Thiết kế nhà máy bia với năng suất 65 triệu lít/năm

Lịch sử ngành bia nước ta tuy có quá trình phát triển chưa lâu, song với quy mô và sức phát triển như hiện nay đã khẳng định ngành công nghiệp sản xuất bia là một ngành kinh tế quan trọn

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm khoa Chế biến và quý thầy cô giáo đã giảng dạy tôi trong suốt thời gian học tại trường

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Vũ Duy Đô đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu để tôi hoàn thành đề tài này

Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến Ban giám đốc Công ty cổ phần bia Sài Gòn –

Hà Nam và các anh chị kỹ sư, công nhân trong nhà máy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi thực hiện tốt đề tài

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè luôn luôn bên cạnh, chăm sóc, động viên tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài

Do kinh nghiệm bản thân còn ít và khối lượng công việc tương đối lớn nên

đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi rất mong được sự góp

ý của các thầy cô giáo từ đó giúp tôi hoàn thiện hơn về kiến thức, và đạt được quả tốt nhất

Nha Trang, tháng 06 năm 2009 Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Thu Hoà

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC CÁC BẢNG x

DANH MỤC CÁC HÌNH xi

LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: LẬP LUẬN CHỨNG KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 1

1.1 Lập luận chứng kinh tế kỹ thuật 1

1.2 Chọn địa diểm xây dựng nhà máy 4

1.2.1 Về giao thông 5

1.2.2 Về nguyên liệu 5

1.2.3 Nguyên liệu thay thế 5

1.2.4 Nhiên liệu 5

1.2.5 Nguồn nhân lực 6

1.2.6 Nguồn điện 6

1.2.7 Nguồn nước 6

1.2.8 Sự hợp tác hoá sản xuất 6

1.2.9 Thị trường tiêu thụ 7

CHƯƠNG II: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 8

2.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia 8

2.1.1 Malt 8

2.1.2 Hoa houblon 9

2.1.3 Nguyên liệu thay thế 10

2.1.4 Nước 10

2.1.5 Nấm men 11

2.1.6 Các nguyên vật liệu và hoá chất phụ trợ 11

2.2 Dây chuyền sản xuất 11

2.2.1 Chọn phương pháp nấu 12

2.2.2 Chọn phương pháp lọc hèm 12

2.2.3 Chọn phương pháp lên men 12

2.2.4 Chọn phương thức lên men 13

2.3 Quy trình công nghệ sản xuất bia của nhà máy 13

2.3.1 Sơ đồ quy trình 13

2.3.2 Thuyết minh quy trình 13

2.3.3 Hệ thống thu hồi và hoá lỏng CO2 26

2.3.4 Xử lý nước cấp 28

CHƯƠNG III: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 30

3.1 Lập kế hoạch sản xuất cho nhà máy 30

3.2 Cân bằng sản phẩm cho bia hơi 10oBx (tính cho 1000 lít bia hơi 10oBx) 31

3.2.1 Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lít bia hơi 10oBx 31

3.2.2 Lượng bã malt và gạo 33

3.2.3 Tính lượng nước dùng trong quá trình nấu và rửa bã 33

3.2.4 Lượng hoa Houblon sử dụng 35

3.2.5 Lượng men giống sử dụng 35

3.2.6 Sữa men kết lắng 35

3.2.7 Cặn lắng 36

3.2.8 Các hoá chất sử dụng 36

3.2.9 Lượng CO2 36

3.2.10 Lượng bock 37

3.3 Cân bằng sản phẩm cho bia chai 11oBx (tính cho 1000 lít bia chai 11oBx) 39

3.3.1 Tính lượng nguyên liệu cho 1000 lít bia chai 11oBx 39

3.3.2 Lượng bã malt và gạo 40

3.3.3 Tính lượng nước dùng trong quá trình nấu và rửa bã 41

3.3.4 Lượng hoa Houblon sử dụng 42

3.3.5 Lượng men giống sử dụng 43

3.3.6 Sữa men kết lắng 43

3.3.7 Cặn lắng 43

3.3.8 Các hoá chất sử dụng 43

3.3.9 Lượng CO2 44

3.3.10 Lượng vỏ chai 45

3.3.11 Số lượng nhãn 45

3.3.12 Số nắp chai 45

3.3.13 Lượng két đựng chai 45

CHƯƠNG IV: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 48

4.1 Các thiết bị đặt tại khu chứa nguyên liệu 48

4.1.1 Silô chứa malt và gạo 48

4.1.2 Gầu tải số 1 (để vận chuyển malt và gạo lên silô chứa) 50

4.1.3 Băng cào vận chuyển nguyên liệu từ container đến phễu của gầu tải 50

4.1.4 Băng cào vận chuyển nguyên liệu từ silô đến gầu tải số 2 51

4.1.5 Gàu tải số 2 51

4.2 Các thiết bị đặt trong phân xưởng nấu 51

4.2.1 Máy sàng tách tạp chất 51

4.2.2 Thiết bị tách sắt 52

4.2.3 Thiết bị tách sạn 52

4.2.4 Gầu tải số 3 (vận chuyển bột sau nghiền qua phễu) 52

4.2.5 Phễu chứa nguyên liệu 52

4.2.6 Máy nghiền malt 54

4.2.7 Máy nghiền gạo 55

4.2.8 Vít tải vận chuyển bột từ phễu chứa vào các thiết bị nấu 55

4.2.9 Nồi hồ hoá 56

4.2.10 Nồi đường hoá 57

4.2.11 Thiết bị lọc đáy bằng 59

4.2.12 Nồi nấu hoa 61

4.2.13 Thùng chứa trung gian 63

4.2.14 Thiết bị lắng xoáy 63

4.2.15 Thiết bị làm lạnh nhanh 65

4.2.16 Thiết bị đun nước nấu 65

4.2.17 Thùng chứa bã nguyên liệu và bã hoa 68

4.2.18 Bơm 68

4.3 Các thiết bị trong phân xưởng lên men 70

4.3.1 Tính chọn tank lên men 70

4.3.2 Tank TBF 73

4.3.3 Thiết bị nhân men giống 74

4.3.4 Thiết bị rửa men 76

4.3.5 Máy lọc khung bản 76

4.3.6 Bơm (bơm từ tank lên men sang thiết bị lọc khung bản) 77

4.4 Thiết bị trong phân xưởng hoàn thiện 77

4.4.1 Máy rửa bock 77

4.4.2 Máy chiết bock 77

4.4.3 Máy chiết chai 78

4.4.4 Máy rửa chai 78

4.4.5 Máy dập nút chai 78

4.4.6 Thiết bị thanh trùng 79

4.4.7 Máy dán nhãn 79

4.3.8 Máy in date 79

4.4.9 Robot gắp chai vào két 79

4.4.10 Băng tải 80

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CIP VÀ VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG 81

