Đồ án Thiết kế nhà máy bia lên men liên tục Bách khoa Đà Nẵng

Đồ án Thiết kế nhà máy bia lên men liên tục Bách khoa Đà Nẵng, Đồ án tốt nghiệp Ngành Công nghệ thực phẩm I.TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp lên men liên tục với năng suất 6500 tấn nguyên liệu / năm. II.CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU:- Độ bia của sản phẩm: 12%- Tỉ lệ nguyên liệu dùng: Malt/Ngô = 62/38- Năng suất của nhà máy: 6.500 tấn nguyên liệu/năm.- Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu:+Độ ẩm của malt: 3,5% , của ngô: 10,5%+ Độ chiết của malt: 79% , của ngô: 82%III.NỘI DUNG CÁC PHẦN CỦA ĐỒ ÁN: - Mục lục- Lời mở đầu.- Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật.- Chương 2: Tổng quan - Chương 3: Dây chuyền công nghệ.- Chương 4: Tính cân bằng vật chất.- Chương 5: Thiết bị.- Chương 6: Tính tổ chức và xây dựng.- Chương 7: Hơi và nước.- Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm- Chương 9: Vệ sinh công nghiệp và an toàn lao động.- Kết luận.

KHOA HOÁ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Quỳnh Trang

Ngành : Công nghệ thực phẩm

I.TÊN ĐỀ TÀI:

Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp lên men liên tục với năng suất

6500 tấn nguyên liệu / năm

II.CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU:

- Độ bia của sản phẩm: 12%

- Tỉ lệ nguyên liệu dùng: Malt/Ngô = 62/38

- Năng suất của nhà máy: 6.500 tấn nguyên liệu/năm

- Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu:

+Độ ẩm của malt: 3,5% , của ngô: 10,5%

+ Độ chiết của malt: 79% , của ngô: 82%

III.NỘI DUNG CÁC PHẦN CỦA ĐỒ ÁN:

- Chương 7: Hơi và nước

- Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm

- Chương 9: Vệ sinh công nghiệp và an toàn lao động

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

IV.CÁC BẢN VẼ:

1) Bản vẽ mặt bằng – mặt cắt phân xưởng nấu (A0)

2) Bản vẽ mặt bằng – mặt cắt phân xưởng lên men (A0)

3) Bản vẽ mặt bằng – mặt cắt phân xưởng chiết rót (A0)

5) Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy (A0)

V.CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

VI.NGÀY GIAO ĐỀ TÀI: 29 - 1 - 2010

VII.NGÀY HOÀN THÀNH: 22 – 5 - 2010

Thông qua bộ môn

Ngày tháng năm 2010 Chủ nhiệm bộ môn Giáo viên hướng dẫn chính TS Đặng Minh Nhật ThS Phan Bích Ngọc

