa houblon là hai loại nguyên liệu chính để sản xuất bia Hai nguyên liệu này có thể nhập từ nớc ngoài nh Pháp, úc, Đan Mạch, Đức thông qua ngoại thơng về cảng Cửa Lò hoặc đờng bộ

b Nguyên liệu thay thế

Nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu thay thế là 30% Gạo có thể nhập từ địa phơng trong nớc nh: An Giang, Thái Bình

c.Các nguyên liệu phụ

Men giống: sử dụng nấm men chìm Saccharomyces Carlsbergensis đã đợc

nuôi cấy huấn luyện và thuần hoá để có thể lên men ở nhiệt độ cao

Các chất sát trùng: Cloramin ,cồn,axit, NAOH, KMnO4

4.Nguồn cung cấp nguyên liệu

a.Nguồn nớc

Trong sản xuất bia cần một lợng nớc lớn và phải đạt yêu cầu kỹ thuật Nhà máy sẽ sử dụng nớc của công ty cấp nớc thị xã Cửa Lò, ngoài ra cần khoan giếng để chủ động trong sản xuất và giảm giá thành sản phẩm

b.Nguồn điện

Sử dụng nguồn điện quốc gia là chính Nhng đề phòng khi mất điện mà không làm gián đoạn quá trình xản xuất cần có nhà máy phát điện đủ công suất sử dụng cho toàn nhà máy

c.Nguồn hơi

Dùng hơi nớc bão hoà từ lò hơi của nhà máy Nguyên liệu đốt lò hơi có thể dùng: than, than đợc mua ở Quảng Ninh và chuyển về qua cảng Cửa Lò d.Nguồn lạnh

Dùng máy có tác nhân lạnh là NH3, chất tải lạnh là rợu 30%

5.Giao thông vận tải

Nhà máy đợc xây dựng cạnh trục đờng chính, bến cảng nên rất thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm đến các vùng phụ cận cũng nh ngoại tỉnh

6.Môi trờng

Địa điểm xây dựng cụ thể khô ráo sạch sẽ, môi trờng không bị ô nhiễm để không ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm cũng nh sức khoẻ của công nhân, ng-

ời dân xung quanh, đồng thời nhà máy cũng phải đảm bảo vệ sinh nh: xử lý

n-ớc thải, chất thải rắn, khói lò

7.Nguồn nhân lực

Là một tỉnh đang phát triển, đội ngũ trí thức, công nhân lành nghề rất phong phú Chắc chắn đáp ứng đợc nhân lực cho nhà máy

8.Thị trờng tiêu thụ

Bia hơi của nhà máy đựơc chiết bock, tiêu thụ ngay tại thị xã, hoặc vận chuyển đi các vùng nh: thành phố Vinh, Hà Tĩnh Còn bia chai cũng tiêu thụ trong tỉnh và tỉnh bạn

Với tất cả những đặc điểm trên, tôi thấy việc xây dựng nhà máy bia là khả thi Chắc chắn mang lại hiệu quả kinh tế

Phần iii Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

Muốn bia có chất lợng tốt đáp ứng đợc đòi hỏi của ngời tiêu dùng thì nguyên liệu phải đạt yêu cầu kĩ thuật

1 Malt đại mạch:

Malt là nguyên liệu chính trong sản xuất bia ,thành phần chất lợng của malt

có tính quyết định đến màu sắc, hơng vị và giá trị cảm quan của bia Malt sản xuất từ hạt đại mạch đem ơm mầm ,sấy khô rồi tách mầm,rễ đợc malt khô dùng cho sản xuất bia Trong malt có lợng các chất hoà tan tơng đối cao đặc biệt là các hệ Enzim α,β amylaza, proteaza Các Enzim này có tác dụng thuỷ phân tinh bột thành đờng và các sản phẩm thuỷ phân khác phục vụ cho quá trình lên men

Malt đại mạch dùng trong sản xuất bia phải đạt các chỉ tiêu sau:

Pentoza hoà tan : 1,0% chất khô

Hexozan và Pentozan không tan : 9,0% chất khô

Pentozan hoà tan : 1,0% chất khô

Hạt mẩy đều

c Chỉ tiêu cơ học

Dung trọng là trọng lợng của 1 lit malt: từ 500-600g/lít

Trọng lợng tuyệt đối là trọng lợng 1000 hạt malt:

Màu sắc: đối với cánh hoa: Màu vàng xanh

Chất tro :5-8%

Chất đắng là thành phần thiết yếu và đặc trng của nhất của hoa gồm 2 nhóm axit đắng và nhựa đắng( do các quá trình biến đổi của axit đắng tạo ra) Trung bình trong hoa houblon: 16-19% ( axit dắng 9-11%, nhựa đắng 7-8%)

Humulon(α-axit đắngdung dịch:đây là một chất có khả năng tạo bọt tốt, khả năng kháng sinh mạnh chính vì vậy Humulon là thành phần có giá trị nhất của những chất đắng có trong hoa houblon

