Đồ án Thiết kế nhà máy bia năng suất 50 triệu lítnăm

Đồ án Thiết kế nhà máy bia năng suất 50 triệu lítnăm Ngày nay, bia là loại nước giải khát không còn xa lạ với hầu hết các quốc gia trên thế giới. Khởi đầu từ hơn 8000 năm trước công nguyên với công nghệ chế biến thô sơ lên men từ lúa mạch, trải qua hàng nghìn năm lịch sử mà công nghệ sản xuất bia ngày nay đã phát triển rực rỡ cho ra đời các sản phẩm đa dạng phong phú về chủng loại. Tại Việt Nam, bia được định nghĩa như sau: “Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước.” Về mặt cảm quan, bia có mùi vị thơm ngon đặc trưng của malt và hoa houblon, uống vào có cảm giác mát và sảng khoái. Về dinh dưỡng, một lít bia chất lượng trung bình cung cấp khoảng 400 450 kcal. Bia có độ cồn thấp (38%), ngoài ra trong bia còn chứa nhiều chất bổ dưỡng như đạm, gluxit, các vitamin B1, B2, PP… Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏi. Ngày nay mức sống của người dân dần được cải thiện, thêm vào đó nhờ tiến bộ khoa học công nghệ nên giá thành sản xuất bia cũng giảm dần, do đó, bia đang trở thành thức uống ngày càng phổ biến trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Có thể thấy sản xuất bia đem lại một nguồn thu quan trọng cho ngân sách Nhà nước và vẫn đang có rất nhiều tiềm năng phát triển. Vì vậy việc xây dựng nhà máy bia là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Là một sinh viên ngành Kỹ thuật thực phẩm của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, trong chương trình học chúng em đã được các thầy cô giảng dạy những lý thuyết cơ bản và cập nhật những kiến thức mới về công nghệ trong ngành Bia cũng như những kiến thức để thiết kế nên một nhà máy thực phẩm. Vì vậy, xuất phát từ nhu cầu thực tế và những kiến thức đã được học, ở đồ án này, em chọn đề tài “Xây dựng nhà máy bia năng suất 50 triệu lítnăm đặt tại khu công nghiệp Quế Võ II, tỉnh Bắc Ninh”.