Ngày tháng năm 2010

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Sinh viên thực hiện

(ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Quỳnh Trang

MỤC LỤC

Trang

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

Mở đầu

Chương 1: Lập luận kinh tế - kĩ thuật 01

1.1 Tính cấp thiết của sự đầu tư 01

1.2 Điều kiện kinh tế kĩ thuật 01

1.2.1 Đặc điểm tự nhiên 01

1.2.2 Hệ thống giao thông vận tải 01

1.2.3 Nguồn nguyên liệu 02

1.2.4 Nguồn cung cấp điện hơi và nhiên liệu 02

1.2.5 Nguồn cung cấp nước 02

1.2.6 Hệ thống xử lý nước thải 02

1.2.7 Nguồn nhân lực 03

1.2.8 Nguồn tiêu thụ sản phẩm 03

1.2.9 Hợp tác hóa 03

Chương 2: Tổng quan 04

2.1 Giới thiệu sản phẩm 04

2.1.1 Thành phần hóa học của bia 04

2.1.2 Các chỉ tiêu cảm quan 05

2.2 Nguyên liệu 05

2.2.1 Malt 05

2.2.1.1 Vai trò 05

2.2.1.2 Yêu cầu của malt đại mạch 05

2.1.2.3 Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản 06

2.2.2 Hoa houblon 06

2.2.2.1 Vai trò 06

2.2.2.2 Thành phần hóa học của hoa houblon 06

2.2.2.3 Bảo quản hoa và nâng cao hiệu quả sử dụng 07

2.2.3 Ngô 07

2.2.3.1 Vai trò 07

2.2.3.2 Yêu cầu của ngô nấu bia 07

2.2.3.3 Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản 08

2.2.4 Nước 08

2.2.4.1 Vai trò 08

2.2.4.2 Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia 08

2.2.4.3 Sự ảnh hưởng của nước đến chất lượng bia 09

2.2.5 Chất hỗ trợ kĩ thuật 09

2.2.5.1 Nấm men 09

2.2.5.2 Enzym 10

2.2.5.3 Các chất phụ gia 10

2.3 Các quá trình sinh lí, sinh hóa cơ bản trong sản xuất bia 10

2.3.1 Các quá trình xảy ra khi nấu 10

2.3.1.1 Quá trình enzym 10

2.3.1.2 Quá trình phi enzym 11

2.3.2 Các quá trình xảy ra khi lên men 12

2.3.2.1 Lên men chính 12

2.3.2.2 Lên men phụ 12

Chương 3: Dây chuyền công nghệ 14

3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia 14

3.2 Thuyết minh dây chuyên công nghệ 15

3.2.1 Làm sạch 15

3.2.1.1 Mục đích 15

3.2.1.2 Tiến hành 15

3.2.2 Nghiền nguyên liệu 16

3.2.2.1 Mục đích 16

3.2.2.2 Phương pháp thực hiện 16

3.2.2.3 Thiết bị 16

3.2.3 Nấu nguyên liệu 17

3.2.3.1 Mục đích 17

3.2.3.2 Phương pháp nấu 17

3.2.3.3 Tiến hành 18

3.2.4 Lọc dịch đường 19

3.2.4.1 Mục đích 19

3.2.4.2 Tiến hành 20

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

3.2.5 Houblon hóa 21

3.2.5.1 Mục đích 21

3.2.5.2 Tiến hành 21

3.2.6 Tách bã hoa 22

3.2.7 Lắng trong và làm lạnh 22

3.2.7.1 Mục đích 22

3.2.7.2 Tiến hành 22

3.2.8 Lên men 23

3.2.8.1 Chuẩn bị giống 24

3.2.8.2 Tiến hành 24

3.2.9 Lọc bia 26

3.2.9.1 Mục đích 26

3.2.9.2 Tiến hành 27

3.2.10 Ổn định bia 27

3.2.11 Chiết và đóng nắp 28

3.2.12 Thanh trùng 28

3.2.13 Hoàn thiện 28

Chương 4: Cân bằng vật chất 29

4.1 Các số liệu ban đầu 29

4.2 Tính cân bằng sản phẩm 29

4.2.1 Tính cân bằng sản phẩm cho 100kg nguyên liệu ban đầu 29

4.2.2 Biểu đồ sản xuất 35

4.2.3 Tính cân bằng sản phẩm cho 1 ngày 36

4.2.4 Chi phí bao bì 38

Chương 5: Thiết bị 41

5.1 Công đoạn xử lí nguyên liệu 41

5.1.1 Máy làm sạch nguyên liệu 41

5.1.2 Máy nghiền nguyên liệu 41

5.1.3 Tính bunke 42

5.2 Công đoạn nấu dịch đường 44

5.2.1 Nồi nấu nguyên liệu 44

5.2.1.1 Nồi nấu ngô 44

5.2.1.2 Nồi nấu malt 45

5.2.1.2 Nồi nấu nước nóng 46

5.2.1.2 Nồi houblon hóa 47

5.2.2 Thiết bị lọc thùng 48

5.2.3 Thùng chứa bã nguyên liệu 49

5.2.4 Thiết bị tách bã hoa 50

5.2.5 Thùng chứa bã hoa 51

5.2.6 Thiết bị lắng trong 51

5.2.7 Thiết bị làm lạnh 52

5.2.8 Tính và chọn các loại bơm dùng cho phân xưởng nấu 53

5.2.9 Cân nguyên liệu 55

5.2.10 Tính cơ cấu vận chuyển bằng gàu tải 55

5.3 Công đoạn lên men 57

5.3.1 Thiết bị lên men 57

5.3.1.1 Thùng lên men chính 58

5.3.1.2 Thùng tiếp liệu 59

5.3.1.3 Thùng nhân men giống trong dây chuyền 59

5.3.1.4 Thùng chứa bia non trước ly tâm 60

5.3.1.5 Máy ly tâm tách men 60

5.3.1.6 Thùng lên men phụ 60

5.3.1.7 Thùng chứa bia non sau ly tâm và thùng chứa bia sau lên men phụ 61

5.3.2 Thiết bị nuôi cấy giống 60

5.3.3 Thiết bị thanh trùng dịch đường 63

5.3.4 Thiết bị lọc bia 64

5.3.5 Tính lượng diatomit và thùng phối trộn chất trợ lọc 64

5.3.6 Thùng chứa ổn định bia sau khi lọc trong 64

5.3.7 Chọn bơm 65

5.4 Công đoạn chiết rót 67

5.4.1 Máy chiết rót và đóng nắp 67

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

5.4.2 Máy rửa chai 67

5.4.3 Máy rửa két 68

5.4.4 Máy thanh trùng 68

5.4.5 Máy dán nhãn 68

5.4.6 Băng tải chai, két 68

5.4.7 Máy bốc chai vào và ra khỏi két 69

Chương 6: Tính tổc chức và xây dựng 72

6.1 Tính tổ chức 72

6.1.1 Sơ đồ tổ chức của nhà máy 72

6.1.2 Tổ chức lao động của nhà máy 72

6.2 Tính xây dựng 74

6.2.1 Kích thước các công trình 74

6.2.2 Tính khu đất xây dựng nhà máy 79

Chương 7: Hơi và nước 81

7.1 Tính hơi 81

7.1.1 Các công thức sử dụng để tính toán 81

7.1.2 Tính nhiệt cho các nồi nấu trong phân xưởng nấu 83

7.1.3 Lượng hơi dùng cho phân xưởng nấu 85

7.1.4 Tính nhiên liệu 86

7.2 Tính nước 87

Chương 8: Kiểm tra sản xuất và chất lượng sản phẩm 89

8.1 Kiểm tra nguyên liệu 89

8.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất 90

8.3 Kiểm tra công đoạn thành phẩm 91

8.4 Kiểm tra sản phẩm 91

Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp trong nhà máy 94

9.1 An toàn lao động 94

9.2 Vệ sinh xí nghiệp 96 Kết luận

Tài liệu tham khảo

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là một loại nước giải khát lên men có độ cồn thấp, rất hấp dẫn với hươngthơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu của hoa houblon Ngoài tác dụng giải khát, biacòn cung cấp một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các chất giúp tăng cường tiêu hóa

và các vitamin, nhất là các vitamin nhóm B

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon vànước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt Ngoài ra để tăng hiệu quả kinh tế,giảm giá thành sản phẩm cũng như đa dạng hóa sản phẩm, các nhà máy sản xuất biacòn dùng một số loại nguyên liệu thay thế như: đại mạch chưa nảy mầm, gạo, ngô

đã tách phôi…

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

Các nước có ngành công nghiệp phát triển nghiên cứu nhiều quá trình sảnxuất bia tiên tiến đạt hiệu quả kinh tế và trình độ kỹ thuật cao như: phương pháp lênmen hiện đại, phương pháp len men liên tục, sử dụng chế phẩm enzym trong sảnxuất bia…

Những năm gần đây ở nước ta, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung vàngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng đã có một diện mạo mới với nhiều nhàmáy bia ra đời, nhiều sản phẩm bia được giới thiệu và tiêu dùng rộng rãi, nhưng vẫnkhông đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ bia ngày càng tăng

Vì vậy, nhu cầu xây dựng một nhà máy bia sản xuất ra sản phẩm có chấtlượng cao, giá cả hợp lý, ổn định để cạnh tranh với các sản phẩm của các công tynước ngoài đồng thời tiến đến xuất khẩu ra nước ngoài góp phần vào phát triển kinh

tế của đất nước

Chính vì lí do trên mà tôi đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp là: “Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp lên men liên tục với năng suất 6500 tấn nguyên liệu / năm.”

Chương 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Tính cấp thiết của sự đầu tư

Đà Nẵng là thành phố rất năng động, có nền kinh tế phát triển lớn nhất khuvực miền Trung và đứng thứ ba so với cả nước Đặc biệt nơi đây có rất nhiều tiềmnăng, có vị trí địa lí thuận lợi, là nơi nằm giữa 2 thành phố lớn nhất cả nước là HàNội và thành phố Hồ Chí Minh Vì vậy vấn đề giao lưu kinh tế hết sức dễ dàng ĐàNẵng có cảng biển và sân bay rất thuận lợi cho việc xuất nhập khẩu với nước ngoài.Bên cạnh đó, Đà Nẵng có rất nhiều điểm du lịch nổi tiếng như cáp treo Bà Nà, NgũHành Sơn, đặc biệt có bãi biển dài đẹp và các danh lam thắng cảnh khác… ngàycàng thu hút nhiều khách du lịch trong nước và quốc tế Chính vì điều đó mà nhu

cầu về chế biến thực phẩm ngày càng tăng và không ngừng phát triển, nhất là nướcgiải khát mà quan trọng nhất là bia, một loại nước uống được đông đảo người dân

và khách du lịch ưa chuộng Tuy nhiên hiện nay tại thành phố sản lượng bia vẫnchưa đáp ứng đủ nhu cầu Vì vậy việc xây dựng một nhà máy bia tại thành phố ĐàNẵng là hoàn toàn hợp lí, đảm bảo mang lại lợi nhuận cho nhà máy cũng như mở ranhiều cơ hội việc làm cho người dân thành phố Đà Nẵng nói riêng và cả khu vựcmiền Trung nói chung

1.2 Điều kiện kinh tế kĩ thuật

1.2.1 Đặc điểm tự nhiên

Nhà máy được xây dựng tại khu công nghiệp Hoà Khánh, quận Liên Chiểu,thành phố Đà Nẵng Đây là khu vực có địa hình rộng, bằng phẳng, khô ráo, cấu tạođất đai chắc chắn, không bị lún cho phép xây dựng nhà công nghiệp nhiều tầng

Về khí hậu, Đà Nẵng là thành phố có điều kiện khí hậu tương đối ôn hoà.Nhiệt độ trung bình hằng năm là 26°C, độ ẩm trung bình 83,4 % Hướng gió chính

là Đông Nam

1.2.2 Hệ thống giao thông vận tải

Khu công nghiệp Hoà Khánh nằm gần quốc lộ 1A, đường sá trong khu côngnghiệp được quy hoạch một cách hệ thống, mặt khác khu công nghiệp cũng không

xa so với cảng biển, sân bay, nhà ga vì vậy việc vận chuyển nguyên liệu, trang thiết

bị của nhà máy cũng như tiêu thụ sản phẩm hết sức thuận lợi và nhanh chóng

1.2.3 Nguồn nguyên liệu

Nguyên liệu dùng để sản xuất bia tại nhà máy là malt đại mạch, ngô đã táchphôi, hoa houblon Điều kiện khí hậu ở nước ta không thích hợp với việc trồng đạimạch và hoa houblon nên hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài Do vịtrí của khu công nghiệp khá gần cảng biển và sân bay trong thành phố, nên việc vậnchuyển nguyên liệu về nhà máy tương đối thuận tiện, giảm bớt chi phí vận chuyểnđường bộ