Lupulon: Có vị đắng tơng tự humulon, nhng có khả năng kháng sinh mạnh hơn Độ hoạt động bề mặt hay khả năng tạo bọt yếu hơn humulon

Tinh đầu: gây cho bia hơng vị dễ chịu

Có dạng nớc trong, vàng sáng và có mùi thơm rất mạnh

Chất chát có ý nghĩa lớn trong việc kết tủa protit kém bền vững nó làm tăng tính ổn định cho bia song nó cũng làm giảm một lợng protit đáng kể làm tăng

sự tạo và giữ bọt cho bia

Vi sinh vật : không quá 100 tế bào / 1cm3

Nếu nớc có độ cứng cao, hàm lợng các ion Ca2+ và Mg2+ lớn, chúng tồn tại dới dạng muối Cacbonat và Bicacbonat Muối Bicacbonat ảnh hởng bất lợi vì làm giảm độ chua của dịch cháo (do chúng tác dụng với các muối Phosphat từ malt ) dẫn đến hiệu suất đờng hoá giảm Muối Canxi Clorua làm tăng độ chua của dịch cháo( CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 +NaCl ) Sắt là nguyên tố ảnh hởng mạnh nhất tới chất lợng bia, xúc tác phản ứng oxy hoá trong bia làm giảm độ

bền keo, gây đục cho sản phẩm Sắt còn gây vị lạ, mùi tanh Các nguyên tố vi lợng tồn tại trong nớc cũng phải đảm bảo để nấm men sinh trởng và phát triển

Để xử lý nớc có thể dùng hệ thống xử lý trao đổi ion, lắng lọc

5.Nấm men bia

Trong sản xuất bia thờng dùng 2 loài nấm men Saccharomyces Carlsbergensis và Saccharomyces Cerevisiae Ta chọn loài Saccharomyces Carlsbergensis: là loại nấm men chìm: thích nghi với điều kiện sinh trờng và

phát triển ở nhiệt độ thấp hơn Trong quá trình lên men, chúng có thiên hớng chìm sâu và kết lắng xuống đáy thùng Khi quá trình lên men chính kết thúc thì phần lớn sinh khối bị kết lắng

Lên men phụLọc trong

Bổ sung CO2Chiết chai Thanh trùngDán nhãnXếp hộpXuất xưởng

Chiết bock

Xuất xưởng

Rửa

Bock

B

ã

Rửa chai

Thuyết minh dây chuyền công nghệ

a.phân xởng nấu

1 Nghiền nguyên liệu :

Nghiền malt nhằm mục đích tạo điều kiện để tăng tốc độ các quá trình lý học và hoá sinh trong khi nấu, đảm bảo cho các chất hoà tan chuyển từ bột vào nớc Hạt đợc nghiền càng nhỏ thì càng tạo điều kiện tốt cho các enzim phát huy hiệu lực, tuy nhiên nếu nghiền nhỏ cả vỏ malt thì sẽ tạo ra mùi và vị khó chịu cho dịch nha do hàm lợng tanin trong vỏ malt khá lớn, điều này sẽ làm cho bia thành phẩm có vị đắng chát khó chịu Do đó phần vỏ malt càng nguyên vẹn càng tốt, phần nội nhũ phải đợc nghiền nhỏ, các hạt tấm không quá nhỏ để khi lọc sẽ cùng với vỏ trấu tạo lớp màng lọc Máy nghiền malt th-ờng là máy nghiền trục

Nghiền gạo nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột tạo cho quá trình hút nớc trơng nở hạt tinh bột tạo điều kiện cho các Enzim tiếp xúc, thuỷ phân tinh bột Bột gạo đợc nghiền nhỏ nên hay dùng máy nghiền búa hoặc nghiền

Trớc khi nghiền malt đợc phun nớc ấm

Ưu điểm : vỏ malt bảo toàn đợc phần nào trạng thái nên bảo đảm đợc chất lợng bia

Nhợc điểm: Sau khi nghiền Malt phải đợc dùng luôn, nếu để lâu sẽ ảnh hởng

đến quá trình nghiền và chất lợng bia

c Nghiền ớt :

Nghiền ớt tức là malt đợc nghiền với nớc theo một tỉ lệ phối trộn nhất định Quá trình nghiền malt đợc thực hiện bằng máy nghiền ớt có cấu trúc khác so với máy nghiền ẩm, khô

Ưu điểm: bảo toàn đợc vỏ nên bia có chất lợng đảm bảo

Nhợc điểm : Đòi hỏi thiết bị máy móc phức tạp cũng nh kĩ thật của ngời công nhân cao hơn

Từ những u, nhợc điểm trên ta chọn phơng pháp nghiền khô phù hợp với điều kiện hiện nay

2 Nấu và đờng hoá nguyên liệu :

Mục đích:

Chuyển các chất khô có trong malt và gạo ở dạng không hoà tan sang dạng hoà tan Nhng tác dụng quan trọng hơn đó là thuỷ phân các chất có trong nguyên liệu thành các chất hoà tan gọi chung là chất chiết phục vụ cho quá trình lên men bia

Có hai phơng pháp chính thờng đợc sử dụng để nấu nguyên liệu là phơng pháp ngâm và phơng pháp đun sôi từng phần

+ Nhợc điểm : Vì chỉ đờng hoá tại nhiệt độ thấp không đun sôi nên hiệu suất thu hồi chất chiết thấp, không cho phép dùng nguyên liệu thay thế

- Phơng pháp đun sôi từng phần :

Phơng pháp này malt đợc trộn lẫn với nớc thành hồ malt, hồ malt đợc chia thành từng phần Các phần này sẽ đợc đờng hoá và đun sôi liên tiếp, sau đó lại

đợc hoà lẫn với hồ malt ban đầu

+ Ưu điểm : Do dịch malt đợc đun sôi và duy trì tại nhiệt độ thích hợp cho các enzim hoạt động nên hiệu suất chiết tăng, tạo môi trờng dinh dỡng

đầy đủ cho nấm men phát triển, tạo sự hài hoà giữa các thành phần trong bia

Có thể dùng cho trờng hợp sử dụng các nguyên liệu thay thế

+ Nhợc điểm: Đun sôi nhiều lần dẫn đến khả năng các chất không có lợi cho chất lợng bia chiết vào dịch nhiều, nếu không khống chế nhiệt độ, để lên cao quá sẽ tạo các sản phẩm có màu sẫm ảnh hởng đến chất lợng cảm quan của bia Nấu theo phơng pháp này tốn hơi, tốn thiết bị, đầu t ban đầu lớn và kéo dài chu kì nấu

Dựa vào các u nhợc điểm của hai phơng pháp kể trên, ta chọn phơng pháp nấu nguyên liệu thay thế riêng và đun sôi từng phần Các thao tác đợc tiến hành nh sau :

+ Khi bắt đầu một chu kỳ làm việc, nồi hồ hoá và đờng hoá đợc vệ sinh thanh trùng bằng hơi nớc

Bơm nớc vào nồi hồ hoá, tăng nhiệt độ lên 400C rồi cho toàn bộ lợng gạo vào ( Lợng gạo chiếm 30% lợng nguyên liệu ) cùng 10 % malt lót (Các enzim trong malt hoạt động làm loãng dịch cháo tránh hiện tợng cháy nồi ) Khuấy

đều hỗn hợp và axit hoá bằng H3PO4 đến pH=5,5 ữ 5,7 Giữ nhiệt độ 40ữ420C trong 5 phút sau đó nâng nhiệt độ lên 520C Giữ nhiệt độ này 20 phút tiếp tục

đun lên 860C, giữ 25-30 phút, tiếp tục đun sôi trong 30 phút

Trong nồi đờng hoá, cho malt, nớc theo tỷ lệ 1/5 , khuấy đều và giữ ở

40ữ420C sau đó tăng đến 50ữ520C, để yên khoảng 30 phút cho enzim Proteaza hoạt động Sau đó bơm toàn bộ dịch cháo đang sôi sang để nhiệt độ toàn khối tăng tới 63-650C

Lần thứ 2, khoảng 1/3 hỗn hợp đợc bơm sang nồi hồ hoá, nâng nhiệt độ lên

720C Sau khi đờng hoá, đun sôi 15ữ20 phút Cuối cùng, ta bơm ngợc về nồi ờng hoá để hoà lẫn với phần còn lại, nhiệt độ của hỗn hợp nâng lên khoảng

đ-75ữ760C và giữ cho tới khi đờng hoá hoàn toàn rồi chuyển sang nồi lọc

+ Các enzim hoạt động chính trong giai đoạn này là :

- Hệ enzim amilaza, gồm α- amilaza và β- amilaza Chúng phân cắt tinh bột thành Dextrin, Maltoza, Glucoza, tạo nguồn cacbon cho nấm men

- Enzim proteinaza thuỷ phân protit thành albumo, pepton, poly peptit, peptit, axit amin, cung cấp nguồn nitơ cho nấm men, làm tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt của bia

α- amilaza topt : 70ữ750C pHopt : 5,6ữ5,8

β- amilaza topt : 60ữ650C pHopt : 5,4ữ5,6

Proteinaza topt : 50ữ600C pHopt : 5,2ữ5,6

- Ngoài ra còn có các Enzim khác nh: Lipaza: 35-370C, Sitaza và phôtphataza: 40- 430C

Qua việc điều chỉnh nhiệt độ và pH ta tận dụng tối đa độ hoạt động xúc tác của enzim để thu đợc nhiều chất hoà tan nhất cũng nh hạn chế đợc các chất không có lợi cho bia thành phẩm

3 Lọc trong dịch đờng :

Mục đích :