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT 2

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ………2

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới 2

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam 3

1.2 Lý do xây dựng nhà máy bia……….4

1.3 Lựa chọn sản phẩm………5

1.3.1 Bia hơi 5

1.3.2 Bia chai 7

1.4 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy……… 8

1.4.1 Vùng nguyên liệu 8

1.4.2 Nguồn tiêu thụ 9

1.4.3 Giao thông vận tải 9

1.4.4 Nguồn nhiên liệu 10

1.4.5 Nguồn cung cấp điện, nước 10

1.4.6 Xử lý nước thải 10

1.4.7 Nguồn nhân lực 10

CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 12

2.1 Nguyên liệu……… 12

2.1.1 Malt đại mạch 12

2.1.2 Hoa houblon 13

2.1.3 Nấm men 14

2.1.4 Nước 15

2.1.5 Nguyên liệu thay thế 16

2.1.6 Nguyên liệu phụ trợ 17

2.2 Lựa chọn dây chuyền công nghệ……… 21

2.2.1 Nghiền 21

2.2.2 Nấu – đường hóa 23

2.2.3 Lọc dịch đường 23

2.2.4 Đun hoa 24

2.2.5 Lắng trong dịch đường 26

2.2.6 Làm lạnh nhanh 27

2.2.7 Lên men 28

2.2.8 Lọc bia 28

2.2.9 Bão hòa CO 2 30

2.2.10 Chiết 30

2.2.11 Thanh trùng 30

2.3 Thuyết minh dây chuyền sản xuất………32

2.3.1 Tiếp nhận và xử lý nguyên liệu 33

2.3.2 Nghiền nguyên liệu 33

2.3.3 Hồ hóa 33

2.3.4 Đường hóa 34

2.3.5 Lọc dịch đường 35

2.3.6 Nấu hoa 36

2.3.7 Lắng xoáy 37

2.3.8 Làm lạnh nhanh và sục khí 37

2.3.9 Chuẩn bị nấm men cho lên men 38

2.3.10 Lên men 40

2.3.11 Lọc bia 41

2.3.12 Bão hòa CO 2 và ổn định 42

2.3.13 Hoàn thiện sản phẩm 42

2.3.14 Quy trình CIP 44

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG SẢN PHẨM 48

3.1 Lập kế hoạch sản xuất……… 48

3.2 Tính toán cân bằng sản phẩm……… 49

3.2.1 Tính cân bằng sản phẩm cho 100 lít bia hơi 50

3.2.2 Tính cân bằng sản phẩm cho 100 lít bia chai 59

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN và chọn THIẾT BỊ 69

4.1 Tính và chọn thiết bị cho hệ thống xử lý và vận chuyển nguyên liệu…….69

4.1.1 Silo chứa malt, gạo 69

4.1.2 Gầu tải 70

4.1.3 Máy sàng 71

4.1.4 Cân nguyên liệu 71

4.1.5 Máy nghiền malt và gạo 72

4.2 Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng nấu……… 72

4.2.1 Nồi hồ hóa 72

4.2.2 Nồi đường hóa 75

4.2.3 Thiết bị lọc dịch đường 77

4.2.4 Thùng trung gian 78

4.2.5 Nồi nấu hoa 79

4.2.6 Thùng lắng xoáy 82

4.2.7 Thiết bị làm lạnh nhanh 83

4.2.8 Thùng nước 83

4.2.9 Thùng chứa bã malt và gạo 84

4.2.10 Hệ thống CIP phân xưởng nấu 85

4.3 Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng lên men………86

4.3.1 Tank lên men 86

4.3.2 Thiết bị nhân men giống 88

4.3.3 Thiết bị bảo quản men sữa 90

4.3.4 Máy lọc nến 91

4.3.5 Máy lọc đĩa 91

4.3.6 Thiết bị lọc tinh 91

4.3.7 Thiết bị tàng trữ bia sau bão hòa CO 2 92

4.3.8 Hệ thống CIP lên men 93

4.4 Tính và chọn thiết bị cho phân xưởng hoàn thiện………93

4.4.1 Hệ thống chiết chai 93

4.4.2 Hệ thống chiết bock 95

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ĐIỆN, HƠI, NƯỚC, LẠNH 98

5.1 Tính lượng hơi sử dụng……… 98

5.1.1 Lượng hơi cần cấp cho nồi hồ hóa 99

5.1.2 Lượng hơi cấp cho nồi đường hóa 101

5.1.3 Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa 103

5.1.4 Lượng hơi cấp cho thiết bị đun nóng 104

5.1.5 Lượng hơi cấp cho phân xưởng hoàn thiện 104

5.1.6 Tính lượng nhiên liệu cho nồi hơi 105

5.2 Tính lượng lạnh sử dụng………106

5.2.1 Lượng nhiệt lạnh cấp cho thiết bị lạnh nhanh 106

5.2.2 Lượng nhiệt lạnh cấp cho tank lên men 107

5.2.3 Lượng nhiệt lạnh cấp cho thiết bị nhân men giống 110

5.2.4 Lượng nhiệt lạnh cung cấp để hạ nhiệt độ bia sau lọc 112

5.3 Tính lượng nước sử dụng……… 113

5.3.1 Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu 113

5.3.2 Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men 113

5.3.3 Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện 114

5.3.4 Lượng nước dùng cho nồi hơi 114

5.3.5 Lượng nước dùng cho sinh hoạt 114

5.4 Tính lượng điện sử dụng………115

5.4.1 Tính phụ tải chiếu sáng 115

5.4.2 Tính phụ tải động lực 116

5.4.3 Xác định phụ tải tính toán 117

5.4.4 Xác định công suất và dung lượng bù 118

5.4.5 Chọn máy biến áp 119

5.4.6 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 119

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG 120

6.1 Chọn địa điểm xây dựng………120

6.1.1 Yêu cầu chung 121

6.1.2 Yêu cầu về bảo vệ môi trường và vệ sinh công nghiệp 122

6.2 Tính diện tích các hạng mục công trình……….122

6.2.1 Khu vực sản xuất chính 122

6.2.2 Kho tàng 125

6.2.3 Các phân xưởng phụ trợ 126

6.2.4 Các công trình khác 127

6.2.5 Tính diện tích khu đất và hệ số sử dụng 128

6.3 Thiết kế phân xưởng chính………130

6.3.1 Kết cấu bao che 130

6.3.2 Kết cấu sàn, nền, móng, dầm, cầu thang 131

CHƯƠNG 7: TÍNH KINH TẾ 132

7.1 Chi phí mua sắm tài sản cố định 133

7.2 Chi phí trong từng năm 137

7.3 Tính giá thành sản xuất sản phẩm 143

7.4 Tính giá bán sản phẩm 144

7.5 Doanh thu và thu nhập 145

7.6 Lợi nhuận 146

7.7 Đánh giá dự án và thời gian hoàn vốn 148

CHƯƠNG 8: VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG……… 148

8.1 Vệ sinh 148

8.1.1 Vệ sinh cá nhân………148

8.1.2 Vệ sinh thiết bị nhà xưởng……….149

8.2 An toàn lao động……….149

8.2.1 Chống khí độc trong nhà máy……… 149

8.2.2 Chống ồn và rung động……… 149

8.2.3 An toàn khi vận hành thiết bị………150

8.2.4 An toàn về điện………150

8.2.5 Phòng cháy chữa cháy……… .150

KẾT LUẬN……… 151

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 153

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, bia là loại nước giải khát không còn xa lạ với hầu hết các quốc gia trên thế giới Khởi đầu từ hơn 8000 năm trước công nguyên với công nghệ chế biến thô sơ lên men từ lúa mạch, trải qua hàng nghìn năm lịch sử mà công nghệ sản xuất bia ngày nay đã phát triển rực rỡ cho ra đời các sản phẩm đa dạng phong phú về chủng loại

Tại Việt Nam, bia được định nghĩa như sau: “Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước.”

Về mặt cảm quan, bia có mùi vị thơm ngon đặc trưng của malt và hoa houblon, uống vào có cảm giác mát và sảng khoái Về dinh dưỡng, một lít bia chất lượng trung bình cung cấp khoảng 400 - 450 kcal Bia có độ cồn thấp (3-8%), ngoài ra trong bia còn chứa nhiều chất bổ dưỡng như đạm, gluxit, các vitamin B1, B2, PP… Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được

sự mệt mỏi

Ngày nay mức sống của người dân dần được cải thiện, thêm vào đó nhờ tiến bộ khoa học công nghệ nên giá thành sản xuất bia cũng giảm dần, do đó, bia đang trở thành thức uống ngày càng phổ biến trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Có thể thấy sản xuất bia đem lại một nguồn thu quan trọng cho ngân sách Nhà nước và vẫn đang

có rất nhiều tiềm năng phát triển Vì vậy việc xây dựng nhà máy bia là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng

Là một sinh viên ngành Kỹ thuật thực phẩm của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, trong chương trình học chúng em đã được các thầy cô giảng dạy những lý thuyết

cơ bản và cập nhật những kiến thức mới về công nghệ trong ngành Bia cũng như những kiến thức để thiết kế nên một nhà máy thực phẩm Vì vậy, xuất phát từ nhu cầu thực tế

và những kiến thức đã được học, ở đồ án này, em chọn đề tài “Xây dựng nhà máy bia năng suất 50 triệu lít/năm đặt tại khu công nghiệp Quế Võ II, tỉnh Bắc Ninh”

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Theo báo cáo của Tập đoàn Barth – Hass về giai đoạn 2016 – 2017 cho thấy: Sản lượng bia trên toàn thế giới năm 2016 giảm 3,5 triệu hectolit (0,2%) so với năm 2015 Như vậy, trong khoảng vài năm gần đây sản lượng bia trên thế giới đang có xu hướng liên tục giảm

Nguồn: Barth Report 2016 – 1017 Hình 1.1 Sản lượng bia toàn thế giới qua các năm

Trong các quốc gia, Trung Quốc, Mỹ, Brazil, Mexico và Đức là những nước sản xuất bia lớn nhất, đóng góp 52% sản lượng bia toàn cầu nhưng đang đi vào giai đoạn bão hòa Cụ thể là: So với năm 2015 thì sản lượng bia năm 2016 của Trung Quốc giảm 3,7%;

Mỹ giảm 0,7%; Brazil giảm 3,8%

Tính theo khu vực thì Châu Á vẫn đứng đầu về sản lượng, chiếm hơn 33% tổng sản lượng bia toàn thế giới mặc dù giảm 1,5% so với năm 2015 Châu Âu và Châu Phi

Cùng với sản lượng thì Châu Á cũng là vùng tiêu thụ bia nhiều nhất Đây cũng là năm thứ 8 liên tiếp Châu Á giữ vị trí đứng đầu tuy lượng tiêu thụ giảm 1,6% so với năm trước Trong các khu vực thì chỉ có Trung và Nam Mỹ, Châu Phi và Trung Đông có lượng tiêu thụ tăng Sản lượng tiêu thụ lớn ở những khu vực này có thể lý giải do dân số đông, nếu tính theo lượng tiêu thụ bình quân đầu người thì những vị trí đứng đầu lại thuộc về các quốc gia phát triển

Nguồn: Statista

Hình 1.2 Top 10 nước đứng đầu về lượng tiêu thụ bia bình quân đầu người

năm 2015 1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam

Trái với xu hướng giảm về sản lượng của nhiều cường quốc bia trên thế giới, trong những năm gần đây ngành bia của Việt Nam đang phát triển hết sức mạnh mẽ do tác động của nhiều yếu tố như tăng trưởng kinh tế, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư, tỷ lệ dân số trẻ cao… Theo thống kê của Bộ Công thương, sản lượng bia của Việt Nam năm

2016 là 3,788 tỷ lít, nằm trong top 10 quốc gia có sản lượng bia lớn nhất thế giới Năm

2017 sản lượng bia đạt 4 tỷ lít Bình quân mỗi người Việt uống 42 lít bia/năm và con số này sẽ còn tiếp tục tăng lên