Ngô là nguyên liệu sẵn có tại địa phương cũng như ở các tỉnh lân cận do vậyviệc thu mua rất đơn giản, dễ dàng Việc sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô manglại lợi ích kinh tế lớn trong việc thu mua nguyên liệu của địa phương, cũng như vậnchuyển và hạ giá thành sản phẩm

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

1.2.4 Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu

Nguồn điện của nhà máy lấy từ lưới điện quốc gia, thông qua trạm biến ápriêng Ngoài ra, để đảm bảo quá trình sản xuất được liên tục, đề phòng khi mất điệnnhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhàmáy Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO được mua từ các trạm xăng dầu địaphương Ngoài ra, nhà máy còn trang bị kho chứa nhiên liệu dự trữ để đảm bảo choquá trình sản xuất

1.2.5 Nguồn cung cấp nước

Lượng nước sử dụng trong nhà máy rất lớn với nhiều mục đích khác nhau:nước dùng trong công nghệ, nước dùng để vệ sinh máy móc, thiết bị, nhà xưởng Nguồn cung cấp nước chính của nhà máy là nguồn nước của thành phố, bên cạnh

đó nhà máy còn sử dụng thêm nguồn nước từ giếng bơm

Nước từ nguồn nước sinh hoạt thành phố hay giếng đều cho qua hệ thống xử

lý nước trước khi đưa vào sản xuất để đảm bảo yêu cầu trước khi đưa vào sử dụng

1.2.6 Hệ thống xử lý nước thải

Lượng nước thải của nhà máy bia cũng rất lớn, chứa nhiều tạp chất, nếukhông được xử lí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh Vì vậy toàn bộnước thải của nhà máy được đưa qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy truớckhi thải ra ngoài

1.2.7 Nguồn nhân lực

Công nhân của nhà máy chủ yếu lấy từ nguồn nhân lực địa phương, như vậyvừa giải quyết được công ăn việc làm cho người dân ở địa phương vừa giảm đượcchi phí về nhà ở sinh hoạt cho công nhân Cán bộ quản lý và cán bộ kỹ thuật đượccung cấp từ các trường đại học ở miền Trung như: Đà Nẵng, Huế, Nha Trang…

1.2.8 Nguồn tiêu thụ sản phẩm

Thị trường tiêu thụ trong nước, dặc biệt là thị trường tiêu thụ tại Đà Nẵng nóiriêng và miền Trung nói riêng đang tăng mạnh trong những năm gần đây và tươnglai Dần dần, được mở rộng ra ở các tỉnh phía Bắc và phía Nam Bên cạnh đó, có thểxuất khẩu sang các các nước nằm trong khu vực Đông Nam Á, như Indonesia,Malaysia, Lào, Campuchia…

1.2.9 Hợp tác hóa

Hiện nay trong khu công nghiệp Hoà Khánh có rất nhiều xí nghiệp, nhà máy

do vậy sẽ dễ dàng cho việc hợp tác hoá và liên hợp hoá giữa nhà máy với các nhàmáy khác Điều đó sẽ thuận lợi cho việc sử dụng chung những công trình cung cấpđiện, nước, hơi, công trình giao thông vận tải…cũng như vấn đề tiêu thụ sản phẩm

và phế phẩm như bã malt, nấm men bia là nguồn nguyên liệu cho nhà máy sản xuấtthức ăn gia súc, các cặn lắng, bã hoa là nguyên liệu cho nhà máy sản xuất phânbón… làm giảm bớt vốn đầu tư, chi phí của nhà máy và làm cho giá thành sảnphẩm giảm xuống, tăng khả năng cạnh tranh của nhà máy

Tóm lại, với những điều kiện thuận lợi về vị trí địa lí, giao thông vận tải,nguồn lao động, tiêu thụ sản phẩm… thì việc xây dựng nhà máy bia tại địa điểmnày là hoàn toàn hợp lí, hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao

Chương 2 TỔNG QUAN2.1 Giới thiệu sản phẩm

Bia là một loại nước giải khát lên men có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng cóhương thơm và vị đắng đặc trưng Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là maltđại mạch, hoa houblon và nước Ở nước ta một số nhà máy có thể dùng một sốnguyên liệu thay thế malt như ngô, gạo… với tỉ lệ thích hợp để giảm chi phí sảnxuất đồng thời tạo sản phẩm bia đặc trưng Ngoài việc cung cấp một lượng lớn nănglượng, trong bia còn chứa một hệ enzym khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzymkích thích tiêu hoá amylaza Đặc biệt khí cacbonic bão hoà trong bia có tác dụnglàm giảm nhanh cơn khát cho người uống Nhờ những ưu điểm bia được sử dụngrộng rãi ở trên khắp thế giới và sản lượng của nó ngày càng tăng

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

Hình 2.1 – Sản phẩm bia [26]

2.1.1 Thành phần hóa học của bia [6, tr.315]

Nước là thành phần chính của bia, bên cạnh đó là rượu etylic, rượu bậc cao,một ít este, axit cacbonic, glyxerin, các hợp chất chứa nitơ…

Hàm lượng axit cacbonic không phụ thuộc vào sự lên men, nó chỉ phụ thuộcvào nhiệt độ tàng trữ bia, áp suất đối kháng và sự khuấy trộn khi chiết bia hay phụthuộc vào hàm lượng khí bổ sung vào trong bia Bình thường hàm lượng CO2 trongbia vào khoảng 0,35 – 0,4%

Các hợp chất chứa nitơ chiếm khoảng 8 -10% dịch chiết Các chất khoáng,chiếm 3 – 4% dịch chiết, nhưng hàm lượng thay đổi theo thành phần nguyên liệuđặc biệt là nước Trong đó, có khoảng 1/3 là muối của Na và K, 1/3 là muối của P,một ít SO2, Ca, Mg, Al và Fe

Các chất đắng, axit hữu cơ, vitamin, este… có hàm lượng thấp nhưng ảnhhưởng khá quan trọng đối với chất lượng bia

2.1.2 Các chỉ tiêu cảm quan

Các chỉ tiêu cảm quan của bia là vị, mùi, màu, độ trong, sự tạo bọt và độ bềncủa bọt bia Bia phải có mùi tinh khiết của hoa houblon và malt, không được có mùi

lạ và mùi chua Độ axit trung bình của bia bằng 4, pH dao động 4,1 - 4,8

Bia phải có màu vàng nâu hoặc vàng sáng và óng ánh, bia phải thật trongBia phải có mùi thơm, đắng đặc trưng của hoa houblon và malt, không có mùi

vị lạ và chua

2.2 Nguyên liệu

2.2.1 Malt

2.2.1.1 Vai trò

Malt là hạt hoà thảo nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhất định.Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng so với các loại malt khác Dùng maltđại mạch trong sản xuất bia có 2 mục đích chính vừa là nguyên liệu vừa là tác nhânđường hoá vì nó cho một tỉ lệ enzym cân đối thích hợp cho công nghệ sản xuất bia,ngoài ra vỏ malt đại mạch dai nên nghiền ít nát và tạo lớp trợ lọc rất xốp

2.1.1.2 Yêu cầu của malt đại mạch [9, tr.32]

- Màu: malt có màu vàng tươi, sáng

- Kích thước hình dáng phải đồng đều, tương tự như hạt đại mạch khô, hạt trênsàng 2,8 mm

- Vị và mùi: phải có mùi đặc trưng, không có mùi vị lạ Nếu có mùi chua haymốc chứng tỏ malt bị ẩm, matl phải có vị ngọt dịu (nhẹ)

- Độ sạch: không tạp chất, hạt không bị vỡ và không có hạt bị bệnh, hạt vỡ tối

đa 0,5 %, hạt bị bệnh tối đa 1 %, hạt không nảy mầm tối đa 5 %

- Trọng lượng khô tuyệt đối: 28÷38 g/1000 hạt (theo trọng lượng), 25÷37g/1000 hạt (theo chất khô tuyệt đối)

- Độ ẩm của malt không quá 6%

- Thời gian đường hoá: từ 10÷35 phút

- Về thành phần hoá học của malt, quan trọng nhất là hàm lượng tinh bột Hàmlượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protein phải nằm trong giới hạncho phép từ 9÷12% Nếu hàm lượng protein cao thì bia dễ bị đục, khó bảo quản,nếu thấp hơn thì bia sẽ kém bọt và có hương vị kém đậm đà

2.2.1.3 Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản

Nước ta không sản xuất được malt do đó phải nhập ngoại Nhà máy thu nhậnmalt chủ yếu từ Úc rồi được đưa về nhà máy và bảo quản trong kho Thời gian bảoquản dự trữ là 1 tháng

2.2.2 Hoa houblon

2.2.2.1 Vai trò

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia Hoahoublon truyền cho bia có vị đắng dễ chịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khảnăng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của bia.