Sau khi đờng hoá thu đợc hỗn hợp gồm pha lỏng và pha rắn Pha lỏng gồm nớc và các cấu tử hoà tan từ malt, pha rắn gồm các cấu tử không hoà tan:võ trấu, quá trình lọc nhằm mục đích tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp hai pha

Có thể chọn thiết bị lọc đáy bằng hoặc lọc khung bản ở đây ta chọn thiết

bị lọc đáy bằng vì các lý do sau:

Lọc đáy bằng có u điểm: hạn chế đợc quá trình oxi hoá xảy ra trong thời gian lọc, việc vệ sinh dễ dàng, có thể tự động hoá đợc Tuy nhiên thùng lọc có hiệu suất thấp hơn từ 0,5-1%( nguyên liệu dùng cho thùng lọc có kích thớc lớn hơn lọc khung bản do đó hiệu suất chiết thấp)

Cách tiến hành

Trớc khi lọc cần vệ sinh sạch thùng Tiếp đó bơm nớc nóng 76-780C vào ngập lới lọc(1-1,5cm) để đuổi hết không khí Sau đó bơm hỗn hợp từ nồi đờng hoá sang và bật cánh khuấy để phân tán đều dịch trong thùng lọc Bơm xong vẫn tiếp tục khuấy 5 phút rồi để lắng 15-20 phút Sau đó mở van để dịch chảy vào bình trung gian Khi dịch đầy bình thì bật bơm hút dịch từ nồi lọc, kiểm tra độ trong của dịch nhờ ống quan sát, nếu còn đục thì mở van tuần hoàn trở lại, nếu trong thì mở van sang nồi hoa Bơm mở sao cho thời gian lọc dịch đầu

từ 50-60 phút Rửa bã lần một ở 780C lần hai,ba cũng vậy đến khi nào nồng độ của dịch bã từ 1-1,20 bx thì dừng Chú ý trong quá trình rửa bật cánh khuấy sau đó để yên 10-15 phút rồi mới tiến hành bơm dịch

4 Đun sôi dịch đờng với hoa houblon :

Mục đích:

Trích li chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đờng để tạo cho bia có vị đắng và mùi thơm đặc trng Đông tụ Protein,tăng độ bền của bia

Diệt vi sinh vật (thanh trùng dịch đờng)

5 . Lắng xoáy :

Mục đích :

Làm nguội sơ bộ dịch đờng và lắng phần cặn của dịch đun hoa

Cách tiến hành :

Dịch đợc bơm vào thùng theo phơng tiếp tuyến tạo thành dòng xoáy Cặn

và các chất không hoà tan có khối lợng lớn chịu tác dụng của lực hớng tâm sẽ xoáy vào giữa thùng và lắng xuống đáy thùng Thời gian cần thiết để lấy dịch

ra khỏi thùng khoảng 30 ữ 40 phút Toàn bộ thời gian dịch đờng lắng trong thùng lắng kéo dài khoảng 1,5 ữ 2 giờ

6 Làm lạnh nhanh dịch đờng :

Sau khi lắng dịch đờng, ta phải đa về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men(14-160C) Làm lạnh nhanh còn tránh vi sinh vật nhiễm vào dịch đờng lên men và tách các cặn mịn Quá trình giảm nhiệt độ của dịch đờng cũng tạo

điều kiện thuận lợi cho oxy hoà tan nhiều vào dịch

Nồng độ oxy cần thiết bão hoà trong dịch đờng để đảm bảo cho quá trình sinh trởng và phát triển của nấm men khoảng 6 ữ 8 mg/l dịch đờng

B Phân xởng lên men

Lên men bia là một quá trình quan trọng trong các công đoạn sản xuất bia Trong quá trình này, dới tác động của các enzim chứa trong nấm men, các đ-ờng đợc chuyển hoá thành rợu, CO2 và một số sản phẩm phụ khác Các sản phẩm này có tỷ lệ hài hoà, cùng với các thành phần có trong nguyên liệu ban

đầu tạo hơng vị đặc trng cho sản phẩm

Trong sản xuất bia, thờng tiến hành lên men theo hai phơng pháp: lên men

cổ điển và lên men hiện đại Cùng với hai phơng pháp này là các phơng thức lên men khác nhau: lên men gián đoạn, liên tục và bán liên tục

I Chọn phơng pháp lên men

Hiện nay có nhiều phơng pháp lên men, tuỳ theo thiết bị và chủng nấm men

đem sử dụng

1 Theo thiết bị

Có hai phơng pháp lên men: lên men cổ điển và lên men hiện đại

a-Lên men cổ điển : đặc điểm chính là hai quá trình tiến hành trong các thiết

bị riêng biệt (ở hai phòng lạnh khác nhau, có hệ thống bảo ôn lạnh khác nhau)

u điểm : Nhiệt độ lên men thấp 6-9oC nên thời gian lên men kéo dài, sản phẩm thu đợc có hơng vị đậm đà

