Thiết kế nhà máy bia làm việc theo phương pháp lên men cổ điển với năng suất 42 triệu lít bianăm

LỜI MỞ ĐẦUBia là loại nước uống có độ cồn thấp, có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dịu của hoa houblon. Ngoài khả năng làm thỏa mãn nhu cầu giải khát, bia còn cung cấp một lượng lớn năng lượng cho cơ thể con người. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là: malt đại mạch, hoa houblon và nước. Ngoài ra để làm tăng hiệu quả kinh tế hoặc để đáp ứng nhu cầu và thị hiếu của người tiêu dùng, thì các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác để thay thế một phần malt đại mạch như: đại mạch chưa nẩy mầm, gạo, ngô đã tách phôi.... Bia được sản xuất với nhiều phương pháp (phương pháp lên men hiện đại, phương pháp liên tục, phương pháp cổ điển…) và với nhiều loại nguyên liệu thay thế khác nhau nên có nhiều loại bia và mỗi loại bia cũng có chất lượng khác nhau. Mỗi loại bia được đặc trưng bởi mùi vị, màu sắc, độ rượu khác nhau.Vì là loại nước uống có giá trị dinh dưỡng cao, có khả năng kích thích tiêu hoá và thuận tiện trong sử dụng nên bia được sản xuất và tiêu thụ rộng rãi ở hầu hết các nước với sản lượng ngày càng cao. Ngày nay bia là một trong những loại nước giải khát phổ biến nhất trên khắp thế giới và sản lượng của nó không ngừng tăng lên gắn liền với tên tuổi của những hãng bia lớn như: Heineken (Hà Lan), Carlberg (Đan Mạch), Tiger (xingapore),… với tổng sản lượng hàng tỉ lít bia mỗi năm, đã tạo việc làm cho nhiều lao động và thu về những lợi nhuận cao.Ở nước ta, ngoài các nhà máy bia lớn như nhà máy bia Hà Nội, nhà máy bia Sài Gòn, với tổng công suất hàng trăm triệu lítnăm, thì đã xuất hiện rất nhiều nhà máy và các xưởng sản xuất bia ở các tỉnh và thành phố trong cả nước. Các nhà máy này cùng với các cơ sở sản xuất bia đã tạo ra việc làm cho nhiều lao động và phần nào đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người dân. Tuy nhiên, nhu cầu tìm kiếm công ăn việc làm và nhu cầu giải trí, giải khát của người dân không ngừng tăng lên, đặc biệt với nguồn lợi nhuận to lớn mà ngành công nghiệp bia cóthể mang lại.Chính vì thế việc xây dựng thêm nhà máy bia làm việc theo phương pháp lên men cổ điển với năng suất 42 triệu lít bianăm là điều cần thiết và phù hợp với tình hình hiện nay

LỜI MỞ ĐẦU

Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, có mùi thơm đặc trưng và vị đắngdịu của hoa houblon Ngoài khả năng làm thỏa mãn nhu cầu giải khát, bia còncung cấp một lượng lớn năng lượng cho cơ thể con người

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là: malt đại mạch, hoa houblon vànước Ngoài ra để làm tăng hiệu quả kinh tế hoặc để đáp ứng nhu cầu và thị hiếucủa người tiêu dùng, thì các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác

để thay thế một phần malt đại mạch như: đại mạch chưa nẩy mầm, gạo, ngô đãtách phôi Bia được sản xuất với nhiều phương pháp (phương pháp lên menhiện đại, phương pháp liên tục, phương pháp cổ điển…) và với nhiều loại nguyênliệu thay thế khác nhau nên có nhiều loại bia và mỗi loại bia cũng có chất lượngkhác nhau Mỗi loại bia được đặc trưng bởi mùi vị, màu sắc, độ rượu khác nhau

Vì là loại nước uống có giá trị dinh dưỡng cao, có khả năng kích thích tiêuhoá và thuận tiện trong sử dụng nên bia được sản xuất và tiêu thụ rộng rãi ở hầuhết các nước với sản lượng ngày càng cao Ngày nay bia là một trong những loạinước giải khát phổ biến nhất trên khắp thế giới và sản lượng của nó không ngừngtăng lên gắn liền với tên tuổi của những hãng bia lớn như: Heineken (Hà Lan),Carlberg (Đan Mạch), Tiger (xingapore),… với tổng sản lượng hàng tỉ lít bia mỗinăm, đã tạo việc làm cho nhiều lao động và thu về những lợi nhuận cao

Ở nước ta, ngoài các nhà máy bia lớn như nhà máy bia Hà Nội, nhà máybia Sài Gòn, với tổng công suất hàng trăm triệu lít/năm, thì đã xuất hiện rất nhiềunhà máy và các xưởng sản xuất bia ở các tỉnh và thành phố trong cả nước Cácnhà máy này cùng với các cơ sở sản xuất bia đã tạo ra việc làm cho nhiều laođộng và phần nào đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người dân Tuy nhiên, nhu cầutìm kiếm công ăn việc làm và nhu cầu giải trí, giải khát của người dân khôngngừng tăng lên, đặc biệt với nguồn lợi nhuận to lớn mà ngành công nghiệp bia cóthể mang lại

Chính vì thế việc xây dựng thêm nhà máy bia làm việc theo phương pháplên men cổ điển với năng suất 42 triệu lít bia/năm là điều cần thiết và phù hợpvới tình hình hiện nay

CHƯƠNG I: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Tính cấp thiết của sự đầu tư

Đà Nẵng là thành phố trẻ, năng động Trong những năm gần đây Đà Nẵngphát triển rất nhanh chóng về kinh tế, cơ sở hạ tầng, du lịch và được xác định làthành phố đóng vai trò hạt nhân tăng trưởng, tạo động lực thúc đẩy phát triển cho

cả khu vực miền Trung và Tây Nguyên Thành phố Đà Nẵng là một đầu mối giaothông quan trọng của khu vực miền Trung - Tây Nguyên và cả nước với hệ thốngsân bay quốc tế, cảng biển nước sâu, các tuyến đường bộ, đường sắt Bắc Nam đãphát triển hoàn chỉnh và thuận lợi Cùng với tiến trình đô thị hóa, sự tăng trưởngkinh tế trong những năm qua đã giúp cho đời sống vật chất và tinh thần củangười dân Đà Nẵng không ngừng được cải thiện Với những thuận lợi đó ĐàNẵng đã và đang thu hút các nhà đầu tư trong và ngoài nước Việc xây dựngthêm một nhà máy bia trong thành phố sẽ góp phần thúc đẩy nền sản xuất côngnghiệp của thành phố phát triển, làm phong phú thêm loại bia trên thị trường tiêudùng và có thể tăng sức cạnh tranh để chiếm lĩnh thị trường ở những vùng lâncận, cả nước và xuất khẩu, làm nền kinh tế thành phố phát triển

1.2 Cơ sở kinh tế kỹ thuật

1.2.1 Vị trí nhà máy và điều kiện tự nhiên

Về vị trí nhà máy: địa điểm xây dựng nhà máy tại khu công nghiệp ĐàNẵng Nằm cách cảng biển Tiên Sa 6km về phía Nam, cách sân bay Đà Nẵng5km về phía Đông, cách trung tâm thành phố Đà Nẵng gần 2km