5.1 Tính toán hệ thống CIP trung tâm 81

5.1.1 Hệ thống CIP cho phân xưởng nấu 81

5.1.2 Hệ thống CIP cho phân xưởng lên men 82

5.2 Vệ sinh an toàn lao động 84

5.2.1 Vệ sinh 84

5.2.2 An toàn lao động 85

CHƯƠNG VI: TÍNH XÂY DỰNG 88

6.1 Thiết kế mặt bằng sản xuất 88

6.1.1 Phân xưởng nấu 88

6.1.2 Phân xưởng lên men 90

6.1.3 Phân xưởng hoàn thiện 91

6.2 Các công trình phụ trợ 92

6.2.1 Khu nguyên liệu 92

6.2.2 Kho thành phẩm 92

6.2.3 Bãi vỏ chai, bock 92

6.2.4 Kho nắp chai 93

6.2.5 Kho nhãn 93

6.2.6 Kho hoá chất bôi trơn 93

6.2.7 Kho hồ dán 94

6.2.8 Văn phòng 94

6.2.9 Phân xưởng cơ khí 94

6.2.10 Kho vật tư 94

6.2.11 Nhà lò hơi 94

6.2.12 Khu phát và phân phối điện 94

6.2.13 Bãi than xỉ 94

6.2.14 Trạm biến thế 95

6.2.15 Khu xử lý nước thải 95

6.2.16 Bãi đậu xe ô tô 95

6.2.17 Khu chứa và xử lý nước cấp 95

6.2.18 Nhà điều hành trung tâm 95

6.3 Các công trình phục vụ sinh hoạt 96

6.3.1 Nhà hành chính 96

6.3.2 Nhà giới thiệu sản phẩm 96

6.3.3 Nhà ăn 96

6.3.4 Nhà để xe 96

6.3.5 Phòng bảo vệ 96

6.3.6 Phòng y tế 97

6.3.7 Nhà vệ sinh 97

6.4 Các bản vẽ thiết kế 98

CHƯƠNG VII: TÍNH HƠI – LẠNH – NƯỚC – ĐIỆN 108

7.1 Tính hơi 108

7.1.1 Tính nhiệt cho phân xưởng nấu 108

7.1.2 Lượng nhiệt cấp cho phân xưởng hoàn thiện 115

7.1.3 Tính lượng hơi 116

7.1.4 Chọn lò hơi 117

7.1.5 Lượng nhiên liệu cung cấp cho nồi hơi 117

7.2 Tính lạnh 118

7.2.1 Lượng lạnh cần thiết cho thiết bị làm lạnh nhanh 118

7.2.2 Lượng lạnh cần để cung cấp cho quá trình lên men chính 118

7.2.3 Lượng lạnh cần cho quá trình lên men phụ 119

7.2.4 Lượng lạnh cấp cho hệ thống lên men giống 120

7.2.5 Lượng lạnh cần cấp để tái sử dụng men kết lắng 121

7.2.6 Lượng lạnh cần để hạ nhiệt bia non xuống 0oC đưa đi lọc 121

7.2.7 Năng suất lạnh cung cấp cho toàn bộ nhà máy 122

7.2.8 Chọn máy lạnh 122

7.3 Tính lượng nước 123

7.3.1 Lượng nước dùng cho phân xưởng nấu 123

7.3.2 Lượng nước dùng cho phân xưởng lên men 123

7.3.3 Lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện 123

7.3.4 Lượng nước cần cung cấp cho nồi hơi 124

7.4 Tính điện 125

7.4.1 Tính phụ tải chiếu sáng 125

7.4.2 Phụ tải động lực công suất các thiết bị trong nhà máy 129

7.4.3 Tính và chọn máy biến áp 130

7.4.4 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 130

CHƯƠNG VIII: PHUƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI 132

8.1 Môi trường 132

8.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường trong nhà máy 132

8.2 Phương pháp xử lý nước thải 132

CHƯƠNG IX: TÍNH KINH TẾ 137

9.1 Tổ chức quản lý nhà máy 137

9.1.1 Sơ đồ tổ chức quản lý nhà máy 137

9.1.2 Tính lực lượng lao động 137

9.2 Hạch toàn giá thành sản phẩm 139

9.2.1 Vốn cố định 139

9.2.2 Tính giá thành sản phẩm 142

9.3 Đánh giá các chỉ tiêu kết quả và hiệu quả 147

9.3.1 Tổng doanh thu của nhà máy 147

9.3.2 Doanh thu thuần: DTT = DT – VAT 147

9.3.3 Tổng lợi nhuận : TLN = DTT – G 148

9.4 Đánh giá các chỉ tiêu hiệu quả 148

KẾT LUẬN 149 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TCN: Trước công nguyên

WTO: World Trade Organism (tổ chức thương mại thế giới)

CHLB: cộng hòa liên bang

KCN: Khu công nghiệp

CIP: Cleaning In Place (làm vệ sinh tại chỗ)

UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket

COD: Chemistry Oxygen Demand (nhu cầu oxy hóa học)

BOD: Biology Oxygen Demand (nhu cầu oxy sinh học)

PCCC: Phòng cháy chữa cháy

KCS: Kiểm tra chất lượng sản phẩm

ALC: alcohol

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 3.1: Tổn thất nguyên liệu qua từng công đoạn sản xuất của nhà máy 40

Bảng 3.2: Kế hoạch sản xuất của nhà máy trong năm 41

Bảng 3.3: Tỷ lệ nguyên liệu sử dụng để sản xuất bia hơi 41

Bảng 3.4: Tóm tắt cân bằng sản phẩm cho bia hơi 100Bx 48

Bảng 3.5: Tỷ lệ sử dụng nguyên liệu để sản xuất bia chai 49

Bảng 3.6: Tóm tắt cân bằng sản phẩm cho bia chai 110Bx 56

Bảng 3.7: Phân bố thời gian sản xuất từng công đoạn 57

Bảng 6.1: Các hạng mục công trình trong tổng mặt bằng 115

Bảng 7.1: Tổng hợp lượng nhiệt cần cung cấp cho 1 mẻ nấu 124

Bảng 7.2: Tổng hợp các bộ phận dùng đèn chiếu sáng 137

Bảng 7.3: Công suất điện động lực 138

Bảng 7.4: Tiêu thụ hơi - nước - điện - lạnh 140

Bảng 9.1: Lực lượng lao động trực tiếp 147

Bảng 9.2: Vốn đầu tư các công trình xây dựng 149

Bảng 9.3: Vốn đầu tư cho thiết bị 150

Bảng 9.4: Chi phí nguyên vật liệu chính sản xuất cho 1000 lít bia hơi 152

Bảng 9.5 : Chi phí nguyên vật liệu chính sản xuất cho 1000 lít bia chai 152

Bảng 9.6: Chi phí nhiên liệu và động lực trong 1năm 153

Bảng 9.7: Chi phí vật tư để sản xuất 1 chai bia 155

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Sản lượng bia ở Việt Nam trong những năm gần đây 2

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất bia của nhà máy 15

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thu hồi khí CO2 27

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước cấp 28

Hình 4.1: Silô chứa nguyên liệu 48

Hình 4.2: Nồi hồ hóa 56

Hình 4.3: Thùng lọc đáy bằng 60

Hình 4.4: Nồi houblon hóa 62

Hình 4.5: Thiết bị lắng xoáy 64

Hình 4.6: Tank lên men 71

Hình 6.1: Sơ đồ mặt bằng nhà xử lý nguyên liệu 88

Hình 6.2: Sơ đồ mặt bằng khu đặt silô nguyên liệu 92

Hình 6.3: Sơ đồ nguyên lý xay nghiền malt 98

Hình 6.4: Sơ đồ nguyên lý xay nghiền gạo 99

Hình 6.5: Sơ đồ mặt cắt ngang nhà nấu 100

Hình 6.6: Sơ đồ mặt cắt đứng nhà nấu 101

Hình 6.7: Sơ đồ mặt cắt ngang khu đặt tank lên men 102

Hình 6.8: Sơ đồ mặt cắt đứng khu đặt tank lên men 103

Hình 6.9: Sơ đồ mặt bằng nhà điều hành trung tâm 104

Hình 6.10: Sơ đồ nguyên lý lắp đặt hệ thống chiết chai 105

Hình 6.11: Mặt bằng tổng thể nhà máy 106

Hình 8.1: Sơ đồ nguyên lý công nghệ xử lý nước thải 132

Hình 9.1: Sơ đồ tổ chức quản lý nhà máy 136

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những thức uống giải khát hiện nay thì bia là sản phẩm được ưa chuộng

và dùng phổ biến nhất trên toàn thế giới, sản xuất bia đem lại lợi nhuận kinh tế cao

và đây cũng chính là động lực thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất bia ngày càng phát triển