Nhợc điểm : Tốn diện tích mặt bằng, tốn thiết bị, thời gian lên men dài, năng

suất giảm Hệ thống làm lạnh lớn, do vậy tốn chi phí đầu t Việc chuyển dịch lên men từ khu lên men chính sang khu lên men phụ gây tổn thất

b-Lên men gia tốc: Với phơng pháp này quá trình lên men chính và phụ đợc

tiến hành trong cùng một thiết bị hình trụ đáy côn, có hệ thống áo lạnh bên ngoài để điều chỉnh nhiệt độ của hai quá trình lên men Nhiệt độ lên men chính 10-12oC, lên men phụ 0-2oC

u điểm : Thời gian lên men nhanh, rút ngắn hơn so với phơng pháp lên men cổ

điển.Thiết bị lên men gọn, đỡ tốn lạnh, không tốn diện tích mặt bằng phân ởng

x-Nhợc điểm: Thời gian lên men nhanh làm chất lợng bia có giảm tuy nhiên

không khác xa nhiều so với lên men cổ điển

2-Theo chủng nấm men

Có hai phơng pháp lên men chìm và nổi

a-Lên men chìm : sử dụng chủng nấm men Saccharomyces carlsbergensis

nhiệt độ lên men thích hợp 6-8oC Trong quá trình lên men, nấm men lơ lửng dạng huyền phủ trong dịch lên men Nhng khi hạ nhiệt độ xuống 4-50C (kết thúc quá trình lên men chính) thì nấm men kết lắng xuống đáy thiết bị

Ưu điểm : dễ tách cặn nấm men sau khi lên men chính, bia dịu và ngon

hơn thời gian lên men kéo dài, tốn lạnh dẫn đến tăng chi phí

Nhợc điểm : Bia thu đợc có vị nhạt

b-Lên men nổi : Chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae nhiệt độ lên men

cao hơn : 25-26oC Nắm men kết thành mảng nổi lên trên bề mặt dịch đờng

Ưu điểm : bia có vị đậm hơn khi dùng chủng nấm man lên men chìm Nhợc điểm : khó tách cặn nấm men

II Chọn phơng thức lên men

1.Lên men liên tục:

Nguyên liệu vào liên tục, sản phẩm lấy ra liên tục

Ưu điểm : công nghệ khép kín, hao tổn sản xuất ít, chất lợng bia đồng đều,

nâng cao năng suất thiết bị, hạ giá thành sản phẩm, dễ tự động hoá

Nhợc điểm : thiết bị phức tạp cồng kềnh, đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt, khi

bị nhiễm thì dễ nhiễm hành loạt nên khó xử lý

2.Lên men gián đoạn:

Nguyên liệu đợc đa vào từng mẻ Sản phẩm lấy ra từng mẻ

Ưu điểm : thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, khi bị nhiễm thì dễ xử lý

Nhợc điểm: năng suất thấp

Do trình độ vận hành, thao tác vô trùng còn hạn chế nên ta chọn phơng thức lên men gián đoạn

Từ những u nhợc điểm của các phơng pháp đã nêu trên, kết hợp với điều kiện của nhà máy, tôi chọn phơng pháp lên men nh sau:

-Phơng pháp lên men chìm bằng chủng Saccharomyces Carlsbergensis trong

thiết bị lên men gia tốc hình trụ đáy côn

-Phơng thức lên men gián đoạn

- Không qua lên men sơ bộ

III Lên men

1 Chuẩn bị men giống

1 1 Mục đích:

- Tạo lợng giống đủ cho quá trình lên men

- Hoạt hoá giống

1.2 Tiến hành

Để chuẩn bị men giống cho sản xuất ta thờng chuẩn bị từ chủng thuần khiết

và sử dụng men sữa tái sinh

1.2.1 Chuẩn bị từ chủng thuần khiết.

Quá trình nhân giống nấm men trải qua hai giai đoạn: giai đoạn nhân giống trong phòng thí nghiệm, giai đoạn nhân giống ngoài sản xuất- nhân giống tới

số lợng đủ bằng 10% so với dịch lên men

Nhân giống trong phòng thí nghiệm: Đầu tiên dùng que cấy vô trùng cấy chuyển giống từ ống thạch nghiêng sang môi trờng dịch thể đã vô trùng đựng trong ống thuỷ tinh 10 ml, tiếp tục cấy chuyển giống sang ống 100ml, 1Lít,10 Lít, 20 Lít có thể hơn nữa thì kết thúc Môi trờng nhân giống thông thờng là dịch chiết từ malt, với môi trờng 10 Lít có thể lấy từ thùng đờng hoá trong sản xuất

Quá trình nhân giống ngoài sản xuất có thể tuân theo nguyên tắc 1:10 hoặc 1:5 tuỳ theo chất lợng men Môi trờng nhân giống đợc lấy trực tiếp từ thùng đ-ờng hoá, trong qúa trình nhân giống có sục không khí vô trùng