Về điều kiện tự nhiên: thành phố nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới giómùa, nhiệt độ trung bình hàng năm là 25,70C, độ ẩm trung bình là 80%, hướnggió chủ đạo là hướng Đông Nam [12]

1.2.2 Hệ thống giao thông vận tải

Khu công nghiệp Đà Nẵng có hệ thống đường nội bộ hoàn chỉnh Có quốc

lộ 1A nối trung tâm thành phố với các tỉnh khác, đến các nước láng giềng nhưLào, Campuchia Về đường thủy, Đà Nẵng có cảng Tiên Sa, cảng Sông Hàn, rấtthuận tiện khi lưu thông hàng hóa với các tỉnh trong nước và nước ngoài

1.2.3 Nguồn nguyên liệu

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và nước Ngoài ra, nhà máy còn dùng nguyên liệu thay thế như là: gạo, đường

Do khí hậu, đất đai nước ta không trồng được đại mạch và cây hoahoublon nên hai nguyên liệu này được nhập từ nước ngoài Nguyên liệu thay thế làgạo, đường được mua từ các vùng trong tỉnh và các tỉnh lân cận như: Quảng Nam,Quảng Ngãi

1.2.4 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia qua máy biến ápriêng của nhà máy Dòng điện nhà máy sử dụng có hiệu điện thế 220V Ngoài ra,

để đảm bảo quá trình sản xuất được liên tục, nhà máy có trang bị thêm máy phátđiện dự phòng dùng trong các thời điểm cao điểm và phòng khi mất điện

1.2.5 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng củanhà máy Các loại nhiên liệu như dầu FO dùng cho lò hơi, xăng dùng cho ôtô,…được mua từ các trạm xăng dầu trong thành phố

1.2.6 Nguồn cung cấp nước

Nước được sử dụng rất nhiều với các mục đích khác nhau Nhà máy lấynước từ nguồn của nhà máy nước cung cấp cho khu công nghiệp Đà Nẵng

1.2.7 Hệ thống thoát nước

Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các chất hữu cơ, là môi trườngthuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật nên khi thải ra ngoài sẽ gây ảnh hưởngxấu đến môi trường sinh thái Vì vậy, toàn bộ nước thải của nhà máy được choqua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy trước khi thải ra ngoài

Nước thải sau khi được xử lý sẽ theo đường ống dẫn đến nơi chứa nướcthải đã xử lý của khu công nghiệp, sau đó được dẫn ra sông

1.2.8 Nguồn tiêu thụ sản phẩm

Thị trường tiêu thụ trong nước, đặc biệt là thị trường miền Trung Bêncạnh đó, các nước như Indonesia, Malaysia, Philipin là các thị trường có triểnvọng lớn

1.2.9 Nguồn nhân lực

Đà Nẵng có nguồn nhân lực dồi dào (nguồn lao động chiếm hơn 50% dân

số thành phố), chủ yếu là trẻ, khỏe Số lao động có chuyên môn kỹ thuật đã qua đào tạo chiếm gần một phần tư lực lượng lao động Chi phí lao động ở Đà Nẵngthấp hơn so với một số thành phố khác trong nước

1.2.10 Hợp tác hoá

Hiện nay trong khu công nghiệp Đà Nẵng 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 cungcấp điện, nước, hơi, công trình giao thông vận tải… cũng như vấn đề tiêu thụ sảnphẩm và phế phẩm như bã malt, nấm men bia là nguồn nguyên liệu cho nhà máysản xuất thức ăn gia súc, các cặn lắng, bã hoa là nguyên liệu cho nhà máy sảnxuất phân bón… làm giảm bớt vốn đầu tư, chi phí của nhà máy và làm cho giáthành sản phẩm giảm xuống, tăng khả năng cạnh tranh của nhà máy

1.2.11 Thiết bị

Nhà máy chủ yếu nhập thiết bị từ nước ngoài để đảm bảo tính công nghệ.Bên cạnh đó, để giảm chi phí đầu tư ban đầu thì một số thiết bị mà nó không ảnhhưởng đến công nghệ được mua từ các nhà máy sản xuất trong nước

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

Bên cạnh công dụng giải khát, bia còn cung cấp cho con người các giá trịdinh dưỡng nhất định: cung cấp nguồn năng lượng cho cơ thể hoạt động, cungcấp các vitamin và khoáng chất, giúp tiêu hoá nhanh thức ăn và ăn uống ngonmiệng, giảm mệt mỏi, tăng phần tỉnh táo nếu sử dụng một liều lượng thích hợp.

Một lít bia có thể cung cấp từ 400÷800 kcal (tuỳ theo từng loại bia) trongkhi năng lượng cần thiết cho cơ thể của con người bình thường là 3000÷3500kcal/ngày Do vậy, nếu ta sử dụng đúng mức thì sẽ tiết kiệm được năng lượng lấy

từ những nguồn thực phẩm dinh dưỡng khác ( thịt, trứng, sữa, bánh mì…)

Bia do nhà máy sản xuất là loại bia vàng với độ bia 12,50 được sản xuấttheo phương pháp lên men cổ điển, có hương thơm và vị đắng dịu

2.2 Nguyên liệu sản xuất bia

Nguyên liệu chính dùng để nấu bia gồm: malt đại mạch, hoa houblon vànước Ngoài ra có nguyên liệu thay thế là gạo, đường

2.2.1 Malt đại mạch

Malt là sản phẩm được chế biến từ các

loại hạt hòa thảo như đại mạch, tiểu mạch,

thóc, ngô v.v sau khi cho nảy mầm ở điều

kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất định với

điều kiện bắt buộc

Malt là một loại bán thành phẩm và

giàu chất dinh dưỡng: 16÷18% chất thấp

phân tử dễ hòa tan và hệ enzyme đặc biệt phong phú, chủ yếu là amylaza vàproteaza.

Trong số các loại malt thì malt từ lúa đại mạch (Hordeum vulgare) được

sử dụng rộng rãi nhất do nó chứa nhiều enzyme amylaza, là một loại enzymetiêu hóa giúp cho việc phá vỡ tinh bột để chuyển nó thành đường

Vai trò

Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tinh bột) đểchuyển hóa thành đường, và từ đường chuyển hóa thành cồn và các chất khác

Để giảm giá thành, người ta có thể sử dụng ngũ cốc làm thế liệu và lượng tối đa

là 50% chứ không thể thay thế hoàn toàn malt

Malt chứa đầy đủ enzyme amilaza để thủy phân tinh bột Nếu sử dụngthế liệu nhiều thì lượng enzyme này cung cấp không đầy đủ và ta buộc phải bổsung enzyme từ bên ngoài vào, chủ yếu là enzyme từ vi sinh vật

Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzyme proteaza đểthủy phân chúng Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzyme này được hoạt hóamạnh mẽ Khi chuyển sang giai đoạn nấu, chúng thủy phân protein tạo thành cácphức chất có khả năng giữ CO2 tốt, tạo vị bia đặc trưng [13]

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu chất lượng của malt [13]

Hình 2.2 Hoa houblon

Các loại enzym trong malt gồm có: α-amylase, β-amylase vàmilophosphatase, phần lớn chúng tập trung ở phôi mầm và một ít được phân bố ởphần dưới của nội nhũ hoặc trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ

2.2.2 Hoa houblon

Hoa houblon là thực vật dạng dây leo

(Humulus lupulus), sống lâu năm (30÷40

năm), có chiều cao trung bình từ 10÷15m.