Hiện nay cả nước có khoảng 119 cơ sở sản xuất bia với năng suất trung bình khoảng 20 – 50 triệu lít/năm Các nhà máy có năng suất cao tập trung chủ yếu ở các tỉnh

và thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Nghệ An, Bình Dương… Trong

số hơn 3,7 tỷ lít về sản lượng, Sabeco đóng góp 1,64 tỷ lít, tăng 7,4% so với năm trước Tổng Công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội (Habeco) đạt 717,4 triệu lít, tăng 2,1% Khối các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài gồm Heineken, Carlsberg và một số thương hiệu khác đạt 1,428 tỷ lít, tăng 15,7% so với năm 2015 Ngoài ra, một số thương hiệu nội khác có quy mô nhỏ hơn và thị trường tiêu thụ chủ yếu là khu vực địa phương đặt nhà máy và các tỉnh lân cận

Với thị phần về sản lượng chiếm hơn 40%, Sabeco hiện đang đứng ở vị thế số 1 trong thị trường Việt Nam Tuy nhiên, với việc bán hơn 50% cổ phần của Sabeco cho Công ty Thai Beverage vào tháng 12 năm 2017 vừa qua có thể xuất hiện những diễn biến mới trên thị trường bia Việt

1.2 Lý do xây dựng nhà máy bia

Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, mỗi năm ngành Đồ uống đóng góp cho Nhà nước khoảng 35 000 tỷ đồng, chiếm 3% ngân sách nhà nước, trong đó ngành Bia đóng góp lớn nhất Ngoài ra xây dựng nhà máy bia có khả năng thu hồi vốn cao và giúp giải quyết việc làm cho rất nhiều lao động

Định hướng phát triển của ngành bia là đầu tư xây dựng các nhà máy với công nghệ

và thiết bị hiện đại, không ngừng cải tiến với quy mô từ 50 triệu lít/năm trở lên, sản xuất các loại bia cao cấp hơn với mức giá cạnh tranh

Sản xuất bia ở Việt Nam vẫn còn tiềm năng phát triển lớn do sản lượng và mức tiêu thụ hàng năm vẫn không ngừng tăng lên So với mức tiêu thụ bình quân đầu người của một số nước trên thế giới lên đến hơn 100 lít/năm thì mức tiêu thụ của người Việt Nam vẫn còn có thể cao hơn nữa

Số lượng cơ sở sản xuất bia không ít tuy nhiên có nhiều cơ sở quy mô nhỏ, trình độ công nghệ chưa cao và chủ yếu sản xuất các sản phẩm tương tự với các thương hiệu phổ biến Trong khi đó, khi lượng tiêu thụ ngày một tăng cao tới một mức độ nào đó thì xu thế của người tiêu dùng sẽ chú ý đến sự đa dạng của sản phẩm, tìm kiếm những dòng bia phù hợp cho nhiều đối tượng, có nhiều hương vị mới lạ, dễ uống… Có thể thấy trong

những năm gần đây, sản xuất bia không cồn hay bia thủ công đang bắt đầu dành được

sự quan tâm phát triển

Do đó việc xây dựng nhà máy bia có năng suất thích hợp, áp dụng công nghệ mới là hướng đi đúng đắn, bắt kịp xu hướng và cơ hội hiện nay trong ngành sản xuất bia

1.3 Lựa chọn sản phẩm

Nhà máy hoạt động với năng suất 50 triệu lít/năm gồm 2 loại sản phẩm:

- Bia hơi: năng suất 20 triệu lít/năm, sử dụng 40% nguyên liệu thay thế là gạo;

- Bia chai: năng suất 30 triệu lít/năm, sử dụng 20% nguyên liệu thay thế là gạo và 5% nguyên liệu thay thế là malt lúa mì

1.3.1 Bia hơi

❖ Quy cách bao bì: bia hơi được đóng trong keg dung tích 50 lít

❖ Chỉ tiêu cảm quan:

Bảng 1.1 Chỉ tiêu cảm quan đối với sản phẩm bia hơi

Đặc trưng cho bia sản xuất từ hoa houblon và đại mạch, không có mùi

vị lạ

nhất định

Bọt mịn, đặc trưng cho từng loại sản phẩm

4 Trạng thái Dạng lỏng, bia trong và có

độ sánh

Dạng lỏng, đặc trưng cho từng loại sản phẩm

1.3.2 Bia chai

❖ Quy cách bao bì: bia hơi được đóng trong chai thủy tinh màu nâu dung tích 450ml

❖ Chỉ tiêu cảm quan:

Bảng 1.4 Chỉ tiêu cảm quan đối với sản phẩm bia chai

vị lạ

nhất định

Bọt mịn, đặc trưng cho từng loại sản phẩm

4 Trạng thái Dạng lỏng, bia trong và

TCVN 6057:2013

1 Hàm lượng chất tan ban đầu

1.4 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Địa điểm xây dựng nhà máy cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản như:

- Phù hợp với kế hoạch định hướng phát triển của địa phương;

- Đảm bảo nguồn cung cấp nguyên liệu và nguồn tiêu thụ;

- Thuận tiện về giao thông vận tải;

- Điều kiện tự nhiên phù hợp;

- Đủ diện tích cho xây dựng và mở rộng sau này;

- Đảm bảo các nguồn điện, nước, nhiên liệu;

- Vấn đề thoát nước và xử lý nước thải được đảm bảo;

- Nguồn nhân lực đáp ứng được nhu cầu

Dựa vào các tiêu chí trên, em chọn địa điểm xây dựng nhà máy tại khu công nghiệp Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh Bắc Ninh là một tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng có điều kiện

tự nhiên thuận lợi và nằm trên vùng kinh tế trọng điểm Bắc bộ rất phù hợp để xây dựng

và phát triển nhà máy Hiện nay trong tỉnh có 15 khu công nghiệp tập trung với tổng diện tích 6847 ha đã được quy hoạch, ngoài ra còn có 30 cụm công nghiệp khác Các khu công nghiệp được đầu tư hạ tầng hoàn chỉnh, hệ thống đường giao thông, cấp nước sạch,

xử lý nước thải được xây dựng đồng bộ, đạt chuẩn

1.4.1 Vùng nguyên liệu

Do hệ thống giao thông thuận lợi nên nguyên liệu có thể được dễ dàng vận chuyển

từ các vùng xung quanh hoặc từ các cửa khẩu, cảng biển quốc tế

- Nguyên liệu malt đại mạch được nhập từ Công ty Cổ phần Đường Man tại khu công nghiệp Tiên Sơn, Bắc Ninh hoặc nhập khẩu từ Đức, Úc, Đan Mạch;

- Chế phẩm hoa houblon nhập khẩu từ Mỹ, Trung Quốc;

- Nguyên liệu gạo thay thế một phần cho malt đại mạch lấy từ các tỉnh lân cận như Hưng Yên, Bắc Giang, Nam Định, Thái Bình…

1.4.2 Nguồn tiêu thụ

- Sản phẩm bia hơi cung cấp cho các nhà hàng trong tỉnh và các tỉnh xung quanh như

Hà Nội, Bắc Giang, Hải Dương… Vì điều kiện giao thông thuận lợi nên việc vận chuyển đi xa rất dễ dàng trong thời gian ngắn;

- Sản phẩm bia chai cung cấp cho các đại lý trong cả nước

1.4.3 Giao thông vận tải

Tỉnh Bắc Ninh tiếp giáp với Bắc Giang ở phía Bắc, Hải Dương ở phía Đông Nam, Hưng Yên ở phía Nam và thủ đô Hà Nội ở phía Tây Các tuyến đường huyết mạch như Quốc lộ 1A, 1B, quốc lộ 18, đường sắt Hà Nội – Lạng Sơn và Hà Nội – Quảng Ninh nối liền Bắc Ninh với các trung tâm kinh tế thương mại của khu vực phía Bắc Việt Nam, với cảng hàng không quốc tế Nội Bài và liên thông với hệ thống các trục đường quốc lộ đến với mọi miền cả nước