Chế độ nhân giống nh sau:

Lợng dịch Môi trờng pH Nhiệt độ(0C) Thời gian

10 ml Dịch chiết malt 4,5ữ5,0 30±1 24giờ

100 ml Dịch chiết malt 4,5ữ5,0 30±1 18ữ24 giờ

1000 ml Dịch chiết matl 4,5ữ5,0 30±1 18ữ24 giờ

10 Lít Dịch đờng hoá 4,8ữ5,2 20ữ25 15ữ18 giờ

100 Lít Dịch đờng hoá 4,8ữ5,2 16ữ20 14 giờ

Yêu cầu canh trờng men giống

Mật độ tế bào 100-120 Triệu tế bào/ml

Tỉ lệ nảy chồi : 20-25%

Tỉ lệ nhiễm khuẩn cho phép : + Cầu khuẩn <1%

+ Men dại < 0,5%

+ Không có trực khuẩn

1 2 2 Tái sử dụng men sữa

Khi kết thúc lên men chính ngời ta tiến hành hạ nhiệt độ xuống 4-50C và tiến hành tháo sữa men Thờng cứ 1000 Lít dịch đờng sau khi lên men kết thúc cho ta khoảng 15 đến 20 Lít sinh khối nấm men sệt với hàm ẩm từ 85 ữ88% Cặn men đợc xả ra ngoài qua van xả, lúc đầu men có màu xám đen để dành riêng cho gia súc, tiếp đó là lớp men mịn màu trắng ngà dùng để làm giống cho sản xuất, tiếp đó là lớp màu xám đen cũng dùng để chăn nuôi gia súc Lớp men sữa sạch thu đợc, đem lọc qua rây và rửa nhiều lần bằng nớc vô trùng ở 1-2oC Các tế bào nấm men chết sẽ nổi lên và đợc gạn ra ngoài

Tiến hành rửa bằng nớc vô trùng 1oC nhiều lần, sau mỗi lần rửa phải kiểm tra chất lợng nấm men, khi nào đạt chỉ tiêu thì dừng Giống nấm men tốt khi

có hình thái tế bào đặc trng, số tế bào trẻ và nảy chồi nhiều, số tế bào chết

<5%, tỷ lệ nhiễm tạp <2%, tốc độ sinh sản nhanh Nấm men sau khi rửa xong

đợc bảo quản dới lớp nớc lạnh 1-2oC

Nấm men bị nhiễm tạp cần xử lí bằng cách đa pH về 2,9 -3,2 giữ ở pH này trong vòng 1 giờ sau đó lại loại bỏ cặn bẩn và trung hoà bằng NaHCO3 đến pH= 4,8 - 5,2 Thờng để giảm pH đến 2,9 -3,2 ngời ta dùng H2SO4 0,4% hoặc H3PO4 0,6%

Để cho men giống phát triển nhanh hơn thì trớc khi sử dụng ta cần hoạt hoá giống Tiến hành hoạt hoá giống nh sau: nấm men đợc nuôi cấy trong dịch đ-ờng mới đã đợc làm lạnh theo tỷ lệ men sệt / dịch đờng = 1/4 hoặc 1/5, dùng cánh khuấy hoặc không khí vô trùng sục vào dịch Nhiệt độ hoạt hoá gần bằng nhiệt độ lên men Khi có rất nhiều tế bào nảy chồi và độ cồn đạt 0,3% thì kết thúc hoạt hoá Số lần tái sử dụng men sữa khoảng 5 hay 6 lần

2 Lên men bia

Trong thực tế ngời ta hay thực hiện quá trình lên men một pha trong tank có thể tích lớn Tank có trang bị 3 khoang lạnh Chu kỳ sản xuất trong thiết bị loại này là 15 ngày đêm

Mục đích:

Chuyển hoá các hợp chất cao phân tử thành rợu, CO2 và các sản phẩm phụ khác biến dịch đờng thành bia thành phẩm có chất lợng mong muốn

1.Lên men chính và lên men phụ

Dịch đờng ở nhiệt độ 14oC đợc nạp vào tank trong vòng 24 giờ, trớc đó tank

đã đợc vệ sinh sạch sẽ và chạy lạnh vỏ

Dịch đờng sau khi lạnh nhanh đợc bổ sung O2 tới nồng độ 6- 8mg/l để men giống phát triển sinh khối ban đầu Nấm men giống đợc đa vào tank lên men sau khi mẻ nấu đầu tiên đa vào tank Sau khi đa hết dịch vào tank thì hạ nhiệt

độ bằng cách mở hết cỡ van lạnh trên cùng, mở 1/3 van lạnh giữa, bắt đầu quá trình lên men 12oC Sau khoảng 1 ngày, CO2 thoát ra mạnh, tiến hành thu hồi CO2, điều chỉnh áp suất 0,5-0,7 at, tránh làm ức chế hoạt động sống của nấm men Trong thời gian lên men chính nhiệt độ trong tank đợc điều chỉnh bằng