Trong sản xuất bia người ta sử dụng hoa cái chưa thụ phấn vì hoa đã thụphấn sẽ tạo hạt làm giảm chất lượng bia Hoa được sử dụng dưới nhiều dạng khácnhau: dạng hoa nguyên cánh, hoa viên, cao hoa…

Nhà máy sử dụng hoa houblon ở dạng hoa nguyên cánh Sử dụng hoa nguyên

có ưu điểm là bảo toàn được chất lượng, nhưng đồng thời cũng có nhược điểm làgiá thành cao, khó bảo quản

2.2.2.2 Thành phần hóa học của hoa houblon [9, tr33]

Trong hoa houblon bao gồm nhiều chất khác nhau, nhưng những chất có giátrị đối với công nghệ sản xuất bia là nhựa houblon, các chất tanin, tinh dầu Ngoài

ra, hoa houblon còn chứa một số chất khác như, protein, mỡ sáp, các hợp chấtfiprotein, xenluloza các chất này có thể tham gia ít hoặc hoàn toàn không tham giavào quá trình sản xuất bia

- Nhựa hoa là thành phần chính, bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm: nhựa mềmgồm có α-nhựa mềm và β-nhựa mềm, trong nhựa mềm gồm các dạng axit đắng làα,β,γ,δ- axit đắng Vị đắng của bia chủ yếu là do α- axit đắng tạo nên, còn các dẫnxuất của β- axit đắng tạo nên vị đắng hài hoà dễ chịu

- Các chất tanin của hoa houblon là các polyphenol, dễ hoà tan trong nước, dễ

bị oxi hoá nên nó bảo vệ nhựa hoa houblon Trong quá trình nấu bia, hầu hết tanincủa hoa houblon liên kết với protein của malt, do đó hàm lượng polyphenol ở trongbia chủ yếu là của malt và chỉ khoảng 10÷20% là polyphenol của hoa

- Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp của các hyđratcacbon và nhiềuhợp chất chứa oxi dạng tecpen Tinh dầu hoa houblon không hoà tan trong nướcnhưng dễ bay theo hơi nước Trong quá trình sản xuất khoảng 98% lượng tinh dầu

bị bay hơi, chỉ tồn tại khoảng 2% để tạo hương thơm cho bia Trong quá trình bảoquản, tinh dầu sẽ dần mất đi do bay hơi và bị oxi hoá Do đó không dùng hoa cũ đểsản xuất bia vì các sản phẩm chuyển hoá của tinh dầu nếu đưa vào bia sẽ làm giảmchất lượng bia

2.2.2.3 Bảo quản hoa nâng cao hiệu quả sử dụng

Để bảo quản tốt cần giữ hoa trong các điều kiện sau:

- Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách nén chặt các bánhhoa trong các thùng kín hoặc bảo quản chúng trong môi trường chân không hoặckhí trơ

- Xông SO2 để hạn chế sự oxi hoá và phát triển của vi sinh vật

- Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 00C) vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kiềm chếcác quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển vi sinh vật

2.2.3.2 Yêu cầu của ngô nấu bia [6, tr.85]

- Ngô phải có màu trắng đục, hạt có kích thước đồng đều

- Hạt ngô sạch, được tách phôi hoàn toàn và được nghiền mịn

Ngô được dùng trong sản xuất bia dưới dạng hạt lứt, hạt dẹt hoặc tinh bột…Quy trình làm hạt lứt bao gồm các thao tác sau: làm sạch, làm ướt, bơm hơi, nẩymầm, rây, hút khí, rang, loại bỏ cám, hút khí, sàng nghiền, dần, rây, sấy Sản phẩm

là hạt ngô mảnh với hàm lượng chất béo < 1% và kích thước hạt (0,152 – 1,27mm)

2.2.3.3 Nguồn thu nhận và phương pháp bảo quản

Ngô được cung cấp từ các huyện địa phương đồng thời được lấy từ các tỉnhlân cận Ngô đã tách phôi được bảo quản trong các xilô Xilô có bề mặt tiếp xúc vớikhông khí ít nên hạn chế sự xâm nhập của ẩm và vi sinh vật gây bệnh Thời gian dựtrữ là 10 ngày

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạng ion:

- Nhóm cation chiếm nhiều nhất là: Ca2+, Mg2+,H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+

- Nhóm anion chủ yếu là: OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, SiO32-, PO4

3-Các muối của canxi và magie là nguyên nhân gây độ cứng của nước

2.2.4.2 Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia [9, tr.36]

- Nước để nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, có vị dễ chịu, không cómùi lạ và không chứa các vi sinh vật gây bệnh

- Độ cứng trung bình của nước 5 - 6 mg đương lượng/lít

- pH = 6,8 - 7,3

- Độ oxy hoá không vượt quá 1 - 2 mg/l

- Hàm lượng cặn khô không vượt quá 600 mg/l

- Chuẩn độ coli > 300, chỉ số coli < 3

2.2.4.3 Sự ảnh hưởng của nước đến chất lượng bia [9, tr.38]

Ion SO42- làm cho bia có vị chát, tuy nhiên độ chát này chỉ nhận ra khi lượngIon SO42- nhiều, còn Ion SiO32- với hàm lượng 10 - 30 mg/l có thể xáo trộn quá trìnhlên men và kết quả làm đục bia Ion SiO32- có nhiều ở trong malt, còn trong nước

không đáng kể Ion NO3- nhiều cũng ảnh hưởng đến vị của bia Mặt khác trong quátrình lên men NO3− bị khử thành −

Các ion Mg2+ và Na+ đều làm cho bia có vị không bình thường Người ta thấynếu dùng nước mềm hoặc nước có độ cứng trung bình để nấu bia thì các ion cótrong nước ảnh hưởng đến chất lượng của bia

2.2.5 Chất hỗ trợ kỹ thuật

2.2.5.1 Nấm men [9, tr.56]

Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hoá, điều kiện tiên quyết

là phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết

Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại:

- Sacchoromyces cerevisial (giống nấm men nổi)

- Sacchoromyces carlsbergensis (giống nấm men chìm)

Tuy nhiên ta sử dụng nấm men Sacchoromyces carlsbergensis để sản xuất Giốngnày có nguồn gốc từ nước ngoài, đã được huấn luyện thích ứng lên men chìm

Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia:

- Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết và một đời mengiống có thể sử dụng được 6-10 chu kỳ lên men

- Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như: nhiệt độ, pH,thành phần môi trường

- Số lượng men giống ít nhất phải đạt từ 8 - 10.106 tế bào/1cm3 khi cho vào để

lên men dịch đường [7, tr.434]

2.2.5.2 Enzym [6, tr.110]

Sử dụng enzym Termanmyl để thủy phân tinh bột Đây là chế phẩm dạng lỏng

có chứa α-amylaza được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus Lichenformis, là loại enzymeendo amylaza có khả năng chịu được nhiệt độ lên tới 1200C Enzyme này xúc tácthủy phân liên kết α - 1,4 glucozit một cách ngẫu nhiên vì vậy tinh bột nhanh chóng

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

bị thủy phân thành các dextrin phân tử lượng thấp, hòa tan trong nước, giảm độnhớt tinh bột đã được hồ hóa