Hoa houblon có hoa đực và hoa cái riêng

cho từng cây Trong sản xuất bia chỉ sử

dụng hoa cái chưa thụ phấn [14]

2.2.2.1.Vai trò

Cung cấp vị đắng để cân bằng vị ngọt của đường mạch nha

Tạo ra hương vị từ mùi hoa cho tới mùi cam quít hay mùi thảo mộc

Hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốthơn trước các loại vi sinh vật không mong muốn

Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn (tạo

ra bởi các chất cacbonat hóa bia)

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của hoa houblon [14]

2.2.2.2 Bảo quản hoa

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

Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trongthùng kín hoặc môi trường khí 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 kiềmchế các quá trình hoá học, hạn chế sự phát triển vi sinh vật

Cách ẩm tốt [14]

2.2.3 Nước

Nước là thành phần chủ yếu của sản phẩm bia Nước được cung cấp chonhà máy sản xuất bia chứa một phần nhỏ các khoáng chất cùng chất hữu cơ cũngnhư một phần các chất khí hòa tan trong nó Thành phần của nước đưa vào sảnxuất bia sẽ còn lại trong bia thành phẩm Chính vì lẽ đó chúng ta cần quan tâmđến loại nguyên liệu chiếm số lượng nhiều nhất này nhằm đáp ứng các yêu cầu

về công nghệ và các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm (hương thơm, mùi vị, độtrong…)

Chức năng và nhiệm vụ của nước trong sản xuất bia

Nước ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm bia: đây là lượng nước có trongbia thành phẩm vì vậy nước này cần phải được xử lý theo tiêu chuẩn Tỉ lệ sửdụng 2,7 : 1

Nước trong quá trình sản xuất: dùng để vệ sinh đường ống, thiết bị, dụng

cụ chứa sản phẩm Chúng cần phải được xử lý theo tiêu chuẩn nước uống vàđược thanh trùng hoặc làm lạnh Tỉ lệ sử dụng 2,1 : 1

Nước dùng cho các mục đích khác: nước dùng cho vệ sinh nhà xưởng,phục vụ phòng thí nghiệm, văn phòng… Nước này có thể được xử lý tại chỗ Tỉ

2.2.4 Nguyên liệu thay thế

2.2.4.1 Nguyên liệu gạo

Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo Gạo là loại thế liệu được sửdụng phổ biến trong các nhà máy sản xuất bia Gạo được sử dụng dưới dạng đãtách trấu, cám và mầm Tuy nhiên trong quá trình loại bỏ các thành phần trên chú

ý giảm tỉ lệ hình thành tấm thực tế để giảm giá thành công nghệ, chấp nhận tỉ lệtấm 30%

Gạo dùng trong sản xuất bia sẽ cho hương thơm và vị trung tính, sảnphẩm có màu sáng và trong Không phải tất cả các loại gạo đều có thể dùng sảnxuất bia, do có những lọai gạo có độ nhớt cao khi hồ hóa dẫn đến việc khó khănkhi bơm dịch

Theo các nhà nghiên cứu nếu gạo có thời gian dịch hóa khi đun sôi trongthời gian 15 phút có thể dùng làm thế liệu sản xuất bia Trong quá trình hồ hóa đểtạo điều kiện thuận lợi trong giai đoạn đường hóa và dịch hóa gạo người ta thêmvào lượng malt lót từ 5÷10% với mục đích sử dụng lượng enzyme có trong malt

để làm giảm khối lượng mạch tinh bột [15]

2.2.4.1 Nguyên liệu đường

Một lượng nhỏ đường saccarozo bổ sung vào nồi houblon nhằm tăng độ đườngcho dịch lên men sau này Đường là chất hòa tan có thể lên men được

Độ ẩm của đường: 0,05 ÷ 0,07%

Tạp chất trong đường: 1÷2%

2.3 Các chất hỗ trợ kỹ thuật

2.3.1 Chế phẩm Enzyme Termamyl

Nhà máy sử dụng chế phẩm Termamyl 120L (α-amylaza) của hãng Novo

để hỗ trợ cho việc dịch hoá trong khi nấu dịch đường được dễ dàng Enzymetermamyl là chế phẩm lỏng, chịu được nhiệt độ cao và được sản xuất từ vi sinh

vật Bacillus lichenifomis Termamyl là một endo-amylaza, có tác dụng thuỷ phân

mối nối 1-4,α-glucozit thành amyloza và amylopectin, với cơ chất tinh bột dướitác dụng của termamyl sẽ nhanh chóng tạo thành dextrin và oligo saccharit tantrong nước

Hình 2.3 Nấm men bia

thường dùng Độ vẩn đục có thể xảy ra trong chế phẩm enzyme nhưng không ảnhhưởng tới hoạt tính chung hoặc tính năng của sản phẩm Sản phẩm này không cháy và hoàn toàn hoà tan trong nước Do độ ổn định nhiệt cao của enzyme, quytrình nấu có thể được đơn giản hoá Nhờ thế, việc gia tăng tỉ lệ các phụ gia cũng

có thể thực hiện được

Enzim này hoạt động tốt ở: T0

tối thích = 900C, pH tối thích = 6 [3, tr.110, 190]

2.3.2 Nấm men bia

Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào Nấm men trong công nghệ sản xuất

bia thường là chủng thuộc giống Sacchromyces, thuộc họ Saccharomycetaceae, ngành Ascomycota và thuộc giới nấm Gồm có nấm men chìm và nấm men nổi.

Nấm men chìm (lager): hầu hết các tế bào quan sát khi nảy chồi thì đứngriêng lẻ hoặc cặp đôi Hình dạng chủ yếu là

hình cầu

Nấm men nổi (ale): tế bào nấm men

mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại

với nhau tạo thành chuỗi tế bào nấm men

Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc ovan

với kích thước 7÷10 micromet

Tuy nhiên nhà máy sử dụng nấm men

chìm, giống này chịu được áp suất thẩm thấu

cao, lên men ở nhiệt độ 6÷120C và ngừng

lên men khi nhiệt độ 00C, có khả năng lên men tốt đường rafinose, fructose,disaccarit, melibiose Quá trình xảy ra trong lòng môi trường Khi lên men xong,các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi lắng xuống đáy thùng lên men rất nhanh

Do đó bia nhanh chóng tự trong hơn so với lên men nổi

Các yêu cầu công nghệ với giống men bia:

Khả năng và tốc độ lên men trong điều kiện nhiệt độ thấp với dịch đường malt.Khả năng kết lắng đối với những loài lên men chìm

Hàm lượng các sản phẩm bậc hai tạo thành trong lên men cao

Tính ổn định trong sản xuất [16]

Tạo ra hương vị và chất lượng sản phẩm đặc trưng.