Khu Công nghiệp Quế Võ II nằm cạnh quốc lộ 18, thuộc địa phận xã Ngọc Xá, huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh (tuyến đường sân bay quốc tế Nội Bài – Thành phố Hạ Long)

+ Cách thủ đô Hà Nội 55 km;

+ Cách sân bay quốc tế Nội Bài 70 km;

+ Cách cảng Cái Lân (Quảng Ninh) 90 km;

+ Cách cửa khẩu Việt Trung (Lạng Sơn) 145 km;

+ Cách cảng Hải Phòng 140 km

Từ đó có thể thấy vị trí của Khu công nghiệp rất thuận lợi về mặt giao thông, tạo điều kiện dễ dàng cho việc vận chuyển nguyên vật liệu nhập từ địa phương khác và nước ngoài về cũng như vận chuyển sản phẩm đi các nơi tiêu thụ

Hình 1.1 Vị trí Khu công nghiệp Quế Võ 2 1.4.4 Nguồn nhiên liệu

Nhiên liệu sử dụng là than được vận chuyển từ các mỏ than ở Quảng Ninh và các tỉnh lân cận bằng container tới nhà máy

1.4.5 Nguồn cung cấp điện, nước

- Nguồn điện: Lấy từ trạm biến áp 220/110 kV, tổng công suất 50MVA đặt tại khu công nghiệp

- Nguồn nước: lấy từ nhà máy nước sạch của khu công nghiệp có công suất 20 000

- Ngoài ra, vị trí của tỉnh gần thủ đô Hà Nội, các khu vực đông dân và thuận lợi về giao thông nên có thể dễ dàng thu hút nhân lực trong và ngoài tỉnh

Từ tất cả các điều kiện thuận lợi trên, có thể kết luận rằng Khu công nghiệp Quế Võ

2 là địa phương phù hợp để xây dựng và phát triển nhà máy bia

CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

2.1.1 Malt đại mạch

Malt đại mạch là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất bia, cung cấp lượng chất chiết chủ yếu cho nấm men chuyển hóa trong quá trình lên men Thành phần và tính chất của hạt đại mạch có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng sản phẩm

Căn cứ vào sự sắp xếp hạt trên bông đại mạch có thể chia làm 2 loại: đại mạch 2 hàng và đại mạch 6 hàng Trong sản xuất bia thường sử dụng đại mạch 2 hàng vì chúng

có các đặc điểm mong muốn như: hạt to, đầy đặn, vỏ trấu mỏng nên các hợp chất polyphenol và hợp chất đắng không nhiều, hàm lượng protein vừa phải…

Để sản xuất malt đại mạch cần trải qua 3 giai đoạn:

- Ngâm: tăng độ ẩm đến điều kiện thích hợp để hạt nảy mẩm

- Ươm mầm: quá trình sản sinh và tích lũy enzyme

- Sấy: dừng quá trình nảy mầm để bảo tồn lượng enzyme và đưa hạt về độ ẩm thích hợp để bảo quản, ngoài ra sấy còn có tác dụng tạo màu và mùi vị cho malt góp phần tạo hương vị đặc trưng cho bia

Vì trong nước không trồng được đại mạch nên nhà máy nhập nguyên liệu malt đại mạch từ Công ty Cổ phần Đường Man hoặc từ Đức, Úc hoặc Đan Mạch

Bảng 2.1 Yêu cầu đối với malt đại mạch

Chỉ tiêu cảm quan

Màu sắc Màu vàng sáng, không bị mốc,

sâu mọt Mùi Mùi đặc trưng của malt, không có mùi ẩm mốc hay mùi vị lạ

Các loại chế phẩm hoa houblon thường gặp là:

- Hoa cánh: hoa houblon hái về sấy nhẹ rồi ép thành bánh Loại này cho hương vị tốt nhưng hàm lượng chất đắng không cao và không bảo quản lâu được nên ít dùng

- Hoa viên: làm từ hoa cánh nghiền thành bột, ép viên rồi sấy khô, hàm lượng chất đắng cao hơn và bảo quản được lâu hơn

- Cao hoa: dùng phương pháp trích ly để thu lấy chất đắng và tinh dầu thơm, có hàm lượng chất đắng rất cao và bảo quản được lâu nhất nhưng hương vị không bằng hoa viên do mất đi một lượng tinh dầu trong quá trình trích ly

Nhà máy sử dụng chế phẩm cao hoa và hoa viên với các yêu cầu như sau:

Bảng 2.2 Yêu cầu đối với chế phẩm hoa houblon

Căn cứ vào các chỉ tiêu đề ra, nhà máy lựa chọn sử dụng 3 loại chế phẩm hoa là:

- Chế phẩm cao hoa CO2: hàm lượng đắng 30%, hiệu suất trích ly 65% được nhập khẩu

Đặc tính: sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao, nhiệt độ lên men 10 – 250C Trong quá trình lên men nấm men lơ lửng trên bề mặt, khi kết thúc lên men tế bào kết chùm tạo thành lớp dày nổi lên bề mặt cùng với bọt bia làm khả năng tự trong của bia chậm, cần phải lọc cẩn thận

- S carlsbergensis: Nấm men chìm

Đặc tính: có khả năng sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ lên men 0 –

100C Trong quá trình lên men chúng có thiên hướng lắng xuống đáy thùng, khi kết thúc lên men phần lớn lượng sinh khối đã kết lắng tạo điều kiện cho quá trình lọc và tái sử dụng nấm men

Nhà máy lựa chọn sản xuất bia sử dụng nấm men lên men chìm (bia lager), mua chế phẩm nấm men sau đó nhân giống tại nhà máy kết hợp thu men sữa để tái sử dụng Yêu cầu của nấm men trong sản xuất bia:

+ Tốc độ lên men nhanh;

+ Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao;

+ Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ, nồng độ CO2 phù hợp với điều kiện công nghệ của nhà máy;

+ Khả năng kết lắng tốt;

+ Khả năng sống sót cao, tái sử dụng được 6 – 8 đời;

+ Sản phẩm tạo ra có các chất tạo hương vị cho bia;

+ Đặc tín h ổn định di truyền cao

2.1.4 Nước

Trong bia thành phẩm hàm lượng nước chiếm tới 88 – 90% Do đó thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng thành phẩm Nước dùng trong sản xuất bia phải đáp ứng các tiêu chí sau:

Bảng 2.3 Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia

Tùy từng mục đích sử dụng mà nước dùng trong nhà máy còn có những yêu cầu cụ thể và phải trải qua thêm một số công đoạn xử lý để đảm bảo chất lượng nước Một số yêu cầu đối với từng loại nước cụ thể là:

- Nước sinh hoạt: cần phải khử trùng tiêu diệt các vi sinh vật có hại;

- Nước lò hơi: loại bỏ Clo dư và các ion gây ăn mòn;

- Nước nồi nấu: nước mềm, được khử trùng, loại bỏ ion không mong muốn và bổ sung thêm ion phi cacbonat;

- Nước rửa bã: điều chỉnh độ kiềm < 50mg/l và pH = 6,0 – 6,4 để không chiết các hợp chất không mong muốn trong bã vào dịch đường