2.2.5.3 Các chất phụ gia

Nhóm các chất phụ gia được sử dụng dưới dạng nguyên liệu phụ nhằm khắcphục những yêu cầu kỹ thuật cần thiết mà trong quá trình sản xuất chưa đạt tới, ta

có các phụ gia chủ yếu sau:

- Nhóm các phụ gia xử lý nước: Than hoạt tính, các muối Na2SO4, Na2SO3,NaCl, Al2(SO4)3, axit lactic, nhóm ion vô cơ, các chất này làm mềm nước

- Phụ gia để vệ sinh thiết bị: Dung dịch CIP, dung dịch Clo, NaOH, HNO3…

- Chất trợ lọc: Diatomit với định lượng nhất định dùng để lọc trong bia sau khilên men xong

- Nhóm các chất để điều chỉnh pH: H2SO4, axit Lactic, H3PO4…

2.3 Các quá trình sinh lí, sinh hóa cơ bản trong sản xuất bia

Trong quá trình sản xuất bia xảy ra rất nhiều quá trình sinh lí hóa làm thayđổi tính chất, thành phần hóa học cũng như chất lượng của bia Sự thay đổi này cóthể tác động tích cực hoặc tiêu cực đến chất lượng của bia thành phẩm Do đó cầnphải nắm rõ các quá trình đó để có biện pháp duy trì, phát triển các điều kiện thuậnlợi và hạn chế các quá trình bất lợi Gồm một số quá trình cơ bản sau:

2.3.1 Các quá trình xảy ra khi nấu

Các quá trình xảy ra trong khi nấu được chia làm 2 nhóm là: quá trình enzym

và quá trình phi enzym

2.3.1.1 Quá trình enzym [7, tr.241, tr.274]

- Sự thuỷ phân tinh bột: Tinh bột đưới tác dụng của hệ enzym amylaza sẽ bị

thuỷ phân thành đường và các dextrin với phân tử lượng khác nhau Đường có ýnghĩa lớn với quá trình lên men còn các dextrin tuy không lên men được nhưng nógóp phần quan trọng vào việc hoàn thiện vị của bia

- Sự thuỷ phân protein: Dưới tác dụng của enzym proteaza thì protein bị thủyphân thành các axit amin và các sản phẩm có phân tử lượng lớn hơn như peptit,peptone, polypeptit Các sản phẩm thấp phân tử của quá trình thuỷ phân như axitamin và peptit là nguồn dinh dưỡng nitơ cho nấm men, còn pha có phân tử lượngtrung bình như pepton và polipeptit tạo vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ

bọt cho bia Tuy nhiên nếu hàm lượng của chúng quá cao sẽ làm cho bia dễ bị đục

và khó bảo quản

- Sự thuỷ phân fitin: Dưới tác dụng của hệ enzym fitaza xảy ra sự thuỷ phânfitin tạo thành axit phosphoric và các sản phẩm khác Axit phosphoric là nguồn dinhdưỡng cung cấp cho nấm men và đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trườngđệm thích hợp cho các enzym hoạt động

- Sự thuỷ phân hemixenluloza và một số các chất khác: Dưới tác động củaenzym xitaza dẫn đến sự thuỷ phân hemixenluloza và một số chất khác của nguyênliệu để tạo thành glucoza, xiloza, arabinoza Sự thuỷ phân này mang 2 ý nghĩa làvừa bổ sung chất hoà tan cho dịch đường, vừa phá bỏ hàng rào chắn, tạo điều kiệnthuận lợi cho các enzym khác dễ dàng tác động

2.3.1.2 Quá trình phi enzym [7, tr.274]

- Sự kết lắng và biến tính của protein: Dưới tác động của nhiệt độ cao, một phầnprotein bị biến tính và đông tụ Đây là yếu tố có lợi cho công nghệ sản xuất bia vì sẽloại được những protein dễ bị biến tính ra khỏi dịch đường làm tăng độ bền keo của biatức là giảm được khả năng gây đục

- Sự tạo thành melanoid: Đây là một phản ứng đặc biệt quan trọng trong côngnghệ sản xuất bia Tuy phản ứng này gây ra hao tổn axít amin và đường khử nhưngvới một lượng melanoid vừa phải lại góp phần nâng cao giá trị cảm quan cho sảnphẩm sau này Quá trình tạo thành melanoid đã xảy ra một cách mạnh mẽ ở giaiđoạn sấy malt, đến giai đoạn đường hoá, điều kiện về nhiệt độ và các yếu tố khácchưa tối ưu cho quá trình trên nhưng dù sao thì một lượng đáng kể melanoid cũngđược tạo thành Ngoài ra trong quá trình nấu còn xảy ra phản ứng giữa các muối củanước và photphat có trong khối cháo, xảy ra sự hoà tan các thành phần dễ hoà tancủa malt vào dung dịch

2.3.2 Các quá trình xảy ra khi lên men [10, tr.82]

2.3.2.1 Lên men chính

Trong quá trình lên men chính, dưới tác dụng của enzym vi sinh vật đểchuyển hoá phần lớn đường thành rượu, CO2 và các sản phẩm khác góp phần tạonên hương vị cho sản phẩm

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

- Quá trình sinh lý: thể hiện ở sự sinh trưởng và phát triển của tế bào nấm men.Đây là quá trình quan trọng để đảm bảo đủ số lượng tế bào cho quá trình lên men,tuy nhiên cũng cần phải có giới hạn vì nếu tiêu tốn chất khô nhiều cho quá trình này

sẽ không đủ để đáp ứng được yêu cầu công nghệ Quá trình này thường xảy ra mạnhtrong thời kì đầu của quá trình lên men chính và kết thúc sớm trước khi lên menchính xong

- Quá trình sinh hoá: Đây là quá trình cơ bản trong lên men bia, là quá trìnhchuyển hoá các chất có trong dịch đường nhờ tác động của nấm men bia Trong đóquá trình quan trọng nhất là chuyển đường thành rượu và CO2 Ngoài ra trong quátrình lên men còn xảy ra nhiều phản ứng khác sinh ra các sản phẩm phụ như là:glyxerin, các axít hữu cơ, các rượu bậc cao, aldehyt, este, diaxetyl …

- Quá trình hoá lý: Trong quá trình lên men do sự tích lũy các axit hữu cơ làm

pH môi trường giảm, thế oxi hoá giảm vì nấm men sử dụng hết O2, đồng thời có quátrình tạo thành bọt do CO2 được giải phóng ra…

2.3.2.2 Lên men phụ

Trong quá trình lên men phụ, phần đường còn lại tiếp tục được lên men đểtạo thành rượu, CO2 và các sản phẩm khác Đồng thời lúc này hàm lượng diaxetyltạo thành ở giai đoạn lên men chính được nấm men khử và chuyển thành axetoin,các axit hữu cơ tác dụng với rượu để tạo thành các ester, tức là ở đây xảy ra các quátình nhằm ổn định thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm Gồm các quátrình cơ bản sau:

- Sự hòa tan và liên kết CO2 trong bia: Trong bia non chứa khoảng 0,2% CO2

mà yêu cầu hàm lượng CO2 trong bia thành phẩm không nhỏ hơn 0,3%, do đó phải

bổ sung thêm CO2 cho bia, CO2 sinh ra khi lên men phần đường còn lại trong bia lànguồn bổ sung CO2 cho bia thành phẩm CO2 có trong bia tồn tại sự cân bằng độngnhư sau: CO2 liên kết ⇔ CO2 hòa tan ⇔ CO2 dạng khí

- Sự làm trong bia: Bia non chứa nhiều tế bào nấm men và các chất huyền phùkhác cho nên còn đục Nhiệt độ lên men phụ thấp hơn nhiệt độ lên men chính nênxảy ra các quá trình đông tụ các hợp chất cao phân tử

- Quá trình oxi hóa khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia: Sự khuếch tánthêm oxi vào bia non khi chuyển nó sang thiết bị lên men phụ tạo điều kiện tốt cho

quâ trình oxi hóa câc chất có trong bia non như axit amin, câc chất tanin… lăm ảnhhưởng xấu đến chất lượng của bia Trong quâ trình tăng trữ bia non còn xảy ra câcphản ứng oxi hóa khử giữa câc chất có trong bia lăm tăng thím hăm lượng este,rượu bậc cao vă giảm đi hăm lượng diaxetyl có trong bia.