Lịch sử ngành bia nước ta tuy có quá trình phát triển chưa lâu, song với quy

mô và sức phát triển như hiện nay đã khẳng định ngành công nghiệp sản xuất bia là một ngành kinh tế quan trọng, có chỗ đứng vững chắc trong nền kinh tế quốc dân và còn nhiều tiềm năng để phát triển

Một nhà máy sản xuất bia theo công nghệ lên men hiện đại bao gồm nhiều phân xưởng với các máy móc trang thiết bị hiện đại Do đó việc thiết kế một nhà máy bia hoàn chỉnh với đầy đủ các bộ phận là một công việc rất phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian và phải có kiến thức tổng hợp về nhiều lĩnh vực Điều kiện này cũng nói lên rằng: thiết kế nhà máy bia là một yêu cầu và cũng là điều kiện cần thiết để rèn luyện kỹ năng, tiếp cận gần hơn với công nghiệp sản xuất thực phẩm đặc biệt là ngành công nghệ sản xuất các thực phẩm lên men

Trong đồ án này tôi có nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy bia với năng suất 65 triệu lít/ năm”, sản phẩm bao gồm 50% bia chai (nồng độ dịch lên men 11oBx) và 50% bia hơi (nồng độ dịch lên men 10oBx) Nội dung đồ án gồm các phần chính sau:

- Lập luận chứng cho thiết kế

- Công nghệ sản xuất bia

- Tính cân bằng vật chất cho quá trình sản xuất

- Tính và chọn máy, thiết bị sản xuất

- Quy hoạch mặt bằng sản xuất

- Tính hơi - nước - điện - lạnh

- Tính lực lượng lao động

- Tính các chỉ số kinh tế

CHƯƠNG I: LẬP LUẬN CHỨNG KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 1.1 Lập luận chứng kinh tế kỹ thuật

Bia là một trong những loại đồ uống có truyền thống lâu đời Từ 7000 năm TCN, người dân Babilon đã biết sản xuất bia từ những hạt đại mạch và một số loại ngũ cốc nảy mầm Khoảng thế kỷ XIX, những người dân Xibiri, đông nam nước Nga đã biết sản xuất ra bia từ malt đại mạch, hoa Houblon và nước như ngày nay

Mãi đến năm 1857, nhà bác học người Pháp Louis Pasteur đã phát hiện: “nấm men

là loài vi sinh vật duy nhất mà hoạt động của nó đã làm nên quá trình lên men bia”

tạo ra bước ngoặt lớn cho ngành công nghiệp sản xuất bia Đến cuối thế kỷ XIX,

các nhà khoa học Đức, Nga mới chứng minh được rằng: nấm men tạo nên ezym và

có khả năng chuyển hoá đường thành rượu và CO 2 - hai thành phần quan trọng nhất của bia

Không giống như rượu, bia là loại đồ uống có độ cồn thấp, nhưng giá trị dinh dưỡng cao, hương vị thơm ngon đặc trưng và đặc biệt CO2 trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát ở người uống Do đó, bia được sử dụng rộng rãi ở hầu khắp các nước trên thế giới với sản lượng ngày càng tăng

Đối với những nước có nền công nghiệp phát triển thì bia được sử dụng như một loại đồ uống thông dụng Hiện nay, trên thế giới có 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 100tỷ lít/năm Trong đó Mỹ, CHLB Đức mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm, Trung Quốc trên 7 tỷ lít/năm Thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công nghiệp tiên tiến như sau: CH Szech- Slovakia 150lít/người/năm, Đức 147lít/người/năm, Đan Mạch 125lít/người/năm…

Châu Á là một trong những khu vực tiêu dùng bia đang tăng nhanh Các nhà nghiên cứu thị trường của thế giới nhận định rằng Châu Á ngày càng giữ vị trí dẫn đầu trên thế giới Hiện nay, mức tiêu thụ bia trên đầu người đã tăng, Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất là 26,5%/năm, Indonesia 17,7%/năm Đây là những nước có tốc độ phát triển nhanh trong khu vực

Sản lượng bia ở Việt Nam trong những năm gần đây

1889, một người Pháp tên là Homel đã mở xưởng bia ở làng Đại Yên, Ngọc Hà sau trở thành nhà máy bia Hà Nội, nay là Tổng công ty Rượu Bia Nước giải khát Hà Nội Tuy ngành công nghiệp sản xuất bia của nước ta còn non trẻ so với thế giới nhưng trong quá trình hình thành và phát triển, ngành sản xuất bia đã đạt mức tăng trưởng cao vào những năm của thời kỳ mở cửa Cùng với quá trình hội nhập, ngành sản xuất bia đã phát triển về quy mô và trình độ công nghệ, trở thành một ngành công nghiệp có thế mạnh khi Việt Nam gia nhập WTO

Việc đầu tư xây dựng các nhà máy bia được triển khai mạnh mẽ từ những năm

1990 trở lại đây Chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia đã đầu tư, mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc trung ương và địa phương quản lý, các công ty liên doanh với các tập đoàn bia lớn như Heineken, Carlsberg, Poster…nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường

Hình 1.1: Sản lượng bia ở Việt Nam trong những năm gần đây

Ngành công nghiệp sản xuất bia phát triển kéo theo các ngành công nghiệp khác phát triển, đem lại nguồn ngân sách lớn cho nhà nước (cứ 1triệu lít bia thì đóng góp cho ngân sách nhà nước 6 tỷ Việt Nam đồng)

Mặt khác,Việt Nam hiện là quốc gia có dân số trẻ với khoảng 33 triệu người trong độ tuổi 20- 40 là độ tuổi có tỷ lệ tiêu thụ các sản phẩm bia cao nhất Nhưng hiện mức tiêu thụ bia bình quân đầu người của Việt Nam chỉ là 18lít/người/năm, bằng 1/2 so với Hàn Quốc, bằng 1/3 so với Thái Lan và bằng 1/6-1/7 so với Ireland, Đức, Szech Như vậy, sản lượng bia ở Việt Nam vẫn ở mức thấp so với mặt bằng chung của khu vực và thế giới Tuy nhiên, với mức thu nhập của người dân tăng lên cộng với sự thay đổi tập quán uống (chuyển từ uống rượu nấu sang uống bia của người dân ở nhiều vùng nông thôn) thì nhu cầu uống bia của người tiêu dùng Việt Nam đang tăng khoảng 20- 25% Theo dự báo: quy mô dân số Việt Nam tăng từ 85 triệu lên 100 triệu dân vào năm 2023 và ổn định ở mức 120 triệu dân Trong vòng

15 năm nữa sự tăng trưởng 20% về quy mô dân số, 200% GDP bình quân đầu người 5%/năm cùng với mức tiêu thụ bia bình quân đầu người tăng lên như mức của Hàn Quốc hiện nay thì nhu cầu tiêu thụ bia sẽ tăng khoảng 5 lần Theo lộ trình phát triển như vậy dự kiến đến năm 2010 mức tiêu thụ bia bình quân đầu người của Việt Nam

sẽ tăng lên là 28 lít/người/năm và thị trường trong nước sẽ cần trên 3 tỷ lít/năm Trước tình hình đó, ngành đồ uống Việt Nam (hiệp hội Bia- Rượu- Nước giải

khát Việt Nam) đề ra mục tiêu “Quy hoạch phát triển ngành Bia- Rượu- Nước giải

khát Việt Nam đến năm 2015, tầm nhìn 2025” và đã được Bộ công thương phê

duyệt Đó là: đến năm 2010 Việt Nam sẽ sản xuất và tiêu thụ 3,1- 3,2 tỷ lít bia, đến năm 2015 là 4,6- 4,7 tỷ lít bia, bình quân 49- 50 lít/người/năm Đến năm 2020 Việt Nam sẽ sản xuất và tiêu thụ 6,0- 6,5 tỷ lít bia, bình quân đầu người là 62- 64 lít/người/năm Năm 2025 sản xuất và tiêu thụ 7,0- 7,5 tỷ lít bia, bình quân đầu người là 69- 72 lít/người/năm