2.3.3 Các loại hóa chất

- Dùng axit lactic để điều chỉnh pH

- Dùng glycol để làm lạnh nước

- Dùng xút để rửa chai, vệ sinh thiết bị

2.4 Một số quá trình sinh hóa quan trọng trong sản xuất bia

Trong sản xuất bia xảy ra nhiều quá trình nhưng các quá trình xảy ra trong 2công đoạn nấu và lên men là quan trọng nhất vì có sự biến đổi các thành phần lớnnhất: nấu (chuyển hóa tinh bột thành đường), lên men (chuyển hóa đường thànhrượu)

2.4.1 Các quá trình xảy ra khi nấu [5, tr.76]

Các quá trình xảy ra khi nấu bia có thể chia làm 2 nhóm: quá trình enzyme

và quá trình phi enzyme

2.4.1.1 Quá trình enzim

Dưới tác động của các enzyme, các chất có trong nguyên liệu bị thủy phân

và chuyển sang trạng thái hòa tan

Dưới tác dụng của enzyme α-amylaza, tinh bột sẽ chuyển thành các loạiđường khác nhau và dextrin

Dưới tác dụng của hệ enzyme proteaza, protein sẽ bị thủy phân thành axitamin và các polipeptit bậc thấp

Dưới tác động của enzyme phitaza, phitin bị thủy phân và giải phóng

H3PO4

Dưới tác động của hệ enzyme xitaza dẫn đến sự thủy phân hemixenluloza

và 1 số chất khác của nguyên liệu để tạo thành glucoza, xiloza, arabinoza và cácdextrin

2.4.1.2 Quá trình phi enzyme

Sự kết lắng và biến tính protein: dưới tác động của nhiệt độ cao, một phầnprotein biến tính và đông tụ

Xảy ra phản ứng tạo thành melanoid

Phản ứng giữa các muối của nước và photphat có trong khối cháo

Hòa tan các thành phần dễ hòa tan của malt vào dung dịch.

2.4.2 Các quá trình xảy ra khi lên men [5, tr 82]

Lên men bia là một quá trình phức tạp và dẫn tới nhiều biến đổi sâu sắctrong dịch đường Quá trình lên men bia chia làm hai giai đoạn: lên men chính vàlên men phụ Các quá trình cơ bản xảy ra trong quá trình lên men là:

2.4.2.1 Quá trình sinh lý

Quá trình này được thể hiện bằng sự sinh sản của nấm men và nó chỉ xảy

ra trong thời kì đầu của quá trình lên men chính Lúc đó, trong dịch lên men xảy

ra đồng thời sự sinh sản của nấm men và sự lên men Nhưng trong điều kiện lênmen bình thường sự sinh sản của nấm men kết thúc xa trước khi lên men chínhxong

2.4.2.2 Quá trình sinh hóa

Quá trình sinh hóa cơ bản trong lên men là sự chuyển hóa đường thànhrượu và CO2 Phần lớn các chất chiết được trong dịch lên men là hydratcacbon,trong đó chứa: fructoza, glucoza, saccaroza, maltoza, mantotrioza, mantotetraoza,dextrin Như vậy, phần lớn chất chiết (75%) là đường lên men được Phần khônglên men được chủ yếu là dextrin, protein và chất khoáng

Sự chuyển hóa đường thành rượu và CO2 xảy ra chủ yếu trong thời kì lênmen chính, còn trong lên men phụ nó diễn ra chậm chạp với một hàm lượngđường nhỏ Ngoài rượu và CO2, trong quá trình lên men còn tạo ra nhiều sảnphẩm phụ Những sản phẩm phụ này đều có vai trò quan trọng trong việc hìnhthành hương và vị của bia Vai trò có thể tích cực mà cũng có thể là tiêu cực Cácsản phẩm phụ bao gồm: glyxerin ( làm “mềm” vị và tăng độ đậm đà cho sảnphẩm); axit hữu cơ; ester (hình thành vòng thơm của bia); rượu bậc cao; aldehyt(ở mức độ vừa phải 10÷15mg/l, aldehyt làm thăng thêm hương cho bia nhưngnếu cao quá thì vai trò của chúng lại trở nên tiêu cực) và nhiều sản phẩm khácảnh hưởng xấu đến chất lượng của bia (axetoin, mecaptan, hydrosunfua,…)

2.4.2.3 Các quá trình hóa lí

Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm: trong giai đoạn lên men chính có sựthay đổi lớn về độ chua Sở dĩ có sự tăng đó là do sự tạo thành CO2 và một số các

axit hữu cơ trong quá trình lên men Tuy nhiên sự giảm mạnh pH (từ trên 5,5giảm xuống còn dưới 4,5) không thể giải thích bằng sự tạo thành các axit hữu cơ

vì chúng sinh ra với hàm lượng ít và khả năng phân li yếu Hiện tượng này chỉgiải thích bằng sự phá vỡ hệ thống đệm trong dung dịch đường Khả năng đệmcủa dịch đường được hình thành và ổn định là nhờ các muối photphat bậc 1 vàbậc 2 (chúng ổn định pH trong khoảng 5,67 ÷ 7,07) Trong thời kì lên men, mộtphần muối photphat bị nấm men hấp thụ, do đó năng lực đệm của hệ thống nàygiảm đi một cách nhanh chóng Thay thế vào đó là hệ thống “photphat bậc 1,bicacbonat, axit cacbonic tự do” Song song với nó, trong bia non lại được hìnhthành hệ thống đệm thứ 2 “axit hữu cơ, muối của axit hữu cơ” Cả hai hệ thốngnày đều tạo ra lực đệm ở khoảng pH = 4,27 ÷ 5,67 và trong quá trình lên menkhả năng đó của chúng được gia tăng

Sự thay đổi thế oxy hóa – khử và cường độ màu: trong giai đoạn lên menchính, thế oxy hóa – khử của hệ thống cũng bị biến đổi đáng kể Sở dĩ như vậy vìtrong quá trình lên men chính hàm lượng oxy chứa trong dịch lên men giảm dần

Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, lượng CO2 tạo ra chưa nhiều, lại

ở nhiệt độ thấp cho nên chúng hòa tan hết vào dịch lên men Ở giai đoạn sau củaquá trình, lượng CO2 tạo ra nhiều hơn và trong dịch lên men đã hòa tan mộtlượng đáng kể, cho nên CO2 tạo thành lúc này sẽ thoát ra ngoài dưới dạng nhữngbong bóng nhỏ li ti Trên bề mặt của những bong bóng này hình thành một lớpsức căng bề mặt của các chất như protein, polyphenol Chính do có lớp sức căng

bề mặt này mà bong bóng khí CO2 không thể giải thoát mà chúng bị liên kết, hấp

thụ lại với nhau để tạo thành bọt

Sự kết màng của các tế bào nấm men: hiện tượng này xảy ra suốt thời kìlên men chính, nhưng đặc biệt nhiều là ở những ngày cuối cùng, khi mà lượng

CO2 tạo ra đã ít đi và một phần khá lớn các loại cặn đã kết tủa xuống đáy thùnglên men Khi kết tủa, các tế bào nấm men sẽ kéo theo sự kết tủa của một số cácchất khác nên làm cho bia trở nên trong hơn

CHƯƠNG III: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Gạo

Giữ nhiệt 30 phútGia nhiệt 550C

Định lượngLàm sạch

Hòa nước 420C/10pNghiền

Tách bã hoaThu CO2

3.2 Thuyết minh quy trình

3.2.1 Nguyên liệu

Malt, gạo và đường trước khi nhập vào kho chứa phải qua khâu kiểm tra chấtlượng

3.2.2 Định Lượng

Nhằm đảm bảo đủ lượng nguyên liệu cho sản xuất

Cân định lượng được làm bằng thép không rỉ Nguyên liệu được chuyểnđến cân nhờ hệ thống vận chuyển và cân đủ lượng nguyên liệu đưa vào nghiền