Sau khi tăng trữ vị của bia trở nín dịu hơn Sự tự phđn của nấm men đê tạo

ra câc sản phẩm như peptit, aminoaxit, câc vitamin có ảnh hưởng tốt đến chấtlượng của bia

Chương 3:

DĐY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia

Malt Ngô đã tách phôi

Làm sạch Làm sạch

Nghiền 10% so với lượng ngô Nghiền Enzyme Termamyl Nước 32 0 C Hoà malt Hoà bột Nước 32 0 C Hơi 52 0 C Đạm hoá Hồ hoá Hơi 66 0 C Đun sôi Hơi

Hội cháo 63 0 C

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

Hơi Đường hoá 73-78 0 C

Lọc dịch đường Bã hèm

Hoa houblon Houblon hoá Hơi

Tách bã hoa Bã hoa

Lắng trong Cặn

Chất tải lạnh Làm lạnh

Nuôi cấy Men giống Lên men chính C0 2

Li tđm

Men cái Lên men phụ và tàng trữ bia

Men giống thuần khiết Lọc bia

Xử lý Ổn định bia

Hoạt hoá

Chai đạt tiêu chuẩn Chiết-Đóng nắp

Thanh trùng Dán nhãn Thành phẩm

3.2 Thuyết minh dđy chuyền công nghệ

3.2.1 Lăm sạch

3.2.1.1 Mục đích

Malt vă ngô đê tâch phôi trước khi đem văo sản xuất bia cần phải có quâtrình lăm sạch để tâch hết bụi bẩn, loại bỏ tạp chất kim loại lẫn trong nguyín liệu,đối với malt còn để loại bỏ phần rễ, mầm còn sót lại để đảm bảo malt vă ngô đê tâchphôi được sạch, kích thước hạt đồng đều, không ảnh hưởng đến chất lượng của bia,thuận lợi cho quâ trình nghiền

3.2.1.2 Tiến hănh

a Thiết bị

2, còn tạp chất lớn được giữ lại ở ngăn thứ nhất và được vận chuyển theo đườngống (2) ra ngoài Tại ngăn thứ 2 với kích thước lỗ sàng nhỏ hơn so với ngăn thứnhất sẽ tiến hành phân loại tạp chất bé và ngô (malt) Ngô (malt) với kích thước lớnhơn được giữ lại ở ngăn thứ 2 và được vít tải chuyển đến bộ phận nghiền Các tạpchất có kích thước nhỏ sẽ rơi xuống ngăn cuối và được vận chuyển ra ngoài Đểtách bụi và các tạp chất dạng lơ lửng người ta sử dụng quạt hút và hút ra ngoài quacyclon Trên đường nguyên liệu xuống sàng, có hệ thống nam châm tách tạp chất

Có 3 phương pháp nghiền malt là nghiền khô, nghiền ẩm, nghiền ướt.

Chọn nghiền ẩm cho malt, tức là malt trước khi vào máy nghiền được làmsạch và tách các tạp chất có từ tính, rồi được phun ẩm bỏ 2% bằng nước nóng (sôi)hoặc bằng hơi nhằm làm cho vỏ ẩm để bảo toàn trạng thái sau khi nghiền và làm

trương nở các sợi dạng keo của nội nhũ [7, tr.232]

Đối với nguyên liệu thay thế là ngô thì cấu trúc tinh bột còn rất cứng khó bịthủy phân, do đó ngô phải được nghiền thật nhỏ, để tạo điều kiện thuận lợi cho hệenzym thủy phân quá trình đường hóa nhằm chiết ly được nhiều nhất chất hòa tan từnguyên liệu

Sử dụng máy nghiền hai cặp trục để nghiền malt và máy nghiền búa đểnghiền ngô

do khoảng ở giữa 2 trục của cặp rulô thứ hai nhỏ hơn ở cặp rulô thứ nhất

Trong quá trình nghiền phải thường xuyên kiểm tra chất lượng của bộtnghiền, nếu xuất hiện hạt nguyên hoặc vỏ bị vỡ nát thì phải dừng máy và điều chỉnhkhe nghiền cho thích hợp

b Nghiền ngô

Bột malt nghiền

22

Malt

Trục nghiền

Hình 3.3 – Cấu tạo máy nghiền búa

Ngô được đưa vào máy nghiền búa qua phễu nạp liệu (1) Búa được treocách đều nhau, lắp trên đĩa treo số (4) gắn trên trục quay (5) có vận tốc 60 – 100vòng/phút, do vậy mà hạt bị đập nhỏ ra Ngô sau khi được nghiền đạt kích thướcyêu cầu sẽ lọt qua lưới 3 ra ngoài và được đưa vào phễu chứa nhờ gàu tải

3.2.3 Nấu nguyên liệu

3.2.3.1 Mục đích

Chuyển các chất có trong nguyên liệu từ trạng thái không hòa tan sang trạng

thái hòa tan nhờ tác động của các hệ enzim thủy phân

2 Thân thiết bị

3 Cánh khuấy

4 Nguyên liệu vào

5 Động cơGVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

Bột ngô nghiền

8

7 4 5

3 2 1

165 135

125 95

65 55 35 5

5 10

10

30

30 30

10

30 30

30 30

6 Nước ngưng ra

7 Nguyên liệu ra

8 Hơi vào

Sau khi nghiền xong, nguyên liệu nên được đem đi nấu ngay vì nếu để lâubột nghiền sẽ bị chua làm giảm chất lượng, ảnh hưởng đến chất lượng của bán thànhphẩm và thành phẩm sau này Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu: nước nấu là:

660C với tốc độ khoảng 10C/phút vá giữ nhiệt độ này 30 phút để hồ hóa tinh bột.Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu đến nhiệt độ sôi trong 30 phút và giữ sôi 30 phút.Trong suốt quá trình nấu ngô phải được khuấy trộn liên tục nhằm tránh khê sít ở đáynồi, vận tốc của cánh khuấy trong khoảng 30 - 40 vòng/phút

Cuối cùng nâng nhiệt độ của khối nấu lên 78°C trong vòng 5 phút rồi sau đóbơm dịch đi lọc Thời gian nấu 1 mẻ là 210 phút.

Hình 3.5 – Sơ đồ nâng nhiệt và giữ nhiệt của quá trình nấu

3.2.4 Lọc dịch đường

3.2.4.1 Mục đích

Dịch đường hóa bao gồm các chất hòa tan và không hòa tan nên cần phải lọc

để tách các chất hòa tan ra khỏi các chất không hòa tan và loại khỏi dịch chiết maltnhững chất không mong muốn như kim loại nặng, tanin, lipit…

Quá trình lọc dịch đường gồm 2 giai đoạn: Lọc và rửa bã

Giai đoạn 1 – Lọc dịch đầu: giai đoạn tách dịch ra khỏi bã Trong suốt quátrình lọc bã đóng vai trò như một lớp vật liệu lọc

Giai đoạn 2 – Rửa bã: sau khi tách dịch ra khỏi bã, trong bã còn giữ lại mộtlượng chất hòa tan đặc biệt là đường… Mục đích của rửa bã là để thu hồi nhữngchất chiết này

Yêu cầu của dịch đường và nước rửa bã sau khi lọc phải trong hoàn toàn.Nếu dịch đường đục sẽ làm cho bia có mùi vị khó chiu và có thể đó là nguyên nhânlàm cho bia kém trong