2.1.5 Nguyên liệu thay thế

a) Gạo

Gạo được sử dụng làm nguyên liệu thay thế tinh bột vì chúng có hàm lượng tinh bột cao, là nguyên liệu sẵn có với số lượng lớn và rẻ hơn malt giúp giảm giá thành sản phẩm, đồng thời làm cho bia thành phẩm có vị nhẹ hơn so với bia làm từ 100% malt

Bảng 2.4 Yêu cầu đối với gạo

Nhà máy sử dụng malt lúa mì nhập từ Bỉ với các thông số sau:

Bảng 2.5 Yêu cầu đối với malt lúa mì

- Chế phẩm enzyme: Termamyl 120L, Maturex

- Phụ gia xử lý nước: axit lactic, Al2(SO4)3

- Chất điều chỉnh pH: axit lactic, CaCl2

- Chất điều chỉnh màu: caramen

- Bột trợ lọc, tác nhân làm bền keo: Diatomit, PVPP

- Hóa chất vệ sinh thiết bị: NaOH, Trimeta HC, P3 oxonia active, clorin

- Tác nhân làm lạnh: NH3, glycol, ethanol

Y êu cầu đối với các hóa chất phụ trợ như sau

Bảng 2.6 Yêu cầu đối với nguyên liệu phụ trợ

Sản xuất từ vi khuẩn Bacillus licheniformis

Độ ổn định khi bảo quản ở 25ºC ≤ 6 tháng

E.coli (CFU/25g, Salmonella

Sản xuất từ vi khuẩn Bacillus Licheniformis và

Bacillus Subtilis

Độ ổn định khi bảo quản ở 50ºC ≤ 6 tháng Nhiệt độ bảo quản khi vận

Khả năng tạo màu (1g/1 lit đo ở

Loại Calcined

Hàm lượng sắt hòa tan trong bia

Hàm lượng sắt hòa tan trong bia

2.2 Lựa chọn dây chuyền công nghệ

2.2.1 Nghiền

Nghiền là quá trình làm nhỏ nguyên liệu giúp tăng hiệu quả thu hồi chất chiết cho dịch đường Dựa vào lượng nước bổ sung trong quá trình nghiền có thể chia thành các phương pháp nghiền như sau:

- Nghiền khô: Nguyên liệu ở trạng thái khô, không bổ sung thêm nước

- Nghiền ướt: Nguyên liệu được ngâm hoặc phun ẩm, độ ẩm hạt tăng lên 20 – 30% rồi mới đem nghiền

- Nghiền ẩm: Nguyên liệu được phun ẩm ở mức độ chỉ đủ làm ẩm vỏ trấu (độ ẩm vỏ trấu tăng khoảng 1,5 – 2,5%), độ ẩm nội nhũ tăng lên ít (0,3 – 0,5%)

Bảng 2.7 Ưu nhược điểm các phương pháp nghiền

Nghiền khô Nghiền ướt Nghiền ẩm

Ưu điểm

- Có thể nghiền trước nấu lâu được

- Vỏ trấu được giữ không bị nghiền nhỏ

- Tốc độ lọc nhanh, thích hợp với lọc thùng

- Hạn chế các chất không mong muốn hòa tan vào dịch đường

(tương tự nghiền ướt)

Nhược điểm

- Không giữ nguyên được vỏ trấu

- Sinh nhiều bụi

- Các chất không mong muốn có thể hòa tan vào dịch đường

- Không nghiền trước nấu lâu được

- Nghiền không tốt malt có độ nhuyễn kém

- Ngâm không đều, khó kiểm soát hoạt lực enzyme trong thùng ngâm

- Vấn đề vệ sinh

và ăn mòn thiết bị

- Không nghiền trước nấu lâu được

- Mức độ nghiền nội nhũ không cao đối với malt

có độ nhuyễn kém

Dựa vào thiết bị nghiền có thể chia làm 2 loại: nghiền trục và nghiền búa

- Nghiền búa: nghiền mịn hơn, không giữ nguyên được vỏ trấu, phù hợp với phương pháp nghiền khô

- Nghiền trục: giữ vỏ trấu tốt hơn, phù hợp với phương pháp nghiền ẩm và nghiền ướt

Nhà máy sử dụng máy nghiền búa và phương pháp nghiền khô cho cả malt và nghiền gạo Do nhà máy sử dụng thiết bị lọc Meura nên có thể khắc phục những hạn chế của phương pháp này

2.2.2 Nấu – đường hóa

Sau khi nghiền, bột malt và gạo cần được nấu thành dịch đường, mục đích của quá trình này là chuyển các thành phần không hòa tan thành các thành phần hòa tan có ích

Có các phương pháp đường hóa như sau:

- Phương pháp ngâm chiết (đường hóa toàn phần):

Bột malt hòa với nước ở nhiệt độ xác định sau đó tăng hoặc giảm nhiệt độ bằng cách thêm nước nóng hoặc nước lạnh Phương pháp này đơn giản, không tốn kém thiết bị và năng lượng tuy nhiên hiệu suất thu hồi chất chiết thấp, thường chỉ sử dụng với malt có

độ nhuyễn tốt, hoạt lực enzyme cao

- Phương pháp đun sôi từng phần:

Bột malt hòa với nước theo tỉ lệ pha loãng khá cao, lấy một phần tách ra đem đun sôi rồi đưa trở lại dịch ban đầu để toàn bộ hỗn hợp đạt nhiệt độ chọn trước (là các nhiệt độ thích hợp cho enzyme hoạt động) Có thể đun sôi 1 lần, 2 lần hoặc 3 lần Phương pháp này phức tạp và tốn kém hơn nhưng cho hiệu suất thu hồi cao hơn và điều chỉnh các thành phần mong muốn tạo ra thông qua các lần đun sôi

Khi sử dụng gạo làm nguyên liệu thay thế vì gạo có nhiệt độ hồ hóa 78 – 82 0 C mà ở nhiệt độ đó enzyme amylase bị vô hoạt nên phải sử dụng phương pháp nấu và đường hóa hỗn hợp: gạo được nấu ở một nồi riêng sau đó bơm sang nồi đường hóa cùng với malt Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian mà vẫn đảm bảo hiệu suất thu chất chiết

- Lọc khung bản:

Thiết bị gồm các khung và bản được ép lại với nhau nhờ một trục vít ở giữa, số khung

và bản phụ thuộc công suất máy Phần trên mỗi khung, bản có 1 lỗ tròn, khi các khung

và bản xếp lại với nhau thì các lỗ tròn này tạo thành ống dẫn đưa dịch đi vào Dịch được lọc qua các bản chảy qua các vòi thu còn bã giữ lại giữa khung và bản

Bảng 2.8 Ưu nhược điểm của các phương pháp lọc

- Thời gian ngắn, hiệu suất sử dụng thiết bị cao

- Thích hợp với malt nghiền bằng máy nghiền búa

Nhược điểm

- Lọc không triệt để

- Thời gian lọc kéo dài

- Chỉ phù hợp với malt nghiền còn giữ nguyên được vỏ trấu

- Sau mỗi lần lọc phải tháo lắp các khung bản

- Tính tự động hóa thấp

- Dễ bị oxy xâm nhập

Ngày nay, thiết bị lọc khung bản cổ điển thường chỉ được sử dụng trong các nhà máy quy mô nhỏ do những hạn chế của nó Người ta đã cải tiến lọc khung bản thành thiết bị lọc Meura thế hệ mới Thiết bị sử dụng khung bản bằng polypropylen và những màng bằng chất dẻo đàn hồi cho phép ép lớp bã làm tăng hiệu quả lọc mà không cần đến lớp vỏ trấu Ngoài ra, lọc Meura có độ kín cao hơn rất nhiều so với lọc khung bản cổ điển và cho tốc độ lọc nhanh