Thế nhưng theo thống kê của Bộ Công thương, hiện nay cả nước có trên 320 nhà máy bia và các cơ sở sản xuất bia với các quy mô khác nhau từ 1triệu lít/ năm đến 100 triệu lít/năm, tổng sản lượng khoảng trên 2 tỷ lít/năm Đáng ngại là các nhà

máy bia quy mô nhỏ lại đang hoạt động theo công nghệ và thiết bị cũ nên chi phí sản xuất cao mà lại hoạt động không hết công suất Tất yếu dẫn đến hiện nay đã có rất nhiều nhà máy bia nhỏ bị phá sản hoặc phải sát nhập với những nhà máy lớn hơn Bởi vì, chỉ những doanh nghiệp có tiềm lực mạnh với những hướng đi đúng đắn mới có tương lai, ngày càng phát triển do họ có vốn, không ngừng đầu tư trang thiết bị hiện đại, mở rộng sản xuất để chiếm thị phần Điều này sẽ làm cho thị phần của các doanh nghiệp nhỏ bị thu hẹp

Đến nay đã là năm thứ 3 Việt Nam gia nhập WTO, các doanh nghiệp sản xuất bia của Việt Nam đã, đang và sẽ đối mặt với sự cạnh tranh khốc liệt với các hãng bia lớn trên thế giới (tập đoàn SABmiller, Heineken, Carlsberg, Tiger, Poster…) đang tìm cách thâm nhập và chiếm lĩnh thị trường trong nước Thế nên, chúng ta phải chủ động nắm bắt thời cơ và cơ hội để có hướng đi đúng đắn Điều này có nghĩ

là ngành bia trong nước phải có những nhà máy bia hiện đại, chất lượng bia cao nhằm đáp ứng thị trường vốn rất “khát” và ngày càng khắt khe Vì vậy, việc thiết kế xây dựng nhà máy bia có năng suất khoảng 50- 100 triệu lít/năm trở lên theo công nghệ mới, ở gần những khu vực đông dân là hoàn toàn cần thiết, phù hợp với sự phát triển kinh tế của nước ta hiện nay và trong tương lai

1.2 Chọn địa diểm xây dựng nhà máy

Chọn đặt nhà máy bia tại khu công nghiệp Đồng Văn, huyện Duy Tiên, tỉnh

Hà Nam

Tỉnh Hà Nam nằm phía Tây - Nam châu thổ sông Hồng, trong vùng trọng điểm phát triển kinh tế Bắc Bộ Phía Bắc giáp với Hà Nội, phía Đông giáp với Hưng Yên và Thái Bình, nam giáp Nam Định và Ninh Bình, phía Tây giáp Hòa Bình.Vị trí địa lý này tạo rất nhiều thuận lợi cho phát triển kinh tế và xã hội của tỉnh

Các khu công nghiệp: KCN Đồng Văn, KCN Châu Sơn, KCN Hoà Mạc, Cụm công nghiệp Tây Nam thành phố Phủ Lý cùng với các cơ chế, chính sách ưu đãi đầu

tư khá hấp dẫn sẵn sàng mời gọi các nhà đầu tư trong và ngoài nước

KCN Đồng Văn nằm tại thị trấn Đồng Văn, huyện Duy Tiên ,có diện tích tương đối lớn (410 ha) Đây là KCN được đầu tư, xây dựng và quy hoạch sớm nhất

của tỉnh và so với các KCN khác thì đây là KCN có nhiều thuận lợi nhất để đặt nhà máy sản xuất bia Cụ thể là:

1.2.1 Về giao thông

KCN nằm dọc trên trục đường quốc lộ 1A trên đường cao tốc Pháp Vân- Ninh Bình, gần quốc lộ 21, quốc lộ 21B, quốc lộ 38 (từ Đồng Văn, theo quốc lộ 38, qua cầu Yên Lệnh có thể tới Hưng Yên, Hải Phòng một cách nhanh chóng) Ngoài ra, còn cách cách sân bay Nội Bài 60 km, cách cảng biển Hải Phòng 90 km, gần ga Đồng Văn Có thể vận chuyển nguyên liệu về nhà máy cũng như vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ bằng đường bộ hoặc đường sắt một cách dễ dàng

1.2.2 Về nguyên liệu

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt và hoa Houblon Trước kia do điều kiện tự nhiên của nước ta không thích hợp để trồng 2 loại cây này nên chúng ta phải nhập khẩu hoàn toàn từ các nước: Australia, Nga, Tiệp khắc, Trung Quốc, Đan Mạch…Nhưng hiện nay, nhà máy Đường Malt -Từ Sơn- Bắc Ninh đã sản xuất được malt đại mạch cung cấp cho các nhà máy bia sản xuất trong nước và chất lượng cũng khá cao, nên mua nguyên liệu malt đại mạch của công ty này sẽ tiết kiệm được chi phí sản xuất Việc vận chuyển nguyên liệu Malt cũng dẽ dàng rất nhiều vì chỉ cần dọc theo quốc lộ 1A qua Hà Nội là đến Bắc Ninh

1.2.3 Nguyên liệu thay thế

Trong quá trình sản xuất, để giảm giá thành sản phẩm, ngoài malt ta dùng thêm gạo tẻ với tỷ lệ 30% Với đặc điểm về đất đai đã nêu ở trên thì việc thu mua gạo ngay tai địa phuơng hoặc các tỉnh lân cận: Nam Định, Hưng Yên, Thái Bình, Ninh Bình…rất dễ dàng, giá rẻ mà chất lượng gạo lại đảm bảo cho công nghệ sản xuất bia

1.2.5 Nguồn nhân lực

Để đảm bảo cho nhà máy hoạt động hiệu quả nhất ngoài trang thiết bị hiện đại

và tổ chức quản lý tốt thì nguồn nhân lực có chất lượng cao là điều vô cùng quan trọng

Đối với công nhân, lao động trong nhà máy thì sử dụng nguồn nhân lực tai địa phương, dân cư gần đó nên việc tuyển dụng khá dễ dàng Còn cán bộ kỹ thuật, điều hành thì được tuyển dụng từ các trường đào tạo chuyên ngành như các trường Đại học, cao đẳng tại Hà Nội hoặc thu hút lao động tại nhà máy bia của địa phương

đó nhà máy sử dụng nguồn nước của KCN

Ngoài ra, Hà Nam có lượng mưa trung bình cho khối lượng tài nguyên nước rơi khoảng 1,602 tỷ m3 Dòng chảy mặt từ sông Hồng, sông Đáy, sông Nhuệ hàng năm đưa vào lãnh thổ khoảng 14,050 tỷ m3 nước Dòng chảy ngầm chuyển qua lãnh thổ cũng giúp cho Hà Nam luôn luôn được bổ sung nước ngầm từ các vùng khác Nước ngầm ở Hà Nam tồn tại trong nhiều tầng và chất lượng tốt Do đó, nhà máy còn đầu tư thêm 1 hệ thống giếng khoan để đề phòng khi hệ thống cấp thoát nước của KCN bị hỏng hoặc không đủ

Nước thải của nhà máy được xử lý trước khi thải ra hệ thống nước thải của KCN

1.2.8 Sự hợp tác hoá sản xuất

Trong KCN có nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi đã được xây dựng và đang hoạt động Ngoài ra, tại các KCN khác trong địa bàn tỉnh cũng có các công ty sản

xuất thức ăn chăn nuôi, nhà máy có thể hợp tác với họ để giải quyết đầu ra cho lượng bã malt và hoa