7 Đáy lưới giả

8 Đường nước vệ sinh

9 Đường nước rửa bã

10 Cửa quan sát

11 Lớp cách nhiệt

12 Các ống gom

Sau khi lọc, tiến hành rửa bã Dùng nước nóng 78°C để rửa bã, nhiệt độ nàyrất thích hợp cho sự đường hóa phần tinh bột còn sót trong bã malt cuối cùng

Sau khi rửa bã xong thì bật thanh gạt (4) để tập trung bã và bơm về thùngchứa hèm, dịch đường trong được bơm sang nồi houblon hóa còn thiết bị phải vệsinh, sát trùng để chuẩn bị cho mẻ lọc sau

3.2.5 Houblon hóa

3.2.5.1 Mục đích

Mục đích đun sôi dịch đường với hoa houblon là để ổn định thành phần dịchđường, truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon, làm cho dịch đường đạt nồng độtheo yêu cầu, keo tụ các protein, vô hoạt các enzim và thanh trùng dịch đường

Houblon hóa dịch đường được tiến hành phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đủ độ đắng cho bia nhưng chi phí hoa thấp nhất

- Đủ các chất và thời gian cần thiết để kết lắng protein

- Đảm bảo được hương thơm tồn tại trong hoa

- Dễ thao tác và hiệu qủa kinh tế cao nhất

Việc cho hoa vào nồi theo thứ tự như sau để đảm bảo đủ lực đắng, đủ thờigian và mùi thơm:

- 1/3 lượng hoa cho vào khi dịch vừa lắp đầy đáy thiết bị houblon hóa

- 1/3 lượng hoa cho vào sau khi sôi 30 phút

- 1/3 lượng hoa còn lại cho vào lúc trước khi kết thúc quá trình nấu 30 phút Thời gian đun dịch đường với hoa houblon là 2 giờ, sau đó thì kiểm tra nồng

độ đường, nếu đạt thì dừng quá trình houblon hoá lại

Bã được thu gom và chuyển ra ngoài như một loại phế thải Dịch đường

nóng nhờ bơm ly tâm chuyển đến thiết bị lắng trong và làm lạnh [7, tr.349]

3.2.7 Lắng trong và làm lạnh

3.2.7.1 Mục đích

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

- Loại bỏ cặn từ hoa houblon

- Làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men

- Bão hòa oxy cho dịch lên men

3.2.7.2 Tiến hành

a Lắng trong

Tiến hành lắng trong trong thiết bị Whirlpool được chế tạo bằng thép không

gỉ Trên thân có cửa vệ sinh, có nhiệt kế, có ống thủy tinh báo mức… Đáy thùng có

độ nghiêng 8-10oC Nối tiếp cổ thùng là đường ống thoát hơi cao 4-5m Bề mặt bayhơi rộng, ống thoát hơi cao sẽ tạo ra sức hút rất mạnh Với cấu tạo như vậy, việc hạnhiệt độ từ 100oC xuống 90oC chỉ xảy ra trong 15-20 phút

Dịch đường sau tách bã hoa được bơm vào thiết bị lắng qua cửa số (6) theophương tiếp tuyến với thành thiết bị với vận tốc khoảng 10 - 14m/s làm cho cả khốidịch lắng xoáy tròn dưới tác dụng của lực hướng tâm Nhờ đó cặn bị hút vào tâmthùng và lắng xuống đáy Sau khi chuyển hết dịch đường vào thiết bị, để yên trong

20 phút để quá trình lắng tiếp tục Dịch nha trong ở phía trên được tháo ra qua cửa

số (3), phần dưới vẫn tiếp tục lắng và dịch trong còn lại tiếp tục được tháo qua cửa

số (4) Sau đó phần cặn hoa được lấy ra qua đường ống (5) Đường ống số (7) dùng

để dẫn dung dịch CIP vệ sinh sau houblon hoá

Hình 3.8 - Thùng lắng whirlpool

b Làm lạnh

Quá trình làm lạnh dịch đường được tiến hành trong thiết bị làm lạnh bảnmỏng và chất tải lạnh là nước lạnh 2 - 4°C Nhà máy sử dụng phương pháp lên menchìm nên dịch đường sẽ được làm lạnh 8- 9°C

1 Ống thoát hơi

2 Vỏ thùng3,4 Ống tháo dịch đường

5 Cửa tháo bã

6 Dịch đường vào

7 Đường nước vệ sinh

8 Cửa làm vệ sinh

Hình 3.9 – Thiết bị làm lạnh dạng bảng mỏng [18]

3.2.8 Lên men

Lên men là quá trình rất quan trọng trong công nghệ sản xuất bia, là giai

đoạn quyết định để chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác động

của nấm men thông qua họat động sống của chúng

Quá trình quan trọng nhất và phức tạp nhất ở giai đoạn này là quá trình lênmen rượu của các loại đường có trong cơ chất Song song với các quá trình nàyhoặc sau đó, trong dịch lên men còn xảy ra rất nhiều quá trình sinh hóa, sinh lý, hóa

lý, hóa học và lý học phức tạp khác Những quá trình này đóng vai trò hết sức quantrọng trong việc ấn định thành phần và chất lượng bia

Nhà máy sử dụng phương pháp lên men liên tục Quá trình lên men dịchđường diễn ra qua 2 giai đoạn: lên men chính và giai đoạn lên men phụ và tàng trữ

Để đưa men giống vào sản xuất trước hết phải tiến hành nuôi trong phòng thínghiệm cho đến 5÷10 lít Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dùng, mỗi lầnnhân thể tích men giống tăng lên 5÷7 lần

Dịch lên men từ giai đoạn trước chuyển sang giai đoạn sau phải đang ở vàothời kì lên men mạnh tức là thời kì tạo sóng để men giống sinh sản nhanh Trong

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

quá trình nuôi cấy thì giảm dần nhiệt độ: bắt đầu nuôi cấy ở 25 oC, trong phòng thínghiệm sinh sản ở 18÷20 oC, khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thì cho phát triển ở12÷15 oC và tiếp tục giảm đến 8÷10 oC rồi mới đưa vào phân xưởng lên men.

Hình 3.10 – Thiết bị nhân giống [19]

b.Tiến hành lên men

Sơ đồ công nghệ lên men liên tục của nhà máy được mô tả như sau:

Hình 3.11 – Sơ đồ lên men liên tục

Hệ thống này bao gồm 4 thùng lên men chính (6) và 10 thùng lên men phụ(13) và các thiết bị phụ trợ khác như hệ thống lọc không khí (1), các bơm… Hệthống này được đặt trong buồng lạnh.

Quá trình lên men chính và phụ được tiên hành trong các thùng lên men kínnối với nhau bằng ống chảy chuyền và tạo thành một hệ thống liên tục

Dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh được chuyển đến thùng tiếp liệu(2), tại đây nó được chuyển đi lên men và nhân giống

Men giống thuần khiết được đưa vào thùng (4) theo định kỳ 2 tháng 1 lần Dịch đường liên tục được chuyển vào và dịch men có hoạt lực cao được đưa

ra khỏi thùng (4) với thể tích bằng thể tích dịch đường đưa vào Quá trình nuôigiống trong thùng (4) được thực hiện ở 10°C và có sục không khí đã được vô trùngnhờ hệ thống thiết bị (1) Nhờ hệ thống bơm định lượng (5), dịch đường từ thùngtiếp liệu (2) và dịch men giống từ thùng (4) liên tục được đưa vào thùng lên menchính (6) với tỉ lệ 92 : 8 Nồng độ nấm men trong thùng lên men đầu tiên là 70 triệu

tế bào/1ml Các thùng lên men chính (6) phải nối với nhau sao cho dịch đường lưulại trong mỗi thùng là 24h

Dịch đường và men giống chảy từ thùng đầu sang thùng sau và tiến hành lênmen chính ở nhệt độ 8-9°C cho đến khi đạt độ lên men cần thiết