Hình 3.1 Thiết bị sàng rung

Hinh 3.2 Thiết bị nghiền trục

kích thước lớn hơn được giữ lại ở ngăn thứ 2 và được vít tải chuyển đến bộ phậnnghiền Các tạp chất có kích thước nhỏ sẽ rơi xuống ngăn cuối và được vậnchuyển ra ngoài Để tách bụi và các tạp chất dạng lơ lửng người ta sử dụng quạthút và hút ra ngoài qua cyclon Trên đường nguyên liệu xuống sàng, có hệ thốngnam châm tách tạp chất kim loại [5, tr.77]

3.2.4 Nghiền

3.2.4.1 Mục đích

Làm giảm kích thước hạt, phá vỡ cấu trúc tinh bột, làm cho nước xâmnhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hoá, thuỷ phân tinh bộtdiễn ra nhanh và triệt để hơn

3.2.4.2 Cách tiến hành

Nghiền có nhiều phương pháp: nghiền khô, nghiền ướt, nghiền ẩm.Nghiền ẩm, nghiền ướt nhằm để giữ nguyên vỏ malt để rút ngắn thời gian lọc.Tuy nhiên, phương pháp nghiền khô thực hiện khá đơn giản, tiết kiệm nănglượng nên nhà máy chọn phương pháp này

- Đối với nghiền malt: chọn thiết bị nghiền trục

- Đối với nghiền gạo: chọn thiết bị nghiền búa

3 Đôi trục nghiền thô

4 Đôi trục nghiền lại vỏ

5 Sàng rung

6 Hệ thống truyền động

7 Hỗn hợp sau khi nghiền thô

8, 9 Bột mịn

Hình 3.3 Thiết bị nghiền búa

Cấu tạo

1 - Phễu chứa nguyên liệu

2 - Trục phân phối nguyên liệu

3.2.5 Nấu nguyên liệu

3.2.5.1 Mục đích

Mục đích chính của nấu nguyên liệu là phá vỡ màng tế bào của hạt tinh

bột, tạo điều kiện để biến chúng từ trạng thái không hòa tan về dạng hòa tan đượctrong dung dịch Tạo điều kiện thích hợp về nhiệt độ để cho các enzyme có trongnguyên liệu tiếp xúc và thủy phân các hợp chất cao phân tử mà chủ yếu là tinhbột và protein thành các hợp chất có phân tử lượng thấp hòa tan

Trong quá trình nấu điều chỉnh pH xuống còn 5,3 ÷ 5,6 để thích hợp cho

hệ enzyme hoạt động, lên men đạt nồng độ cao, đồng thời giảm độ nhớt của dịch,tạo điều kiện cho quá trình lọc dễ dàng hơn

3.2.5.2 Phương pháp nấu

Quá trình nấu nguyên liệu người ta thường dùng các nhóm phương phápnấu cơ bản như: nhóm phương pháp nấu phân đoạn, nhóm phương pháp nấu toànkhối, nấu có sử dụng nguyên liệu thay thế Vì nhà máy sử dụng 45% nguyên liệuthay thế nên tiến hành theo phương pháp nấu có sử dụng nguyên liệu thay thế và

sử dụng nồi nấu có dạng thân trụ đáy chỏm cầu

3.2.5.3 Cách tiến hành

Sau khi nghiền xong, nguyên liệu đem đi nấu ngay vì nếu để lâu bột sẽ bịchua, làm ảnh hưởng đến chất lượng của bán thành phẩm và thành phẩm Tỷ lệnguyên liệu và nước nấu là: malt : nước = 1kg : 4lít; gạo : nước = 1kg : 4,5lít

Nồi gạo

Gạo đã nghiền mịn cùng với 10% bột malt lót (so với tổng lượng gạo)được đem vào phối trộn với nước ấm ở 42oC với tỷ lệ là gạo/nước = 1 kg/4,5 lít

và khuấy đều trong khoảng 10 phút, lúc này nhiệt độ khối nấu hạ xuống khoảng

400C, sau đó tiến hành nâng nhiệt của khối nấu lên 55oC mất 10 phút và giữ nhiệt

độ này 20 phút để hồ hóa tinh bột Trong quá trình giữ nhiệt này ta bổ sung thêmchế phẩm enzyme termamyl cần dùng để giúp cho quá trình thủy phân tinh bộtgạo xảy ra nhanh hơn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hóa sau này.Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu đến nhiệt độ sôi mất 30 phút và giữ sôi trong 30phút Trong suốt quá trình nấu phải được khuấy trộn liên tục nhằm tránh khê sít ởđáy nồi, vận tốc của cánh khuấy trong khoảng 30 ÷ 40 vòng/phút.

Nồi malt

Khi nồi gạo đã bắt đầu nâng nhiệt để đun sôi thì nồi malt cũng cho nước

ấm 42°C vào trước với tỷ lệ phối trộn malt/nước = 1 kg/4 lít rồi tiến hành xuốngbột hòa malt trong 10 phút, lúc này nhiệt độ khối nấu hạ xuống khoảng 400C, tiếptheo nâng nhiệt độ của nồi malt lên 55oC mất 10 phút và giữ trong 20 phút Trongquá trình hòa malt ta phải tính toán sao cho khi nồi cháo gạo đun sôi xong thì quátrình giữ nhiệt ở nồi malt cũng vừa kết thúc, sau đó tiến hành hội cháo bằng cáchchuyển nồi gạo sang nồi malt bằng bơm, trong điều kiện khuấy trộn liên tục vàthời gian phối trộn 15 phút

Sau khi hội cháo nhiệt độ của hổn hợp đạt 63 ÷ 650C, giữ ở nhiệt độ nàytrong khoảng 20 phút Tiêp theo ta nâng nhiệt độ lên 73 ÷ 750C mất 10 phút vàgiữ trong 25 phút Cuối cùng nâng nhiệt độ lên 780C mất 5 phút và giữ trong 2÷5phút rồi đem đi lọc

Hình 3.4 Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu 3.2.6 Lọc dịch và rửa bã

3.2.6.1 Mục đích

Để tách các chất hòa tan ra khỏi các chất không hòa tan và loại khỏi dịchchiết malt những 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 lạimột lượng chất hòa tan đặc biệt là đường… nên cần rửa bả để thu hồi những chấtchiết này và dùng nước nóng 780C để rửa, nước rửa bã sau khi lọc phải trong

Chú ý: Không nên rửa kỹ quá làm cho chất đắng trong nguyên liệu chuyểnvào dịch đường do vậy làm cho bia có vị khó chịu

và đi ra ngoài nhờ các lỗ nhỏ thông giữa bản và ống gom Thông thường áp suấtvào luôn lớn hơn áp suất ra Nếu áp suất vào lớn hơn 7 bar thì phải dừng lọc, lúcnày phải xả bột trợ lọc cũ thay bằng lớp bột trợ lọc mới đồng thời tiến hành vệsinh thiết bị Chú ý lúc bơm cháo, các van xả dịch phải mở ở mức độ rất nhỏ đểkhông khí thoát ra ngoài Lúc đầu khi dịch lọc chảy ra còn đục thì cho toàn bộhồi lưu về nồi cháo malt Khi dịch chảy ra đạt độ trong cần thiết thì cho sangthiết bị houblon hoá

Sau khi lọc hết dịch đường ban đầu, quá trình rửa bã được tiến hành ngaybằng nước nóng 780C để thu hồi các chất còn sót lại trong bã Không nên dùngnước lớn hơn 780C để rửa bã Vì nước nóng sẽ làm vô hoạt các hệ enzym và cáctinh bột sót được hồ hoá nhưng không được đường hoá Kết quả làm cho dịch lênmen bị đục và bia cũng bị đục theo Quá trình rửa bã ngừng khi nồng độ chất khôtrong nước rửa bã còn khoảng 1% khối lượng Thời gian rửa bã khoảng 30÷40phút Dịch lọc và nước rửa bã cho vào nồi houblon hoá, lọc xong thì tháo bã, vệsinh máy móc chuẩn bị cho mẻ sau

- Làm keo tụ protein để tăng độ bền cho bia.