1.2.9 Thị trường tiêu thụ

KCN nằm ở trung tâm đồng bằng Bắc Bộ, xung quanh có nhiều thành phố, là nơi có mật độ dân cư đông đúc có nhu cầu sử dụng bia lớn ở thời điểm hiện tại và sau này Lượng bia sản xuất ra hàng năm sẽ được tiêu thụ tại địa bàn tỉnh Hà Nam, các tỉnh lân cận: Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, Hà Nội…và các nơi

có nhu cầu Riêng các tỉnh Hưng Yên, Ninh Bình, Hà Nam, Nam Định là những tỉnh hiện đang có những bước chuyển mình mạnh mẽ về kinh tế, từ đó làm cho đời sống của người dân tăng lên, nhu cầu tiêu thụ bia cũng tăng lên nhanh chóng Các tỉnh Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh, Hà Nội là những thị trường lớn vì vậy nếu có những bước đi đúng đắn nhà máy có thể có được chỗ đứng quan trọng tại các tỉnh và thành phố này để từ đó có thể nghĩ đến xuất khẩu sản phẩm của mình ra nước ngoài

Ngoài ra, KCN Đồng Văn có địa chất ổn định, mặt đất bằng phẳng, dễ thoát nước và không ngập lụt nên đủ điều kiện xây dựng và mở rộng diện tích nhà máy sau này Hơn nữa, hệ thống hạ tầng đồng bộ và các chính sách ưu đãi về thuế rất hợp lý thực sự là 1 địa điểm tốt để xây dựng nhà máy bia

CHƯƠNG II: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

2.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia

Để sản xuất ra sản phẩm bia đạt tiêu chuẩn chất lượng thì điều kiện tiên quyết

là nguyên liệu mang đi sản xuất phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật

2.1.1 Malt

Malt sử dụng trong nhà máy là loại malt vàng, nhập từ công ty Đường Malt, mỗi lần nhập 417 tấn Nhà máy có điều kiện bảo quản khá tốt: 3 silô 562 tấn/silô và

1 silô 278 tấn/silô dùng để bảo quản malt và gạo Đây là phương pháp bảo quản khá

an toàn, nó loại trừ được nhiều ảnh hưởng của môi trường như chuột, mối mọt… Khi mua cần quan tâm đến các chỉ tiêu chất lượng sau:

 Khối lượng riêng: 520- 600kg/m3

 Khối lượng tuyệt đối (khối lượng của 1000 hạt ngẫu nhiên): 29- 37 g

 Độ bột nhìn thấy khi bóp nát hạt: 90- 96%

 Lượng chất chiết hoà tan: 78- 80,5% chất khô

 Thời gian đường hoá: 5-15 phút

 Hoạt lực amylaza: 220- 280Wk

 Hiệu số chiết ly: 2 - 3%

 Hàm lượng đường maltose: 65- 82% chất chiết

 pH = 5,4- 6,0

 Đạm tổng số: 1,5- 1,7% N

 Độ lên men biểu kiến cuối cùng: 75- 78%

 Chỉ số Kolbach:  35 %

2.1.2 Hoa houblon

Là nguyên liệu chính thứ 2 để sản xuất bia, có thể dùng hoa nguyên cánh nhưng hiện có thêm nhiều chế phẩm từ hoa mà vận chuyển, bảo quản, sử dụng thuận tiện hơn do đó chọn 2 dạng: hoa viên (80%) và cao hoa (20%)

 Houblon viên: là loại được chế biến sơ bộ nhằm giảm thể tích chiếm giữ thuận lợi trong quá trình vận chuyển nhập chủ yếu từ Đức và Newdiland Yêu cầu:

 Có nguồn gốc xuất xứ rõ rệt

 Dạng keo, màu vàng hổ phách

 Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi

 Vị đắng rõ rệt

 Tan hết trong nước và có thể tạo kết tủa lắng nhanh khi đun sôi

 Được bảo quản trong các hộp sắt tráng vécni, không bị phồng, hở

 Có hạn sử dụng rõ rệt

 Hàm lượng α-a.đắng 25- 65%

 Tinh dầu thơm: 0,3- 1,0%

2.1.3 Nguyên liệu thay thế

Gạo là nông sản chủ yếu của nước ta nên chọn thay thế 1 phần malt bằng gạo

tẻ để bia thành phẩm có giá rẻ mà chất lượng bia giảm không đáng kể

 Không màu, không mùi, không vị

 Độ cứng tạm thời: 0,7 mg đương lượng/lít

 Độ cứng vĩnh cửu: 0,4 -0,7 mg đương lượng/lít

 Hàm lượng muối cacbonat: < 50mg/lít

 Số lượng tế bào vi khuẩn nói chung: <100TBvk/ml

Nấm men gieo cấy vào phải đạt 10 - 20 triệu tế bào/ml dịch đường

Nấm men phải thuần chủng

Đời men: 6-8 đời

2.1.6 Các nguyên vật liệu và hoá chất phụ trợ

 Enzym Malturex: bổ sung vào khi bắt đầu quá trình lên men chính có tác dụng rút ngắn thời gian lên men, biến đổi diacetyl- chất độc hại của bia thành diacetol vô hại

 Acid lactic: cho vào khi nấu malt, nó có tác dụng điều chỉnh pH và điều chỉnh

độ cứng cacbonat của nước

 CaCl2: bổ sung vào lúc nấu malt để điều chỉnh pH, ion Ca2+ tăng độ bền nhiệt cho anpha- amylaza, giúp cho quá trình đường hóa triệt để hơn, tăng khả năng trao đổi chất của nấm men trong tổng hợp protein Ion Cl- cho bia vị đậm đà và góp phần

ổn định thành phần sinh học của bia

 Hoá chất:

 Nhóm hoá chất dùng để rửa, vệ sinh thiết bị: NaOH 2%, sept acid (H2SO463% + CH3Br 8%), HNO3 2%, P3 Trimeta HC, Mix 100 BPRD 43

 Nhóm hoá chất chống oxy hoá: Vicant, Collupulin (tăng độ bèn keo cho bia)

 Nhóm hoá chất dùng trong quá trình lọc: bột trợ lọc Diatomit

 Nhóm hoá chất dùng để xử lý nước: NaCl, NaOH, HCl

2.2 Dây chuyền sản xuất

Quá trình sản xuất bia bao gồm nhiều công đoạn phức tạp mà mỗi công đoạn lại có những đặc điểm và yêu cầu khác nhau Trong đó, có hai khâu quan trọng nhất

là nấu và lên men có tính chất quyết định chất lượng bia Việc chọn phương pháp cho công đoạn này là rất cần thiết, nó không những giúp cho việc giảm chi phí khi lắp đặt thiết bị mà còn góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm

2.2.2 Chọn phương pháp lọc hèm

Mục đích của quá trình lọc là nhằm tách pha rắn lỏng , pha lỏng được sử dụng cho các bước tiếp theo của quy trính công nghệ tạo ra sản phẩm cuối cùng

Hiện có 2 phương pháp lọc cơ bản dùng trong sản xuất bia dựa trên 2 loại thiết

bị là nồi lọc đáy bằng và máy lọc ép khung bản

Nhà máy chọn phương pháp lọc trong thiết bị lọc đáy bằng vì dịch đường được lọc trong thùng kín nên ít bị oxy hoá, không bị tạp nhiễm, việc vệ sinh không tốn sức nước

2.2.3 Chọn phương pháp lên men

Có 2 loại thiết bị lên men là cổ điển và hiện đại, ở đây nhà máy chọn lên men theo phương pháp lên men hiện đại để rút ngắn thời gian lên men việc điều chỉnh nhiệt độ, áp suất lên men có thể tự động hoá, vốn đầu tư xây dựng giảm, tránh nhiễm tạp cho bia, tốn ít diện tích