Với những ưu điểm trên, nhà máy sử dụng thiết bị lọc Meura để lọc dịch đường

2.2.4 Đun hoa

a) Chọn thiết bị đun hoa

Dựa trên thiết bị và cách cấp nhiệt có các phương pháp sau:

Cấp nhiệt bằng hơi sử dụng nồi 2 vỏ: Nước được đun tới áp suất 2 – 3 bar tạo hơi dẫn vào áo hơi bao bọc xung quanh đáy nồi nấu Hơi truyền nhiệt vào dịch đường sau đó ngưng tụ lại khi dịch đường dần tới nhiệt độ sôi

Hệ thống cấp nhiệt bên ngoài: Dịch đường cho chảy liên tục qua hệ thống đường ống trong buồng trao đổi nhiệt, nhờ thế dịch đường được cấp nhiệt

Hệ thống đun hoa gia nhiệt bên trong: Bộ phận trao đổi nhiệt bên trong dạng ống chùm, dịch đường đi qua ống, hơi nóng đi xung quanh các ống Hơi dần nguội đi và ngưng tụ lại

Bảng 2.9 Ưu nhược điểm của các thiết bị đun hoa

Nồi 2 vỏ Hệ thống cấp nhiệt

bên ngoài

Hệ thống gia nhiệt bên trong

Ưu

điểm

- Có thể tự động hóa

- Không gây thất thoát nhiệt và ô nhiễm môi trường

- Áp suất đun sôi cao

- Giảm thời gian đun, tiết kiệm năng lượng

- Tăng hiệu suất chiết chất đắng từ hoa houblon

- Protein tạo keo kết tủa hoàn toàn

- Vòng tuần hoàn có thể kiểm soát

- Có thể điều chỉnh áp suất hơi nước dễ dàng

- Dễ đàng điểu chỉnh tốc độ bay hơi và nhiệt

độ sôi

- Việc xả áp giúp loại

bỏ các chất thơm không mong muốn tốt hơn, gồm cả DMS

- Nếu đun sôi tốt sẽ làm giảm pH, màu dịch sáng hơn

- Giá thành đầu tư thấp hơn, không bảo trì, bảo ôn

- Không yêu cầu thêm năng lượng điện

- Không thêm bức xạ nhiệt

- Có thể sử dụng áp suất hơi bão hòa thấp

- Dịch đường sôi không tạo bọt mà không cần rút khí

- Nồi nấu không cần cấp nhiệt bên ngoài, không cần cánh khuấy

- Cần thêm năng lượng

để bơm tuần hoàn

- Cần bảo ôn tránh thất thoát nhiệt

- Khó làm sạch nồi nấu

- Nếu hơi quá nóng, dịch đường sẽ bị quá nhiệt gây sẫm màu

và mùi không đạt yêu cầu

Căn cứ vào ưu nhược điểm từng thiết bị, nhà máy chọn sử dụng đun hoa bằng thiết bị gia nhiệt bên trong để tiết kiệm năng lượng mà vẫn đảm bảo năng suất và chất lượng

b) Chọn phương pháp bổ sung chế phẩm hoa

Chế phẩm hoa houblon có thể bổ sung vào nồi đun hoa thành một hay nhiều lần Căn cứ vào đặc tính từng loại chế phẩm đã chọn và để hiệu suất thu được chất đắng và tinh dầu thơm là tốt nhất, nhà máy chọn bổ sung chế phẩm hoa houblon làm 3 lần:

+ Lần 1: bổ sung cao hoa khi dịch sôi khoảng 15 phút Phần cao hoa này có hàm lượng axit đắng và tanin cao giúp tạo vị đắng và kết tủa protein cao phân tử

+ Lần 2: bổ sung ½ lượng hoa viên khi dịch sôi khoảng 30 phút

+ Lần 3: bổ sung ½ lượng hoa viên còn lại vào khoảng 10 phút trước khi nấu xong

để bổ sung tinh dầu thơm

2.2.5 Lắng trong dịch đường

Có thể lắng trong dịch đường bằng các phương pháp:

- Để lắng tự nhiên: Để dịch trong thùng khoảng 2 giờ cho các cặn tự lắng Nếu thùng

hở nguy cơ nhiễm tạp sẽ cao và thu hồi nhiệt kém

- Ly tâm: Sử dụng lực ly tâm để loại bỏ các chất rắn ở dạng huyền phù Máy ly tâm quay 4000 – 5000 vòng/phút

- Lọc: sử dụng máy lọc với chất trợ lọc để loại bỏ cặn

- Lắng xoáy: sử dụng thùng lắng xoáy Whirlpool có đáy hơi nghiêng với mặt phẳng ngang Dịch vào ở vị trí 1/3 chiều cao thùng tính từ đáy lên Dịch được bơm theo phương tiếp tuyến với thành thùng, vận tốc 3 – 5m/s tạo độ xoáy giúp cặn lắng dễ dàng hơn Cặn tập hợp ở giữa còn dịch trong lấy ra ngoài ở phía dưới thùng

Bảng 2.10 Ưu nhược điểm các phương pháp lắng

Lắng tự nhiên - Đơn giản, không tốn

- Vệ sinh và tiệt trùng đơn giản

- Giá mua tác nhân lọc đắt

- Khó thao tác

Lắng xoáy

- Thiết bị đơn giản, ít tốn kém cho lắp đặt và sử dụng

- Thời gian ngắn

- Tổn thất lớn

- Nếu vận hành không tốt thì phân tách tạp chất và dịch cũng không tốt

Căn cứ vào ưu nhược điểm các phương pháp, nhà máy lựa chọn sử dụng thùng lắng xoáy Whirlpool

2.2.6 Làm lạnh nhanh

Một số thiết bị làm lạnh:

- Thiết bị thùng hở, nằm ngang, lớp dịch đường chỉ khoảng 15 – 20cm Trong 12 giờ dịch được làm lạnh, lấy oxy từ không khí, đồng thời để lắng cặn Thời gian sau, dịch đường được cấp khí vô trùng chứ không để tự nhiên nữa Phương pháp này nguy cơ nhiễm tạp vi sinh vật cao nên không được sử dụng nữa

- Làm lạnh bằng ống ruột gà lắp ở đáy thùng: Tác nhân lạnh là nước lạnh Nhược điểm của phương pháp này là khó vệ sinh

- Máy làm lạnh kiểu đứng: Dịch đường vào thiết bị từ trên đỉnh, chảy xuống dưới thành một lớp mỏng trùm qua dãy ống nằm ngang có nước lạnh chảy bên trong theo chiều ngược lại Thiết bị dễ vận hành, dễ vệ sinh nhưng không loại được cặn lạnh

- Đường ống kín: Dịch đường chảy qua đường ống, phía trên làm nguội bằng không khí, phần giữa bằng nước, phía dưới làm lành bằng tác nhân lạnh

- Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản: Gồm nhiều tấm bản mảnh ghép chặt với nhau trên khung, số tấm bản phụ thuộc vào năng suất máy Tác nhân làm lạnh là nước lạnh, glycol… Dịch đường chảy vào từ một đầu, qua đường khía tạo thành giữa 2 tấm bản

và đi ra đường khác còn tác nhân lạnh chảy theo chiều ngược lại theo rãnh kế tiếp của các tấm bản Thiết bị có rất nhiều ưu điểm như: bền, hiệu suất cao, dễ vệ sinh, đảm bảo vô trùng, giữ lại những cặn lạnh tạo ra bên trong tấm bản

Căn cứ vào ưu nhược điểm của các thiết bị, nhà máy chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản với nhiều ưu điểm tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn làm lạnh dịch đường

2.2.7 Lên men

Các phương pháp lên men:

- Lên men theo phương pháp cổ điển: quá trình lên men chính và lên men phụ diễn ra tại 2 thiết bị riêng biệt, thời gian lên men dài Phương pháp này có thể cho bia hương

vị tốt hơn tuy nhiên nhược điểm là nguy cơ nhiễm tạp cao, tốn nhiều thời gian, năng suất thấp nên không phù hợp với sản xuất công nghiệp

- Lên men theo phương pháp hiện đại: lên men chính và lên men phụ diễn ra trong cùng một thiết bị, nhờ đó hạn chế tối đa nguy cơ nhiễm tạp và rút ngắn thời gian lên men

Thiết bị dùng trong lên men có 2 loại chính:

+) Tank nằm: giảm áp lực tác động lên nấm men nên có thể lên men tốt hơn

+) Tank đứng: sử dụng phổ biến nhất là thiết bị lên men thân trụ - đáy côn có cấu tạo thích hợp cho việc đảo trộn và kết lắng

Với các ưu điểm trên, nhà máy lựa chọn lên men theo phương pháp hiện đại sử dụng thiết bị lên men thân trụ - đáy côn

2.2.8 Lọc bia

Các phương pháp lọc bia:

Có thể chia các thiết bị lọc bia khác nhau làm 2 loại:

- Loại không sử dụng bột trợ lọc: có các loại như máy lọc tấm, lọc màng Máy lọc tấm thường chỉ dùng để lọc sơ bộ trước khi lọc với máy có sử dụng bột trợ lọc; còn máy lọc màng dùng để lọc tinh ở công đoạn cuối cùng

- Lọc có sử dụng bột trợ lọc: Bột trợ lọc được phủ lên vật liệu lọc để tăng cường hiệu quả lọc Quá trình phủ bột trợ lọc có vai trò quan trọng trong việc lọc trong bia Một

số loại thiết bị lọc phổ biến như:

+) Thiết bị lọc khung bản: gồm nhiều khung và bản được ngăn với nhau bằng các tấm giấy lọc phủ cả 2 phía của bản Sau khi các khung và bản ép sát nhau khoảng không giữa các khung là nơi chứa huyền phù bột trợ lọc và bia cần lọc Bột trợ lọc được phủ lên bề mặt giấy lọc, bia trong được lọc và đi qua tấm bản đi ra ngoài

+) Thiết bị lọc đĩa: gồm một vỏ hình trụ chứa một thùng rỗng trên đó gắn các đĩa làm nhiệm vụ lọc Trên bề mặt đĩa có các rãnh hoặc đục lỗ làm bề mặt phủ bột trợ lọc +) Thiết bị lọc nến: hình trụ, đáy côn đặt thẳng đứng, trong đó có chứa các ống lọc được gắn vào cùng một tấm vỉ ngăn giữa vùng đã lọc và chưa lọc Bột trợ lọc được phủ lên bề mặt các nến lọc, bia đi qua lớp bột trợ lọc này và đi vào tâm cột lọc sau khi đã tách kết tủa và cặn Bia trong theo tâm ống dẫn lên khoang phía trên và đi ra ngoài

Bảng 2.11 Ưu nhược điểm các máy lọc có sử dụng bột trợ lọc

Lọc khung bản Lọc đĩa Lọc nến

Ưu điểm

- Bề mặt lọc lớn, hiệu suất cao

- Dịch lọc trong

- Không yêu cầu trình độ kĩ thuật cao, thao tác đơn giản

- Bề mặt lọc ít bị bít

- Bề mặt lọc tăng dần do sự bồi đắp liên tục bột trợ lọc

- Bản mặt lọc không bị thay thế định kì

- Có thể tự động hóa

- Giảm oxy xâm nhập

- Dễ dàng lắp đặt

Nhược điểm

- Cần nhiều thời gian vệ sinh

- Vệ sinh khó khăn

- Chi phí đầu tư ban đầu lớn

- Cấu tạo phức tạp nên khó khăn trong

vệ sinh

- Phải thay thế tấm

dỡ theo chu kỳ, chi phí cao

- Dịch chảy nhiều, phân bố không đều

- Không thêm bộ phận lọc để tăng năng suất được

Để lọc trong đối với bia hơi, nhà máy sử dụng thiết bị lọc nến có sử dụng bột trợ lọc diatomit Đối với bia chai, do thời gian bảo quản dài cần phải làm bền keo nên cần phải thêm một công đoạn lọc bằng thiết bị lọc đĩa với hạt nhựa PVPP, sau đó lọc tinh

để loại bỏ hạt nhựa còn sót lại

2.2.9 Bão hòa CO 2

Các phương pháp bão hòa CO2:

- Sử dụng thùng bão hòa: bia được đưa vào các thùng, CO2 đưa vào từ dưới nhờ các hệ thống phân tán thành bọt nhỏ đi tiếp xúc với bia Kết hợp nhiệt độ và áp suất để tăng khả năng hòa tan

- Bão hòa trên đường ống: bia chảy trong đường ống dẫn dài, CO2 được phun vào ống qua ống Venturi giúp làm nhỏ bọt CO2 tăng khả năng bão hòa

Nhà máy lựa chọn phương pháp bão hòa trên đường ống vì nó đem lại năng suất và hiệu quả cao hơn

2.2.10 Chiết

Chiết bia vào chai cần phải chú ý không làm tổn thất bia, đảm bảo các chai đều được rót một lượng bia như nhau và tránh ảnh hưởng đến chất lượng bia như nhiễm tạp

vi sinh vật, xâm nhập O2, tổn thất CO2

Vì trong bia có chứa nhiều CO2 nên thường sử dụng phương pháp chiết có sử dụng

áp suất đối kháng Có thể chia làm 2 phương pháp cụ thể:

- Chiết đẳng áp: áp suất trong bao bì và trong bể chứa bia của máy chiết cân bằng, nhờ

đó bia đi vào bao bì dưới tác động của trọng lực (chênh lệch chiều cao)

- Chiết có áp suất: áp suất trong bể chứa của máy chiết lớn hơn sẽ đẩy bia đi vào bao

bì có áp suất nhỏ hơn

Ở nhà máy chọn phương pháp chiết đẳng áp

2.2.11 Thanh trùng

Từ công đoạn lên men bia có nhiệt độ thấp nên có khả năng bị nhiễm vi sinh vật gây

hư hỏng bia Để loại bỏ vi sinh vật có các biện pháp phòng ngừa là sử dụng nhiệt để xử

lý bia như:

-Thanh trùng nhanh: Bia nếu xử lý ở nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ làm thay đổi lớn về hương vị sản phẩm Thanh trùng nhanh là một biện pháp rút ngắn thời gian xử lý nhiệt độ nhờ các thiết bị thanh trùng dạng tấm bản Bia có thể được nâng tới nhiệt độ 68 – 720C trong 50 giây sau đó làm lạnh trở lại Thanh trùng nhanh chỉ đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật ở các công đoạn trước, trong quá trình chiết bia vẫn có thể bị nhiễm bẩn

-Chiết bia nóng: Bia được rót nóng vào bao bì để giảm sự nhiễm vi sinh vật Sử dụng phương pháp này, chai sau khi rửa không cần làm nguội Tuy nhiên cần đảm bảo áp suất

để hạn chế thất thoát CO2 ra khỏi bia Ngoài ra phương pháp này còn có nhược điểm lớn

là làm ảnh hưởng đến chất lượng của bia do gia nhiệt trong thời gian dài, đồng thời dễ gây vỡ chai vì làm việc ở áp suất cao và đòi hỏi tốn nhiều năng lượng

-Thanh trùng tunel: Đây là phương pháp thanh trùng sau khi bia đã được chiết vào trong bao bì Chai đi trong hầm thanh trùng sẽ trải qua các chế độ nhiệt khác nhau trong khoảng thời gian xác định nhờ hệ thống băng tải Nhiệt độ của mỗi khoang được bố trí sao cho bia được nâng dần đến nhiệt độ thanh trùng Sau đó, chai tiếp tục được làm nguội tới nhiệt độ thường

Nhà máy lựa chọn phương pháp thanh trùng dạng tunel là phương pháp an toàn nhất

để đảm bảo sự vô trùng cho bia

2.3 Thuyết minh dây chuyền sản xuất

2.3.1 Tiếp nhận và xử lý nguyên liệu

Nguyên liệu được vận chuyển đến nhà máy, đổ xuống hầm chứa, theo hệ thống gàu tải và xích tải vào các silo chứa Nguyên liệu từ silo chứa sẽ được xích tải và gầu tải vận chuyển đến hệ thống sàng để tách các tạp chất và qua nam châm loại các mảnh kim loại lẫn trong nguyên liệu Cuối cùng nguyên liệu được gầu tải đưa tới các thùng định lượng, chuyển xuống máy nghiền và trữ ở thùng tạm chứa

2.3.2 Nghiền nguyên liệu

Mục đích: Làm nhỏ hạt, phá vỡ cấu trúc của nguyên liệu giúp tăng diện tích bề

mặt tiếp xúc với nước và enzyme tạo điều kiện cho quá trình hồ hóa và đường hóa diễn

ra nhanh, hiệu quả, thu được nhiều chất hòa tan mong muốn và hạn chế các thành phẩn bất lợi tan vào dịch đường để sản phẩm thu được có chất lượng tốt nhất

Cách tiến hành: Nguyên liệu được định lượng cho từng mẻ sau khi làm sạch tách

tạp chất và kim loại đưa vào thùng tạm chứa và chuyển vào máy nghiền Các búa quay xung quanh trục rôto va đập vào các hạt làm hạt bi đập nhỏ ra Hạt được nghiền thành bột mịn sao cho hạt bột chui qua lỗ sàng Sau khi nghiền, bột malt được đưa đến nồi

đường hóa và nồi hồ hóa đối với malt lót, còn bột gạo đưa vào nồi hồ hóa

Yêu cầu chất lượng bột nghiền: Vì nhà máy sử dụng thiết bị lọc Meura nên cho phép bột

nghiền rất mịn Yêu cầu thành phần bột nghiền như sau:

Bảng 2.12 Yêu cầu thành phần bột nghiền

Mục đích: Do nguyên liệu thay thế là gạo có cấu trúc hạt tinh bột cứng nên cần

phải nấu riêng giúp các hạt phân tử tinh bột được giải phóng tự do, tạo điều kiện cho quá trình thủy phân dễ dàng hơn

Cách tiến hành: Thiết bị được vệ sinh bằng nước nóng Bắt đầu quá trình nấu, bột

gạo được hòa trộn với nước ấm 450C tại bộ phận phối trộn để tránh vón cục với tỉ lệ bột:nước = 1:4 Cho malt lót vào nồi với lượng malt lót bằng 10% lượng gạo Cánh khuấy được bật với tốc độ khoảng 20 – 25 vòng/phút để tăng sự hòa tan và tránh vón cục Bổ sung axit lactic để điều chỉnh pH của dịch xuống 5,4 – 5,6 và chế phẩm enzyme

Termamyl với tỉ lệ 0,1% so với lượng gạo Thời gian hòa trộn bột gạo khoảng 10 phút

Nâng nhiệt độ lên 720C sao cho tốc độ nâng nhiệt khoảng 1 – 1,50C/phút và giữ

ở nhiệt độ này trong 20 phút để hệ enzyme amylase trong malt lót hoạt động Sau đó nâng nhiệt lên 83 – 850C và giữ trong 5 phút để sự hồ hóa gạo diễn ra tốt Cuối cùng đun sôi dịch cháo ở 1000C trong 30 phút để dịch hóa hoàn toàn và chuẩn bị đưa đi hội cháo

Yêu cầu dịch cháo: Có thể dùng phương pháp cảm quan dựa trên kinh nghiệm để

đánh giá dịch cháo Kết thúc hồ hóa, dịch cháo phải có mùi thơm đặc trưng, các hạt tinh

bột có độ nhuyễn thích hợp, dịch có độ nhớt vừa phải, không có mùi lạ và không bị cháy

2.3.4 Đường hóa

Mục đích: Chuyển các chất từ trạng thái không hòa tan như tinh bột, protein cao

phân tử thành các thành phần hòa tan có ích như đường, pepton, axit amin…một cách có định hướng, đảm bảo tỉ lệ giữa đường lên men được và đường không lên men được, lượng axit amin tạo ra đủ để cung cấp dinh dưỡng cho nấm men nhưng vẫn còn các protein tạo bọt

Cách tiến hành: Trong khi nấu nồi cháo thì vệ sinh nồi malt và đưa bột malt vào

nồi đường hóa, thêm nước với tỉ lệ bột: nước = 1:4, bổ sung axit lactic hạ pH của dịch

xuống 5,4 – 5,6 Cánh khuấy bật giúp đảo trộn đều

Sau khi phối trộn xong nâng nhiệt độ lên 50 – 520C giữ trong 10 phút để hệ enzyme protease hoạt động Tiến hành bơm dịch cháo sang nồi đường hóa sao cho nhiệt

độ khối dịch đạt 63 – 650C và giữ trong 30 phút để tạo điều kiện thích hợp cho enzyme β-amylase hoạt động Tiếp tục nâng nhiệt lên 720C và giữ trong 30 phút tạo điều kiện cho enzyme α-amylase hoạt động và quá trình đường hóa diễn ra hoàn toàn Cuối cùng nâng nhiệt lên 760C đến khi kết thúc quá trình đường hóa

Các biến đổi xảy ra:

+) Quá trình biến đổi tinh bột: trải qua 3 giai đoạn hồ hóa → dịch hóa → đường hóa, tinh bột được giải phóng và thủy phân tới các đường đôi là chủ yếu, ngoài ra còn đường glucose, dextrin;