- Truyền các chất có giá trị của hoa houblon vào dịch đường

- Vô hoạt enzyme

Tiến hành lắng trong bằng thiết bị

lắng Whirlpool Thiết bị này có ưu điểm là

đảm bảo vô trùng vì dịch đường khi đưa vào

thiết bị là vừa đun sôi, còn ra khỏi thiết bị

cũng có nhiệt độ rất cao (900C)

Nguyên tắc hoạt động

Dịch đường được đưa vào nồi theo

đường ống (6), theo phương tiếp tuyến với

thành thùng, vận tốc dịch vào thùng phải đạt

10 ÷ 14 m/s nhằm tạo một sức đẩy mạnh, Hình 3.5 Thiết bị lắng trong

lực này làm cho cả cột chất lỏng đó xoáy tròn Vì thế, dịch đường sau khi vàothiết bị sẽ chuyển động tròn dưới tác dụng của lực hướng tâm, cặn sẽ lắng ở tâmthiết bị Sau khi chuyển hết dịch đường vào thiết bị, để yên trong 20 phút rồi tháo

ra ở đường trên số (3) để phần dưới tiếp tục lắng, tiếp tục tháo ra qua đường dưới(4) Cặn hoa được cào và tháo ra ngoài qua cửa tháo bã số (5) Sau đó mở nướctheo đường ống số (7) để vệ sinh thiết bị

Nguyên tắc hoạt động

Dịch nha có nhiệt độ 90÷950C được bơm vào 1 mương dẫn ở phía dưới,còn tác nhân lạnh là glycol lạnh được bơm vào 1 mương dẫn ở phía trên Dịchnha nóng và nước lạnh đi ngược chiều thực hiện quá trình trao đổi nhiệt, nhờ đó

mà nhiệt độ của dịch nha nóng hạ xuống đến nhiệt độ lên men 90C và được đưa

ra ngoài theo mương dẫn ở phía trên, còn nước lạnh sau khi trao đổi nhiệt vớinha

nóng thành nước nóng ra khỏi máy theo mương dẫn ở phía dưới

3.2.10 Lên men

3.2.10.1 Chuẩn bị giống

Nuôi cấy men giống thuần khiết

Giống vi sinh vật được lựa chọn và bảo quản cẩn thận trong các ống thạchnghiêng Để đủ lượng giống cho sản xuất ta cần phải nhân giống Nguyên tắc củaquá trình nhân giống là đi từ nhỏ đến lớn và trải qua hai giai đoạn:

+ Giai đoạn nuôi cấy phòng thí nghiệm

+ Giai đoạn nuôi cấy sản xuất

Từ lượng giống trong phòng thí nghiệm tiếp tục nhân giống trong các thiết

bị chuyên dùng đặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men Phụ thuộc vàolượng giống cần sử dụng mà quá trình này có thể tiến hành nhiều cấp Thể tíchcủa cấp sau lớn hơn cấp trước 5÷10 lần Trước tiên nuôi cấy trong phòng thínghiệm cho đến 5÷10 lit Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặtbên cạnh phân xưởng lên men Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắtđầu nuôi cấy ở 250C Trong phòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18÷200C.Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thì cho phát triển ở 12÷150C rồi tiếp tục giảm đến

8÷100C rồi đưa vào thiết bị lên men đầu tiên Khi nào nấm men nảy chồi mạnh

và rượu tạo thành khoảng 0,3 % coi như là được

Xử lý sữa men

Sữa men được thu hồi vào các thùng chuyên dùng sau đó chuyển đến phânxưởng men để xử lí Đầu tiên sữa men được trộn với nước lạnh vô trùng khuấy trộnđều để các cặn bẩn, xác men nổi lên trên, gạn bỏ phần bẩn và thay nước rửa nhiềulần cho đến khi nấm men sạch Để thực hiện người ta dùng các thiết bị rửa men cóthể lật ngược gồm 2 vỏ mà ở đó cho nước lạnh chạy xung quanh Không nên lặp lạiquá trình rửa quá nhiều lần vì các hợp chất trong nấm men sẽ khuếch tán vào trongnước, khi đó nấm men dễ bị thoái hóa nhanh hơn rất nhiều so với ở trong bia

Để lên men trở lại ta tiến hành như sau: sữa men sau khi đã rửa và sáttrùng thì cho trộn với dịch lên men theo tỉ lệ 3÷6lít men/100lít dịch đường, khuấyđều rồi để yên 1÷3giờ Cho lên men ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính Khi nào nấm men nảy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% coi như

Ngoài ra, còn tạo các sản phẩm phụ như: este, acid hữu cơ, rượu bậc cao,aldehyt, glyxerin,…hoà tan vào dịch lên men tạo thành bia non góp phần tạo nênhương vị cho bia.

Tiến hành

Dịch đường sau khi làm lạnh được bổ sung không khí sạch (khoảng 8 mg

O2/lít dịch đường) đã qua bình lọc bông giữ bụi cơ học và thiết bị khử trùng bằngtia cực tím được cấp vào thùng lên men, trên đường ống cấp đó người ta có tríchthêm đường ống để bổ sung men, việc cấy nấm men vào thẳng ống dẫn dịch lênmen có ưu điểm làm cho nấm men phân bố đều toàn khối dịch lên men ban đầu

và tạo điều kiện cho chúng sinh trưởng nhanh hơn Khi dịch đường chiếm 2÷3%thể tích của thiết bị thì cho men giống vào với lượng men đặc khoảng 0,4÷0,6 lít/100ml dịch lên men

Tiếp theo cho dịch đường vào đầy 85% thể tích của thiết bị thì ngừng vàcho lên men, theo dõi nhiệt độ, đo độ đường hằng ngày Lên men chính được tiếnhành trong thiết bị hình trụ bằng thép không gỉ, đáy và nắp hình chỏm cầu, hệ sốchứa đầy là 0,8÷0,85 Nhiệt độ lên men chính là 8÷100C, áp suất dư trong thiết

bị lên men chính là 0,2÷0,5 kg/cm2, CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ hoàtan vào bia non một phần Độ hoà tan của CO2 vào bia sẽ tăng khi nhiệt độ giảm,

do đó để đảm bảo lượng CO2 hoà tan trong bia nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuối củaquá trình lên men khoảng 50C, hàm lượng CO2 trong bia non đạt 0,2% Lên menchính được xem là kết thúc khi cường độ lên men yếu dần: bọt giảm, chất hòa tangiảm 0,8÷1%, nhiệt độ giảm xuống 3÷40C, nấm men bắt đầu lắng xuống

Nhà máy sử dụng phương pháp lên men cổ điển Đối với dịch lên men có nồng độ 12,5% thì thời gian lên men chính chọn là 8 ngày [5, tr 88]

Lên men phụ và tàng trữ

Mục đích: thực hiện quá trình chín của bia (hoàn thiện chất lượng bia).