Quá trình lên men chính kéo dài 4 ngày đêm và áp suất 0,2 - 0,3at

Sau khi lên men chính xong bia non được tập trung vào thùng chứa (7) rồinhờ bơm (8) chuyển vào thiết bị ly tâm kín (9) để tách bia non ra khỏi bã men Bãmen được đưa vào thùng chứa để xử lý, bảo quản và tái sử dụng Còn bia non chảyvào thùng chứa (11) và được bổ sung thêm một lượng bia non không qua ly tâm đểđảm bảo nồng độ của nấm men trong bia non là 12 - 15 triệu tế bào/1lít Sau đó bơm(12) bơm bia non từ thùng (11) sang thùng lên men phụ đầu tiên của hệ thống (13).Các thùng lên men phụ cũng được nối với nhau như các thùng lên men chính và bianon cũng lưu lại ở mỗi thùng 1 ngày đêm Số ngày lên men phụ bằng số thùng lênmen phụ, nhiệt độ lên men phụ 1 - 2°C và áp suất trong thiết bị lên men phụ là 0,5 -0,6 at Bia thành phẩm từ thùng lên men phụ được chuyển vào thùng chứa (14) và

từ đây được đưa đi lọc

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

Đối với hệ thống lên men liên tục điều tối kỵ là nhiễm tạp Nếu ở một khâunào đó xảy ra sự cố thì khả năng bị ảnh hưởng cả hệ thống là rất cao Do đó, để đảmbảo dây chuyền làm việc bình thường và thành phẩm có chất lượng cao thì cần phảiđảm bảo vệ sinh thiết bị Cứ 2 tháng 1 lần phải tiến hành tổng vệ sinh và sát trùngtoàn bộ hệ thống, đồng thời phải tiến hành thường xuyên việc vệ sinh sát trùngthùng tiếp liệu và thùng men giống.

huyền phù Sau đó dung dịch huyền phù được bơm vào máy lọc khung bản để tạothành một lớp lọc Diatomit trên vải lọc Tiếp theo bia được lọc qua lớp diatomitnày Bia sau khi lọc lúc đầu ra còn đục nên phải hoàn lưu trở lại thiết bị lọc, khi nàobia có độ trong đạt yêu cầu mới cho vào thùng chứa

Trong quá trình lọc, người ta bơm thêm vào máy lọc khung bản một ít dungdịch bột diatomit nhằm để phân tán kết tủa men trên bề mặt lọc và kéo dài thời gianlàm việc của máy lọc Nếu độ chênh lệch áp suất trong thiết bị lọc vượt quá 3at thìphải ngừng lọc vì lúc đó lớp lọc có thể bị nứt làm cho bia bị đục

Sau khi lọc bia được đưa qua thiết bị làm lạnh dạng khung bản để làm lạnhxuống 1°C

3.2.10 Ổn định bia

Bia sau khi lọc thì hàm lượng CO2 bị giảm do đó để khôi phục lại sự bão hòa

CO2 trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng ở nhiệt độ 0,5-10C dưới ápsuất của CO2 là 0,5at và thời gian tối thiểu là 4 giờ Hàm lượng trong bia thànhphẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng Nếu chưa đạt được hàm lượng CO2nàyphải bổ sung cho bia

3.2.12 Thanh trùng

Trong bia thành phẩm có chứa các tế bào nấm men tinh khiết và có thể cócác vi sinh vật lạ khác, do đó cần phải thanh trùng bia

Nhà máy sử dụng máy thanh trùng kiểu tunel

Cách tiến hành như sau:

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

- Bia chai được băng tải vận chuyển vào thiết bị thanh trùng Tại đây bia lầnlượt qua các vùng nhiệt độ tăng dần 28°C, 40°C, 52°C, 68°C nhờ hơi cấp vào đểtránh hiện tượng sốc nhiệt, hạn chế sự biến tính, thay đổi chất lượng bia.

- Sau vùng thanh trùng bia được hạ nhiệt độ dần từ 52°C, 40°C, 28°C Tại vùng

hạ nhiệt này các chai bia được thổi sạch nước bám trên vỏ chai trước khi được chuyển đển máy dán nhãn

Tổng thời gian thanh trùng là 55 phút

3.2.13 Hoàn thiện

Sau khi thanh trùng xong, chai bia được qua máy dán nhãn, rồi được máybốc vào két sau đó đưa vào kho bảo quản để tiêu thụ

Chương 4CÂN BẰNG VẬT CHẤT4.1 Các số liệu ban đầu

- Độ bia của sản phẩm: 12%

- Tỉ lệ nguyên liệu dùng: Malt/Ngô = 62/38

- Năng suất của nhà máy: 6.500 tấn nguyên liệu/năm

- Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu:

+Độ ẩm của malt: 3,5%

+ Độ ẩm của ngô: 10,5%

+ Độ chiết của malt: 79%

+ Độ chiết của ngô: 82%

- Chọn mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn:

Bảng 4.1 - Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn

Làmlạnh

Lênmenchính

Lênmenphụ

Lọcbia

Chiếtrótvàthanhtrùng

Mức hao hụt trong quá trình làm sạch, nghiền, nấu, lọc, houblon hoá, lắng trong

và làm lạnh tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó Còn hao hụttrong quá trình lên men, lọc bia, chiết rót được tính theo phần trăm thể tích trước đó

4.2 Tính cân bằng sản phẩm

4.2.1 Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu

4.2.1.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu

100

)5,3100( − × = 59,83 (kg)

100

)5,10100( − × = 34,01 (kg)

4.2.1.2 Lượng chất khô và nguyên liệu còn lại sau làm sạch

- Chất khô:

Malt: 59,83

100

)1100(

- Nguyên liệu:

Malt: 59,23

)5,3100(

Ngô: 33,67

)5,10100(

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A

Ngô: 33,67

100

)5,0100(

Ngô: 33,50

)5,10100(

)5,2100

4.2.1.6 Thể tích của dịch đường khi đun sôi

Nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là 10% màtrong quá trình houblon hoá có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịchđường tăng khoảng 1÷1,5% [7, tr.341], ta chọn 1% Còn quá trình lắng trong và

làm lạnh, nồng độ của dịch đường tăng từ 0,4÷1,2% [9, tr.52] Ta chọn 0,5%.

Do đó cần phải khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá là: 12-1- 0,5 = 10,5%

Khối lượng riêng của dịch đường 10,5% ở 20 ºC là: ρ=1042,05 (kg/m³) [2, tr.58]

Khối lượng dịch đường từ 100 kg nguyên liệu ban đầu là:

10010×72,5,18

= 687,42 (kg)Thể tích của dịch đường trước khi đun sôi (quy về 20ºC):

1042687,,4205 = 0,65968 (m3) = 659,68 (lít)

Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng nước trong dịchđường nên ta có thể xem sự thay đổi về thể tích của dịch đường giống theo nhiệt độgiống như sự thay đổi về thể tích của nước theo nhiệt độ.

Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20ºC là:1000,77.10-6 (m³/kg) [2,tr.11]

1043,43x1068

,659

)1100(

x

−

= 71,46 (kg)

4.2.1.8 Thể tích dịch đường sau khi houblon hóa

- Theo khối lượng: 10010,571+,146

×

= 621,37 (kg)

- Theo thể tích:

Khối lượng riêng dịch đường 11,5% ở 20ºC là 1046,22 ( kg/m³), [2, tr.58].

Vậy thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 100ºC (tính thể tích dịch đường theothể tích nước):

×

22,1046

37,621

6

6

1077,1000

1043,1043

−

−

×

× = 0,61924 (m3) = 619,24(lít)

4.2.1.9 Lượng chất khô còn lại sau quá trình lắng trong

71,46

100

)1100( − × = 70,74 (kg)

4.2.1.10 Lượng dịch đường còn lại sau khi lắng trong

- Theo khối lượng:

12

74,70

GVHD: ThS Phan Bích Ngọc SVTH: Nguyễn Quỳnh Trang – Lớp 05H2A