áo lạnh trên cùng với chất tải lạnh có nhiệt độ khoảng -50C để tăng sự xáo

động nấm men trong dịch

Hàng ngày bộ phận vi sinh lấy mẫu trong các tank dể kiểm tra các chỉ tiêu:

vi sinh vật, độ Bx Khi mức độ lên men biểu kiến khoảng 70% quá trình lên men chính xem nh kết thúc Tiến hành làm kết lắng nấm men bằng cách điều chỉnh : áo lạnh giữa của thiết bị đợc mở 2/3 , áo lạnh dới cùng đợc mở hết Lúc này dịch lên men nhiệt độ hạ xuống 4-5oC để nấm men kết lắng Giữ nhiệt độ này trong 1 ngày để nấm men kết lắng hết Nấm men sữa đợc tách ra

đem đi xử lý để tái sử dụng Sau đó mở các áo lạnh để hạ xuống 0-1oC ( thời gian hạ nhiệt độ khoảng 18-24 h) tiến hành lên men phụ, ngừng thu hồi CO2,

áp suất d trong tank khống chế ở 1,0-1,2Kg/cm2, nhờ đó CO2 hoà tan tốt hơn,quá trình kết lắng của nấm men cũng tốt hơn, ức chế nấm men làm chậm quá trình lên men, nhờ vậy tăng sự khử diacetyl trong bia Hàng ngày cũng kiểm tra chỉ tiêu độ đờng, vi sinh vật, đồng thời tách cặn dới đáy tank Sau khoảng 10-15 ngày quá trình lên men phụ kết thúc Bia non đa đi lọc trong để bão hoà CO2

Mục đích của quá trình lên men là tạo điều kiện tối u cho sự chuyển hoá dịch

đờng nhờ sự hoạt động của nấm men ở nhiệt độ, pH thích hợp Trong khi lên men , đờng và các Dextrin phân tử lợng thấp đợc chuyển thành rợu, CO2 và một số sản phẩm khác nh: axit hữucơ, este, aldehit, glyxerin, diacetyl, rợu cao phân tử tạo thành bia theo đúng yêu cầu kĩ thuật

Đặc điểm của quá trình lên men chính là tiêu hao cơ chất diễn ra mạnh mẽ, ợng nhiệt thải ra lớn

Đặc trng của quá trình lên men phụ là lên men rất chậm vì lên men ở nhiệt

độ thấp, áp suất d, nồng độ tế bào thấp, nồng độ dịch đờng bé

ý nghĩa của quá trình lên men phụ đối với việc tạo vị, tạo bọt, và hơng thơm,

nó quyết định chất lợng, độ bền vững của bia Trong quá trình lên men phụ ợng CO2 tiếp tục đợc tạo ra và hoà tan vào bia non, CO2 chủ yếu nằm ở dạng liên kết, một phần ở dạng tự do

l-CO2 ⇔ HCO3- -⇔(C2H5)2CO

C Phân xởng hoàn thiện

1 Lọc trong bia

1.1 Mục đích:

Quá trình này nhằm tách cặn lơ lửng, tách các tế bào nấm men sống và xác

tế bào trong bia non để tăng giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinh học, độ bền keo của bia

Thiết bị lọc bia thông dụng là thiết bị lọc khung bản, với giấy lọc và bột trợ lọc là bột diatomit Giấy lọc sẽ giữ các phần tử rắn có kích thớc lớn hơn kích thớc lỗ giấy lọc, còn bột trợ lọc sẽ hấp phụ các phần tử có kích thớc nhỏ hơn Trong quá trình lọc có thể làm giảm nồng độ chất hoà tan trong bia, vì thế ta thờng lọc một lần để đảm bảo không tổn thất chất hoà tan trong bia Trong quá trình lọc không thể tránh khỏi sự tổn thất về CO2, do vậy trớc lúc lọc, bia thờng đợc làm lạnh đến 0oC giải pháp này còn hạn chế đợc hiện tợng đục bia sau này( tạo điều kiện tách các cặn nguội khi lọc)

đục do lớp lọc bị phá vỡ lúc này ta dừng quá trình lọc, tháo khung bản rửa máy và giặt vải lọc Theo một số tài liệu thì 1m2 bề mặt lọc chỉ lọc đợc 1000 Lít bia, đến lúc đó xảy ra hiện tợng “mỏi” lọc

2 Bão hoà CO 2

Bão hoà CO2 đạt hàm lợng cần thiết nhằm làm tăng chất lợng cảm quan, chống ôxy hoá, chống kết lắng và tạo môi trờng tốt để bảo quản bia Quá trình này đợc thực hiện trong tank bão hoà CO2 chịu áp lực Sử dụng CO2 đã thu hồi hoặc mua về Để CO2 đợc bão hòa tốt phải tiến hành nạp nhiều lần ở nhiệt