Tiếp tục lên men phần đường còn lại sau lên men chính, bão hoà CO2 cho bia vàtăng cường mùi vị cho bia

Tiến hành

Quá trình lên men phụ được tiến hành trong thiết bị giống thiết bị lên menchính nhưng đặt nằm ngang và đặt trong phòng lạnh từ 1÷20C Nhiệt độ lên menphụ khoảng 10C, áp suất dư 0,3÷0,7 atm Trong quá trình lên men phụ cần theo dõi

áp suất trong thiết bị lên men, mức độ trong của bia, nhiệt độ trong phân xưởng

Bia non được chuyển vào từ đáy thiết bị nhằm giảm sự tạo bọt và giảmmất mát CO2 Ðầu tiên có thể cho bia chảy nhanh nhưng về sau do có sự tạo bọtnên cho bia chảy gián đoạn Khi bia non đã đầy thùng bắt đầu thải không khí trên

bề mặt bia non Ðể đảm bảo bia thành phẩm có chất lượng như nhau về màu sắc,mùi vị cũng như thành phần hóa học thì bia non từ một thùng lên men chính cóthể chuyển vào nhiều thùng lên men phụ Quá trình chuyển bia non vào thiết bịlên men phụ có thể tiến hành từ từ và kéo dài 1÷2 ngày đêm Tuy nhiên, sau 2ngày đêm thì thùng lên men phụ cần phải chứa đầy bia non nếu không thì dễ bịnhiễm vi sinh vật và sự bão hoà CO2 khó do sự bốc hơi của nó Hệ số chứa đầycủa thùng lên men phụ vào khoảng 0,95÷0,98 Khi bia chứa đầy thùng thì đóngvan điều chỉnh áp suất, tiến hành thải không khí trên bề mặt bia và nâng áp suấtđạt theo yêu cầu Quá trình nâng cao áp suất kéo dài 1÷3 ngày kể từ lúc chuyểnxong bia non vào Nếu nâng áp suất quá nhanh thì không khí trên bề mặt bia non

sẽ hòa tan vào bia và oxy trong không khí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượngbia thành phẩm Thời gian lên men phụ là 20 ngày Sau khi lên men phụ bia đượcchuyển vào thùng chứa và đem đi lọc [5, tr.91]

3.2.11 Lọc trong bia

3.2.11.1 Mục đích

- Ổn định và tăng độ bền sinh học, hoá lý cho bia

- Loại các hạt nhỏ bé như: tế bào nấm men, protein, các chất huyền phù làm cho bia đạt được độ trong cần thiết

3.2.11.2 Tiến hành

Bia được lọc bằng thiết bị lọc khung bản với chất trợ lọc là diatomit Thiết

bị gồm các khung và bản được ngăn với nhau bằng các tấm giấy lọc phủ cả 2phía của bản Sau khi các khung và bản được ép sát vào nhau, khoảng giữa cáckhung sẽ là nơi chứa huyền phù, bột trợ lọc và bia cần lọc Lớp áo bột trợ lọc sẽ

được phủ lên bề mặt giấy lọc, bia trong được lọc, đi qua các tấm bản và ra ngoài.Bia ra khỏi máy lọc nếu còn đục nên cho hồi lưu lọc trở lại, khi nào bia có độtrong đạt yêu cầu mới cho vào thùng chứa

Bia sau khi lọc được đưa vào thùng chứa và giữ ở nhiệt độ 0,5 - 10C dưới

áp suất của CO2 là 0,5 at trong thời gian 4÷12 giờ Hàm lượng CO2 trong biathành phẩm phải đạt ít nhất là 0,35% khối lượng Nếu chưa đạt được hàm lượng

CO2 này phải bổ sung CO2 cho bia

CHƯƠNG IV: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Các số liệu ban đầu

Năng suất của nhà máy: 42 triệu lít bia/năm

Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu:

Độ ẩm của đường: 0,07%

Tạp chất trong đường: 1%

Ðộ chiết của malt: 80%

Ðộ chiết của gạo: 84%

Lượng hoa houblon sử dụng: 3g/lít dịch đường đem đun sôi

Bảng 4.1 Bảng thể hiện hao hụt nguyên liệu qua các công đoạn

4.2 Tính cân bằng sản phẩm

4.2.1 Chọn số mẻ nấu trong một ngày

Tổng thời gian thực hiện một mẻ nấu là 180 phút và bơm sang thiết bị lọcmất 40 phút Nhưng do nồi malt và nồi gạo nấu song song nên thời gian nấu thực

tế của 1 mẻ bằng thời gian thực hiện ở nồi đường hóa và thời gian bơm đi lọc

Thời gian nấu thực tế: 120 + 40 = 160 (phút)

Số mẻ nấu trong một ngày là: 9

16060

24× = (mẻ)

Trong một năm sản xuất, nhà máy nghỉ chủ nhật và các ngày lễ.Nhà máy làm việc 3 ca/ngày.

4.2.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Như vậy, 1 năm phân xưởng nấu và chiết rót làm việc 300 ngày, riêngphân xưởng lên men, do đặc thù của công nghệ nên làm việc liên tục

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

4.2.3.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu

Malt: Mm1 =

100

)4100(

m M

=

100

)1100(8,

g M

=

100

)1100(84,

Malt: mm2 =

4100

=

4100

10027,52

=

12100

1005,37

−

× = 42,61(kg)

4.2.3.3 Lượng nguyên liệu hạt còn lại sau khi nghiền

Chất khô (M3)

Malt: Mm3 =

100

)1100(

m M

=

100

)1100(27,

g M

=

100

)1100(5,

=

4100

10075,51

−

× = 53,91(kg)

Gạo: mg3 =

12100

=

12100

10013,37

= 100

8075,

=

100

8413,

37 ×

= 31,2 (kg)Tổng lượng chất khô của hạt chuyển vào dịch đường khi nấu

07,0100

= 1,98 (kg)

4.2.3.7 Thể tích của dịch đường khi đun sôi

Độ bia theo yêu cầu là 12,50 Đây chính là nồng độ chất khô của dịchđường sau khi lắng trong và làm lạnh Trong quá trình houblon hóa do bốc hơimột lượng nước lớn nên nồng độ dịch đường tăng 1÷1,5% so với nồng độ của nótrước đó, chọn giá trị là 1% Còn quá trình làm lạnh và lắng trong, nồng độ dịchđường tiếp tục tăng lên khoảng 0,4÷1,2% [5, tr 52], chọn giá trị là 0,4% Từ đó

ta có nồng độ chất chiết trong dịch đường trước khi houblon hóa là :

10098,15,

= 71,76 (kg)