2.2.4 Chọn phương thức lên men

Có 2 phương thức lên men là liên tục và gián đoạn Nhà máy chọn phương thức lên men liên tục, khép kín nên chất lượng bia đồng đều, hao tổn bia ít, nâng cao năng suất thiết bị, giảm giá thành sản phẩm và dễ tự động hoá

2.3 Quy trình công nghệ sản xuất bia của nhà máy

2.3.1 Sơ đồ quy trình (Hình 2.1)

2.3.2 Thuyết minh quy trình

a) Nguyên liệu

Nguyên liệu ở silô sẽ được gầu tải vận chuyển qua máy sàng tạp chất để loại

bỏ những tạp chất có kích thước lớn sau đó qua thiết bị tách sắt và những hợp kim

có từ tính Tiếp tục qua máy tách sạn, đá nhỏ rồi mới xuống máy nghiền

- Thiết bị: cấu trúc tinh bột rất cứng, khó bị thuỷ phân do đó gạo phải được nghiền càng kỹ càng tốt Dùng máy nghiền búa

- Nguyên tắc: khi roto quay, gạo được chuyển xuống, búa đập, hạt bị nghiền nhỏ ra

H2O

78oC Lọc hèm

Houblon hoá

Lằng xoáy

Làm lạnh nhanh

Cân Làm sạch

20%malt lót

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất bia của nhà máy

Bock

CO2

Thu hồi men

Men sữa Nấm men

Nấm men thải

Bia hơi

Xử lý

- Nguyên tắc: malt từ trục cấp liệu xuống đôi trục nghiền và được nghiền thành dạng tấm thô Hỗn hợp nghiền được phân loại bởi sàng rung, phần bột đạt yêu cầu

sẽ lọt qua lỗ sàng đi xuống nồi nấu malt còn những mảnh to không lọt qua sàng mới xuống cặp nghiền thứ 2 trước khi xuống nồi malt

- Yêu cầu:

 Vỏ tách ra khỏi phần nội nhũ và vỏ càng nguyên vẹn càng tốt, lượng tấm thô nhỏ

 Sau nghiền tỷ lệ bột mịn: bột thô = 65/35

 Kích thước khe nghiền 0,5-0,8 mm

c) Hồ hoá

- Mục đích

Nhằm phá vỡ cấu trúc màng tế bào của tinh bột, chuyển tinh bột từ trạng thái không tan về trạng thái hoà tan tạo điều kiện cho quá trình phân cắt các mạch tinh bột của các hệ enzim

- Tiến hành

Phối trộn lượng gạo của mẻ nấu với 10% malt lót và nước Nước phối trộn có nhiệt độ khoảng 45oC Tỷ lệ phối trộn là gạo: nước = 1: 5 Nâng nhiệt độ lên 72oC (là giai đoạn hồ hoá α- amylaza phân cắt sơ bộ cấu trúc tinh bột thành các dextrin và

1 lượng nhỏ glucose) giữ 15-20 phút sau đó tiếp tục nâng nhiệt lên 83-85oC giữ 10 phút để dịch hoá Đóng bớt van để hạ nhiệt nồi cháo xuống 72oC, bổ sung thêm 10% malt giữ 10-15 phút (lượng enzym  , – amylaza trong lượng malt bổ sung này sẽ tiếp tục phân cắt tinh bột một cách sâu sắc tạo sản phẩm dextrin mạch ngắn, một ít glucose và maltose) Sau đó, đun sôi 100oC giữ 10-15 phút, tốc độ cánh khuấy lớn để dịch hoá hoàn toàn tinh bột (gạo chín nhừ) đồng thời độ nhớt của dịch cháo giảm, cháo sẽ ít bị bám ở thành và đáy nồi Kết thúc nồi cháo, chuyển dịch sang nồi đường hoá để hội cháo

d) Đường hoá

- Mục đích

Tạo điều kiện thích hợp về nhiệt độ và pH của môi trường để hệ enzym thuỷ phân trong malt chuyển hoá các hợp chất cao phân tử, chất hoà tan bền vững, các loại đường có và không có khả năng lên men tạo dịch đường thích hợp cho nấm men thực hiện quá trình lên men sau này

ưu cho enzym  -amylaza phân cắt tinh bột tạo thành một lượng lớn maltose và một lượng nhỏ dextrin) giữ ở nhịêt độ này 30 phút Sau đó nâng nhiệt lên 75oC (α-amylaza thuỷ phân tinh bột thành dextrin và glucose) giữ ở nhiệt độ này 20-25 phút

để quá trình đường hoá xảy ra hoàn toàn (kiểm tra đường hoá bằng dung dich Iod 0,1 N) Khi đạt yêu cầu nâng nhiệt độ nồi lên 76oC, pH = 5,6-5,8 (giảm độ nhớt dịch thuỷ phân nhưng vẫn tạo điều kiện cho α – amylaza chuyển hoá tinh bột còn sót) và chuyển sang nồi lọc bã hèm thực hiện quá trình lọc

e) Lọc bã hèm

- Mục đích

Tách pha lỏng (nước nha hay dịch đường) khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của tiến trình công nghệ, còn pha rắn – bã hèm, phải loại bỏ ra ngoài Quá trình lọc bã malt được tiến hành theo 2 bước: bước đầu tiên là ép để tách dịch cốt và bước thứ 2 là rửa bã

- Nguyên tắc: dựa vào sự chênh lệch áp suất trên và dưới màng lọc dịch đường

sẽ chảy qua lớp màng lọc để thoát ra ngoài

- Tiến hành

Dùng phương pháp nồi lọc đáy bằng tuần hoàn cho đến khi nước trong thì chuyển sang nồi houblon hoá Người ta lọc hết nước cốt của hồn hợp đường hoá, hàm lượng đường lúc này đạt 16-18% Khi hết nước cốt tiến hành rửa bã với nhiệt

độ nước rửa là 78oC chia làm 3 lần sao cho tổng lượng nước nha trước khi đun sôi đạt theo thiết kế cộng thêm 8-10% và trong quá trình lọc luôn để cho bã malt ngập nước để tránh sự oxy hoá polyphenol, lớp bã lọc đóng vai trò là 1 lớp vật liệu lọc Yêu cầu của chất lượng nước hèm sau lọc là tương đối trong, đủ khối lượng để phù hợp với độ hoà tan sau khi đun hoa

Trong quá trình lọc người ta sử dụng cánh khuấy tạo các rãnh để phần lỏng có thể đi qua lưới lọc do bã tạo nên Vì vậy, thiết kế cánh khuấy ziczắc với tốc độ quay rất chậm 3-5 vòng/ phút

Sau khi rửa hàm lượng chất khô trong bã chỉ còn 0,8-1,5%

f) Houblon hoá

- Mục đích

Nhằm ổn định thành phần của dịch đường, tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng của hoa houblon, vị đắng, gia tăng nồng độ dịch đường (do nước bay hơi) và cường độ màu, làm giảm độ nhớt, thanh trùng dịch nước nha trước khi đưa vào lên men