độ thấp 00C, mỗi lần nạp tới áp suất 4 đến 5 Kg/cm2 rồi lại hạ xuống 3 Kg/cm2, quá trình nạp lặp đi lặp lại nhiều lần

3 Hoàn thiện sản phẩm

Đó chính là quá trình chiết bia vào chai và thùng bock để dễ vận chuyển và bảo quản đồng thời thanh trùng diệt nấm men nhằm nâng cao độ bền sinh học cho sản phẩm Bia đợc chiết dới điều kiện đẳng áp

a Hoàn thiện bia hơi

Bia hơi trớc khi chiết bock phải đợc kiểm tra chất lợng, nếu đạt yêu cầu thì mới cho tiến hành chiết bock Bia hơi thanh phẩm đợc chiết vào các bock có dung tích sau:100 Lit, 50 Lit, 30 Lit để dễ vận chuyển ta chọn loại Bock có dung tích 50 Lit

Bock làm bằng nhôm hay bằng nhựa, có lớp bão ôn, chịu đợc áp lực suất d

do CO2 gây ra Xung quanh bock có hai đai cao su để khi vận chuyển tránh xây xát, va đập Chiết bock theo nguyên tắc đẳng áp

Bock đợc xem là bảo đảm nếu sau một ngày nhiệt độ của bia không tăng quá

10C

b Hoàn thiện bia chai

Chai đựng bia đợc thổi từ thuỷ tinh chất lợng cao có màu nâu đậm hay xanh nhạt để ngăn chặn sự tác động của ánh sáng mặt trời đến bia thành phẩm Nguyên nhân là tạo ra CO và các hợp chất chứa nhóm Sunfohydrin làm bia có

vị lạ, do các tia này có khả năng kích thích các phản ứng quang hoá trong bia, khử các chất chứa lu huỳnh thành Mecaptan có mùi khó chịu

Chai đựng bia phải chịu đợc áp lực 10 Kg/cm2 ở 1000C, thành chai đều nhẵn

và không có bọt khí, đáy chai hơi lõm Dung tích chai sử dụng là loại 0,5 Lit, chai phải đợc rửa sạch và thanh trùng trớc khi chiết Sau khi thanh trùng chai phải đợc kiểm kĩ lợng, chai đủ tiêu chuẩn mới đem chiết

Biểu đồ quá trình thanh trùng

Sơ đồ dây chuyền chiết chai

Lật két Máy rửa chai Cl2,H20,NaOH

Máy chiết chai, dập nút

Máy thanh trùng

Soi chaiMáy dán nhãn

Kiểm traXếp chai vào két

Vận chuyển

Nhập kho

Kiểm tra

CO2 và thu đợc CO2 khá tinh khiết: Đầu tiên CO2 đợc đi qua bình lọc bông sau

đó đi qua lần lợt các thiết bị chứa H20, KMn04, than hoạt tính để xử lý các tạp chất nh hơi nớc, este, axit,rợu,khử mùi Sau đó CO2đợc nén vào bình thép chịu áp lực (chú ý khi nén bình phải đợc làm mát)

5 Vệ sinh thiết bị

Hệ thống vệ sinh gồm 4 thùng :

Thùng 1: NaOH 2% ( Dùng để rửa các cặn bẩn hữu cơ )

Thùng 2: HNO3 0,1% ( Rửa các cặn vô cơ , trung hoà NaOH ).Thùng 3: Nớc Javen ( Rửa vải lọc )

Thùng 4: Nớc nóng ( Rửa các thiết bị nấu , lên men )

6 Đánh giá chất lợng bia.

Bia phải đạt các yêu cầu sau

+Cảm quan :

Màu sắc :Vàng sáng, vàng rơm có màu tự nhiên

Độ trong: bọt trắng, mịn, thời gian giữ bọt 2 phút ở độ cao bọt 3 cm,

độ bám cốc tốt, sạch

Mùi : mùi đặc trng, không có mùi lạ

+ Chỉ tiêu hoá lý

Độ cồn : Bia chai: 5% V, bia hơi: 3,5% V

Hàm lợng CO2 : Bia chai: 4,3 g/l, bia hơi: 3,5 g/l

Tổn thất ở từng công đoạn đợc xác định nh sau :

Lọc và bão hoà CO2 2 ữ 3% Chọn 3%

Chiết bock, chai 0,5 ữ 1% Chọn 1%

I Tính cân bằng sản phẩm cho bia hơi

1 Lợng bia và dịch dờng qua các giai đoạn :

Để đơn giản trong quá trình tính toán, ta tính cân bằng sản phẩm cho 1000 lít bia

+ Giả sử tổn thất trong quá trình chiết bock là 1% Lợng bia đã bão hoà CO2 là:

1 , 0 1

1 , 1010

− =1041,34 lít

+ Giả sử tổn thất trong quá trình lên men chính và phụ là 5% Lợng dịch ờng đa vào lên men là :