4.2.3.9 Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa

Tính theo khối lượng: m9 =

Tính theo thể tích

Khối lượng riêng của dịch đường 12,1% ở 20oC là:

ρ12,1% =1048,73 (kg/m³) [10, tr 58]

Thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 1000C

V9 =

73,1048

1006,

593 × 3 ×

77,1000

43,1043

Tính theo thể tích: V11 =

41,1050

1032,

568 × 3

= 541,05 (lít)Sau khi lắng trong, dịch đường có nhiệt độ (90ºC) thì có sự tăng thể tíchcủa dịch lên men là khoảng 0,2% và ta coi sự tăng này cũng là sự tăng thể tíchcủa nước theo nhiệt độ

Thể tích riêng của nước ở 20ºC là: 1000,77×10-6 (m3/kg) [10, tr 11] Thể tích riêng của nước ở 900C là : 1035,9 ×10-6 (m3/kg) [10, tr 12] Như vậy thể tích của dịch đường sau khi lắng trong là:

6

1077,1000

109,103505

4.2.3.14 Thể tích của dịch lên men

Khối lượng riêng của dịch đường 12,5% ở 200C là:

Thể tích của dịch đường 12,5% ở 200C là:

V14, =

41,1050

1044,

565 × 3

= 538,3 (lít)Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men (90C) thì có sự giảm thể tíchcủa dịch lên men, coi sự giảm này cũng là sự giảm thể tích của nước theo nhiệt độ

Thể tích riêng của nước ở 200C là: 1000,77 ×10-6 (m³/kg) [10, tr 11].Thể tích riêng của nước ở 90C là: 1000,19 × 10-6 (m³/kg) [10, tr 12].Như vậy, thể tích của dịch lên men là :

= 498,8 (lít)

4.2.3.20 Lượng enzim Termamyl sử dụng

Lượng enzim sử dụng chiếm khoảng 0,05÷0,1% so với nguyên liệu đưavào nấu Ta chọn 0,1%

Lượng nguyên liệu đưa vào nấu (đã tính ở 4.2.3.3) mg3 = 42,2 (kg)

Vậy lượng enzim cần dùng là: m20 = 0,042

100

1,02,

4.2.3.21 Lượng hoa houblon cần dùng

Thể tích của dịch đường đã tính ở mục (4.2.3.7): V7 = 651,72 (lít)

Vậy lượng hoa houblon cần dùng: mhoa = 651,72 x 3 = 1955,16 (g)

Trong đó 100% lượng hoa dùng dưới dạng là hoa viên, mà 1g hoa viên cóthể thay thế cho 3g hoa nguyên cánh Vậy lượng hoa viên cần dùng là:

mhoa viên =

3

16,1955

= 651,72 (g) = 0,65 (kg)

4.2.3.22 Lượng men giống đặc cần dùng

Cứ 100 lít dịch lên men cần 0,6 lít men giống đặc có độ ẩm 85÷88% [5, tr 59].Vậy lượng men giống cần dùng là: mmen =

100

6,0

14×

V

=100

6,0

538×

= 3,23 (lít)

4.2.3.23 Lượng men thu hồi

Thường cứ 100 lít dịch lên men thì thu được 2 lít sữa men có độ ẩm 85%,trong số đó chỉ có 0,8 lít dùng làm men giống, số còn lại được sử dụng vào mụcđích khác

Lượng sữa men thu hồi được: Vmen t/h =

14×

V

= 100

8,0

538×

= 4,3 (lít)Lượng sữa men dùng làm việc khác: Vmen khác = 10,76 – 4,3 = 6,46 (lít)

4.2.3.24 Lượng bã nguyên liệu

Lượng nguyên liệu sau khi nghiền

m3 = mm3 + mg3 = 53,91 + 42,2 = 96,11 (kg)Thông thường cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu, sau khi nấu và lọc thu đượckhoảng 125÷130kg bã ướt có chứa 20÷25% chất khô [5, tr 76]

Chọn khoảng 125kg Vậy lượng bã ướt thu hồi được:

mbã ướt =

100

12511,

96 ×

= 120,14 (kg)

4.2.3.25 Lượng bã hoa houblon

Lượng bã khô chiếm khoảng 60% so với lượng hoa đem nấu là:

100

6065,0

0,39 (kg)Vậy lượng bã hoa ướt có độ ẩm 80% là: 100 ×0,39=1,95 (kg)

4.2.3.26 Lượng cặn lắng khi lắng trong và làm lạnh

Thông thường từ 100kg nguyên liệu người ta thu được 2÷3kg cặn lắngvới độ ẩm 80% Chọn lượng cặn lắng là 2kg/100kg nguyên liệu Vậy lượng cặn

211,

96 ×

= 1,92 (kg)

4.2.3.27 Lượng CO2 thu được

Độ lên men biểu kiến đối với bia vàng từ 60% đến 65%, độ lên men thựcluôn nhỏ hơn độ lên men biểu kiến

Chọn độ lên men thực là 55%

Lượng chất khô đưa vào lên men là: M12= 70,68 (kg)

Vậy lượng chất khô hòa tan đã lên men là : M27 = 70,10068×55

= 38,9 (kg)Phần lớn các chất lên men được trong dịch lên men là disaccarit nên quátrình lên men được biểu diễn bởi phương trình:

Chọn hàm lượng CO2 trong bia là: 0,4%

Lượng bia sau khi lên men là: V16 = 522 (lít)

Do đó hàm lượng CO2 liên kết trong bia là:

mCO2 l/k =

100

4,0

522×

= 2,1 (kg)Vậy lượng CO2 tự do thu hồi được: mCO2 t/h = 20,02 – 2,1 = 17,92 (kg)

4.2.4 Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày

Như đã tính ở mục (4.2.3.19), cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu sản xuấtđược 498,8 (lít) bia thành phẩm Vậy với năng suất 42 triệu lít bia/năm thì lượng

nguyên liệu cần dùng là: m =

19

1042

10010

,

541 ×

= 151858,67 (lít)

4.2.4.7 Lượng dịch lên men

4.2.4.18 Lượng men thu hồi

V’

men t/h =

100

/h nl t

Nhà máy dùng chai có dung tích 330 ml = 0,33 lít để chứa bia Vậy lượng

vỏ chai cần dùng trong một ngày là:

nchai = 1400000,33,2 = 424243,03 (chai)

Trong quá trình chiết rót có nhiều nguyên nhân làm cho chai bị hư hỏng

và quá trình thu hồi chai bị thất thoát, do đó thực tế phải tính thêm phần hao hụt

Chu kỳ quay vòng chai là 30 ngày và lượng chai hao hụt là: 5%/chu kỳ.Lượng chai dùng trong một chu kỳ là: 424243,03 × 30 = 12727291 (chai)Lượng chai hao hụt trong 30 ngày sẻ là: 12727291 × 0,05 = 636364,55 (chai)Vậy lượng chai cần cho một năm là:

Nchai = 12727291 + 636364,55 × 12 = 20363665,6 (chai)Chọn 20363666 (chai)

,0

Mỗi chai có một nắp đậy và chọn lượng hao hụt là 3%

Vậy lượng nắp cần dùng cho một năm là:

Nnắp =

100

310033

,0

10

42× 6 × +

= 131090909,1 (nắp)Chọn 131090909 (nắp đậy)