Diệt enzym của malt, diệt vi sinh vật

cung cấp tinh dầu thơm tạo hương Trong quá trình đun sôi, lượng α-acid đắng được hoà tan vào trong dịch nha, một phần - acid đắng được hoà tan sau 70 phút đun sôi Độ màu của nước nha tăng 6,5 – 7,5 (thậm chí 8,5) EBC, hàm lượng chất khô tăng 8-10%, chỉ số pH hầu như không thay đổi 5,2 – 5,5 Có thể bổ sung thêm acid lactíc vào trước khi đun sôi 15 – 20 phút để pH nước nha đạt đến giá trị tối ưu

g) Tách cặn, hạ nhiệt

- Mục đích

Làm nguội sơ bộ dịch đường và lắng phần cặn của dịch đun hoa như bã malt căn thô (protein, polyphenol, chất đắng, chất khoáng, kích thước khoảng 30mm đến 80mm) và cặn tinh, làm trong dịch đường theo yêu cầu kỹ thuật, tránh bia khỏi đục Làm lạnh nhanh còn tránh vi sinh vật nhiễm vào dịch đường lên men và tách các hợp chất hữu cơ kém chịu lạnh gồm các kết tủa thô (kết tủa khi nhiệt độ dịch đường < 600C), kết tủa lạnh (kết tủa thì nhiệt độ của dịch đường giảm xuống dưới

100C) Quá trình giảm nhiệt của dịch đường cũng tạo điều kiện thuận lợi cho oxy hoà tan nhiều vào dịch

- Tiến hành

Dùng phương pháp ly tâm bằng cách dùng bơm ly tâm tốc độ cao chuyển nước nha từ nồi hoa sang thùng lắng xoáy Nước nha được bơm theo chiều tiếp tuyến của thiết bị với vận tốc 10-14m/s tạo ra một vòng xoáy khiến cho các cặn hoa, các keo tụ có khối lượng lớn hơn nước nha bị dồn vào trung tâm đáy nồi Sau 20-25 phút, toàn bộ cặn, keo tụ được lắng xuống đáy nồi ở phía giữa Tiến hành chuyển nước nha qua máy lạnh nhanh (tấm bản) còn bã hoa được lấy ra bằng cách dội nước

và xả ra ngoài Thời gian lắng thường là 20-30 phút nếu sớm hơn thì các cặn bông chưa kịp lắng còn lâu hơn thì dịch nha dễ bị oxy hoá

Nước nha sau lắng có nhiệt độ khoảng 90-95oC sẽ được bơm vào máy làm lạnh nhanh dạng tấm bản Trong mỗi bản dịch đường và môi chất (là nước lạnh 1-

2oC) đi ngược chiều nhau, khi qua bản khác thì chúng lại đảo chiều Tại mỗi bản nước lạnh thu nhiệt của dịch đường làm cho nhiệt độ dịch đường giảm còn nhiệt độ

của nước tăng lên Cứ như thế đến bản cuối cùng thì nhiệt độ của nước ra khoảng

75oC còn nhiệt độ dịch đường hạ xuống còn 8-10oC

Trong quá trình chuyển nước nha sang tank lên men người ta bổ sung thêm O2hoà tan vào cùng dòng chảy từ 6-8 mg/l tạo điều kiện thuận lợi cho sinh khối của nấm men Toàn bộ nước nha của nhiều mẻ nấu trong ngày được chuyển vào cùng 1 tank lên men sao cho khối lượng nước nha chiếm 85% dung tích tank

h) Chuẩn bị men giống

Khi nuôi cấy ở các thiết bị này nhiệt độ giảm xuống gần nhiệt độ lên men chính 9 – 10oC trong 24h Thời gian mỗi lần chuyển qua các thiết bị khác nhau khoảng 20 – 24h, có khuấy trộn và sục khí để nấm men phát triển tốt Số lượng tế bào mỗi lần chuyển giống từ dung tích nhỏ sang dung tích lớn phải đạt từ 150 – 200 triệu tế bào/lít Số lượng tế bào nẩy chồi từ 10 – 20%, tế bào chết < 5%, không nhiễm tạp vi sinh vật khác

 Tái sử dụng men sữa

Men sữa có khả năng tái sử dụng vì có khả năng bù men tốt hơn Men sữa phải sạch, màu vàng óng, tỷ lệ tế bào sống cao, không nhiễm tạp

Kỹ thuật thu hồi men sữa: Sau khi kết thúc quá trình lên men chính nhiệt độ hạ xuống 5oC (hoặc 2oC), dưới đáy thùng xuất hiện một lớp cặn do nấm men lắng xuống, lớp cặn này gồm 3 lớp trên cùng là lớp cặn bẩn, lớp ở giữa là tế bào men sạch, dưới cùng là lớp tế bào chết Men sạch được rửa sạch bằng nước lạnh vô trùng bằng cách trộn nước lạnh vô trùng với men sữa có khuấy trộn, để lắng trong 4 – 5h

rồi tách lấy phần lắng phía dưới Làm như vậy cho đến khi men có màu trắng sữa thì dừng Có thể rửa nhiều lần tuỳ theo mức độ sạch bẩn của sữa men Nấm men sau khi rửa sạch được bảo quản trong phòng lạnh để hấp giống cho men lần lên men sau Nấm men bị nhiễm tạp có thể xử lý bằng dung dịch H2SO4 0,4% hoặc H3PO40,6% Sau đó trung hoà bằng NaOH đến pH = 4,8 –5,2 Men sữa chỉ nên sử dụng 4-

5 lần tuỳ theo chất lượng men, để đảm bảo men khoẻ và lên men tốt

i) Lên men, tàng trữ

Đây là giai đoạn chuyển hoá dịch đường houbon thành bia dưới tác dụng của nấm men thông qua các hoạt động trao đổi chất của chúng Lên men dịch đường chia làm 2 giai đoạn là lên men chính và lên men phụ

Khi xác định được điểm lên men phụ (2,9-3,5% đường ban đầu), ta đóng áp suất nhằm hoà tan lượng CO2 đang sinh ra vào bia, đồng thời hạn chế tốc độ lên men Lượng CO2 sinh ra trong quá trình lên men chính được thu hồi làm sạch, hoá lỏng (-35 ÷- 36oC) để bổ sung cho bia sau khi lọc và đuổi khí cho các tank, bồn, chai, bock khi tiến hành nạp bia

 Lên men phụ và tàng trữ

- Mục đích

Tiếp tục của quá trình lên men chính nhưng tốc độ lên men rất chậm nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non, làm giảm hàm lượng diacetyl xuống <0,2mg/l, giảm lượng andehyt và rượu bậc cao, tăng hàm lượng ester Hương vị và chất lượng của bia được hoàn thiện dần

Trong quá trình lên men phụ, lượng CO2 tiếp tục được tạo ra và hoà tan vào bia non, CO2 chủ yếu ở dạng liên kết và ở một phần ở dạng tự do Thời gian lên men phụ khoảng 2-3 tuần

Sau khi kết thúc thời gian lên men phụ từ 24 - 36h tiến hành hạ nhiệt của tank xuống 0÷-1oC Đây là quá trình tàng trữ nhằm ổn định các cấu tử sinh ra trong quá trình lên men chính tức là ổn định chất lượng sản phẩm

bơm tuần hoàn bột trợ lọc lần 2 đồng thời mở máy đưa bia vào lọc Trong suốt quá trình lọc, luôn bổ sung bột trợ lọc và các chất chống oxy hoá (vincant, collopulin) nhờ 1 bơm định lượng Trước khi bia đưa đi lọc cần được làm lạnh xuống 0oC để

CO2 trong bia không bị thất thoát trong khi lọc và khả năng ngậm CO2 khi bão hoà sau này tốt hơn

k) Bão hoà CO 2 và ổn định bia sau lọc

Yêu cầu hàm lượng CO2 trong bia là 4,8-5,7 mg/l Thời gian ổn định ở tank TBF khoảng 10-14h

l) Hoàn thiện sản phẩm

Để đáp ứng nhu cầu khác nhau của người tiêu dùng và đảm bảo việc vận chuyển bia đến nơi tiêu thụ, bảo quản phải tiến hành khâu bao gói

 Hoàn thiện bia hơi

Bia sau khi bão hoà CO2 được chiết vào bock Trước khi chiết, bock phải được kiểm tra chất lượng nếu đạt yêu cầu thì mới tiến hành chiết bock Bia hơi thành phẩm được chiết vào bock có dung tích 50 lít Bock làm bằng inox hay bằng nhựa

có lớp bảo ôn, chịu được áp suất dư do CO2 gây ra Xung quanh bock có các đai cao

su để khi vận chuyển tránh bị xây sát, va đập Chiết bock theo phương pháp chiết đẳng áp Bock được xem như đảm bảo nếu sau 1 ngày chiết bock mà nhiệt độ của bia tăng không tới 1oC

 Hoàn thiện bia chai

Chai dùng để chiết bia có thể tích là 0,45lít

 Rửa vỏ chai

Chai đưa vào sản xuất dù mới hay cũ đều phải qua công đoạn rửa vỏ và khử trùng sạch sẽ rồi mới đưa vào sản xuất Đối với chai tuần hoàn thì quy trình nghiêm ngặt hơn:

Rửa chai bằng cách: Chai bẩn được xích tải chuyển đến máy rửa Nhờ cơ chế chuyển động, chai được đưa vào máy qua các vùng:

 Vùng I: Ngâm nước ấm 30 – 35oC để rửa sơ bộ

 Vùng II: Ngâm nước nóng có nhiệt độ 75-80oC, phun bằng dung dịch NaOH 2,4-2,6% và Siapilon ACP 0,5%, áp lực phun 2-3kg/cm2 để rửa cặn bẩn hữu cơ

 Vùng III: Phun nước ấm 45 – 50oC cả trong và ngoài vỏ chai, áp lực phun 2-3kg/cm2 để rửa xút đi đồng thời nhãn ở thân chai bị bở và bong khỏi vỏ chai,

 Vùng IV: Phun nước ấm 40 - 45oC, áp lực phun 2 - 3 kg/cm2 tiếp tục làm sạch chai

 Vùng V: Phun nước ấm 35- 40oC đồng thời hoà Polix XT (chất chống tái bám cặn lên bề mặt vỏ chai), áp lực phun 2-3 kg/cm2

 Vùng VI: Tráng nước thường vô trùng, áp lực phun 2-3kg/cm2 để đưa nhiệt độ chai về nhiệt độ môi trường Sau tráng cuối các hàng chai có một khoảng thời gian 5-7 phút để dốc hết nước làm khô chai rồi qua máy soi kiểm tra độ sạch của chai Chai nào không đạt yêu cầu thì sẽ được lấy ra rửa lại, còn đạt yêu cầu sẽ được chuyển đến máy chiết

Toàn bộ thời gian rửa là 25-30 phút

 Rót bia vào chai

Khi chiết chai, vòi chiết ngoạm khít vào cổ chai bắt đầu thực hiện quá trình chiết theo vòng tròn 9 bước:

 Bước 1: hút chân không lần 1 để loại bỏ O2 tăng khả năng bảo quản

 Bước 2: thổi CO2 để loại O2 còn sót trong chai

 Bước 3: hút chân không lần 2

 Bước 4 và 5: vừa thổi CO2 vừa cân bằng áp

 Bước 6: rót bia dọc theo thành chai

 Bước 7: kết thúc quá trình chiết

 Bước 8: đẩy CO2 tinh khiết vào để đẩy bia dư vào bầu chiết

 Bước 9: trở về trạng thái ban đầu

Phương pháp chiết đẳng áp này tránh được sự trào bọt gây tổn thất và tránh bia tiếp xúc nhiều với không khí Sau khi chiết xong chai được vận chuyển đến máy dập nút chai

Độ chân không: 0,8 bar, áp suất chiết 3 -3,5kg/cm2

Cuối cùng chai được vận chuyển qua máy soi kiểm tra chai để loại những chai vơi, chai lệch nút, chai không trong hay chưa đạt bất kỳ 1 tiêu chuẩn nào Sau đó thì theo băng tải tới máy thanh trùng

 Thanh trùng

- Mục đích

Dưới tác dụng của nhiệt độ: 65 700C trong thời gian từ 15 – 20 phút Các tế bào nấm men còn sót và vi sinh vật bị tiêu diệt Tăng thời gian sử dụng và chất lượng cho sản phẩm

Với chế độ thanh trùng như vậy bia sẽ đạt được độ chín PU = 16 - 18 tạo hương vị đặc trưng Sau khi ra khỏi thiết bị thanh trùng bia chai được đi qua 1 vòi phun nước để rửa sạch vỏ ngoài tránh hiện tượng mốc ở bề mặt vỏ sau này

Toàn bộ thời gian thanh trùng kéo dài 45-50 phút, áp suất phun 0,75- 0,8 bar

 Dán nhãn

Keo dán được phủ lên rulô, khi rulô tiếp xúc với tấm quét keo đặt trên một mâm xoay tròn nhờ vậy keo được quét lên các tấm quét keo Khi các tấm này tiếp xúc với nhãn ở bộ phận cấp nhãn, nhãn sẽ được gắn vào các chổi này nhờ lực kết dính của keo

Sau đó nhãn được kẹp lên tấm kẹp của các rulô kẹp nhãn và dính vào chai khi tiếp xúc với chai quay trên mâm quay (trước khi chai đi vào mâm quay sẽ được xì khô bằng khí nén)

Chổi miết nhãn sẽ miết các nhãn dán xung quanh chai, còn chai tiếp tục chuyển động trên mâm quay và đi ra ngoài

Nhãn gồm: nhãn phoi nhôm phủ nắp và cổ chai, nhãn thân

Kho đảm bảo thoáng, sạch sẽ, thông gió và chiếu sáng tốt Không làm ảnh hưởng đến bia trong suốt quá trình bảo quản

2.3.3 Hệ thống thu hồi và hoá lỏng CO 2

Khí CO2 thu được từ thiết bị lên men trong nhà máy sản xuất bia còn lẫn nhiều tạp chất và hơi nước Để có được CO2 tinh khiết cần phải xử lý CO2 qua các công đoan sau:

 Bộ tách bọt: Tách bọt và men vi sinh chết ra khỏi CO2 vì CO2 lúc này có rất nhiều bọt và những xác chết của men nấm

 Bộ rửa khí: Rửa sơ bộ CO2, vì sản phảm lên men bao gồm khí CO2 và một

số chất dễ bay hơi khác, những chất này sẻ làm ảnh hưởng xấu đến mùi của khí CO2

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thu hồi khí CO 2

 Thiết bị lọc sấy: Làm khô CO2 và khử bớt mùi trong CO2

 Bộ hóa lỏng và ngưng tụ: Hóa lỏng khí CO2 và đưa vào bồn trữ

Mỗi một công đoạn được xử lý trong khoảng thời gian 4 giờ

2.3.4 Xử lý nước cấp

Nước dùng trong nhà máy bia với nhiều mục đích: nước nấu, rửa bã, lò hơi, CIP,…và đều sử dụng nguồn nước máy của KCN hoặc nước giếng của nhà máy Nhưng riêng với nước nấu và rửa bã nguyên liệu là đòi hỏi các yêu cầu nghiêm ngặt

vì thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia Do đó,

để đảm bảo sự ổn định về chất lượng và mùi vi của sản phẩm, nước cần được xử lý trước khi tham gia vào quá trình sản xuất bia nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng nhất định

Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước cấp (hình 2.3)

 Tiếp nhận nước thô

Tại đây chất lắng và thuốc tím sẽ được hoà vào nước để loại độ đục và oxy hoá Mangan trước khi bơm đưa sang hệ thống lọc cát

 Hệ thống lọc cát

Nước được bơm vào bể lọc cát từ dưới lên qua lớp cát lọc các cặn lơ lửng sẽ được giữ lại nước tiếp tục đi qua lớp sỏi phía trên trước khi tràn sang thiết bị lọc than hoạt tính

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước cấp