Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp liên tục với năng suất 75 triệu lít sản phẩmnăm

LỜI MỞ ĐẦUKhởi nguồn từ những năm trước công nguyên, bia là một loại nước giải khát lên men có độ cồn thấp, rất hấp dẫn với hương thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu của hoa houblon. Ngoài tác dụng giải khát, bia còn cung cấp một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các chất giúp tăng cường tiêu hoá đặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hóa amylaza và các vitamin, nhất là các vitamin nhóm B.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, các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác để thay thế một phần malt đại mạch như: Ðại mạch chưa nẩy mầm, gạo, ngô đã tách phôi, malt thóc,... để sản xuất bia. Bia được sản xuất với nhiều phương pháp và với nhiều loại nguyên liệu thay thế khác nhau nên có nhiều loại bia và mỗi loại bia được đặc trưng bởi mùi vị, màu sắc, độ rượu khác nhau. Nhân tố tạo nên tính chất độc đáo của bia trước hết là do đặc tính của nguyên liệu, sau đó là do tính chất của quá trình công nghệ.Bia được đưa vào Việt Nam từ nửa cuối thế kỷ 19. Ban đầu, nó được coi là thức uống xa xỉ, chỉ có giới thượng lưu, giàu có mới sử dụng. Nhưng đến nay, tốc độ tăng trưởng, đô thị hóa, nhu cầu cuộc sống được nâng cao, thì ngành công nghiệp sản xuất bia cần phát triển mạnh .Với mục tiêu sản xuất ra loại bia có chất lượng cao, ổn định, mẫu mã đẹp,…đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của người tiêu thụ, tăng sức cạnh tranh với các sản phẩm khác, đồng thời đẩy lùi các loại bia nhập ngoại. Từ thực tế đó tôi tôi hy vọng với đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp liên tục với năng suất 75 triệu lít sản phẩmnăm” sẽ làm rõ và đi sâu vào công nghệ sản xuất nhằm nâng cao và hoàn thiện sản phẩm cũng như hạn chế việc nhập khẩu bia đồng thời tiến đến xuất khẩu ra nước ngoài thu ngoại tệ cho đất nước.

LỜI MỞ ĐẦU

Khởi nguồn từ những năm trước công nguyên, bia là một loại nước giảikhát lên men có độ cồn thấp, rất hấp dẫn với hương thơm đặc trưng và vị đắng dễchịu của hoa houblon Ngoài tác dụng giải khát, bia còn cung cấp một lượng lớncác chất dinh dưỡng, các chất giúp tăng cường tiêu hoá đặc biệt là nhóm enzimkích thích tiêu hóa amylaza và các vitamin, nhất là các vitamin nhóm B

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, các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác đểthay thế một phần malt đại mạch như: Ðại mạch chưa nẩy mầm, gạo, ngô đã táchphôi, malt thóc, để sản xuất bia

Bia được sản xuất với nhiều phương pháp và với nhiều loại nguyên liệu thaythế khác nhau nên có nhiều loại bia và mỗi loại bia được đặc trưng bởi mùi vị,màu sắc, độ rượu khác nhau Nhân tố tạo nên tính chất độc đáo của bia trước hết là

do đặc tính của nguyên liệu, sau đó là do tính chất của quá trình công nghệ

Bia được đưa vào Việt Nam từ nửa cuối thế kỷ 19 Ban đầu, nó được coi làthức uống xa xỉ, chỉ có giới thượng lưu, giàu có mới sử dụng Nhưng đến nay, tốc

độ tăng trưởng, đô thị hóa, nhu cầu cuộc sống được nâng cao, thì ngành côngnghiệp sản xuất bia cần phát triển mạnh

Với mục tiêu sản xuất ra loại bia có chất lượng cao, ổn định, mẫu mã đẹp,

…đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của người tiêu thụ, tăng sức cạnh tranh với các sảnphẩm khác, đồng thời đẩy lùi các loại bia nhập ngoại Từ thực tế đó tôi tôi hy vọng

với đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp liên tục với năng suất 75 triệu lít sản phẩm/năm” sẽ làm rõ và đi sâu vào công nghệ sản

xuất nhằm nâng cao và hoàn thiện sản phẩm cũng như hạn chế việc nhập khẩu biađồng thời tiến đến xuất khẩu ra nước ngoài thu ngoại tệ cho đất nước

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết phải đầu tư:

Đà Nẵng là thành phố năng động của miền Trung và Tây Nguyên, nền kinh

tế đã có những bước phát triển vượt bậc, dân cư tập trung đông đúc Thêm vào đó,các điểm du lịch như Non Nước, Bà Nà ngày càng thu hút nhiều khách du lịchtrong nước và quốc tế, nhu cầu chế biến thực phẩm ngày càng tăng và khôngngừng phát triển, nhất là nước giải khát mà quan trọng nhất là bia - một loại nướcuống được đông đảo người dân và khách du lịch ưa chuộng

1.2 Phương án sản xuất:

Nhà máy bia được thiết kế làm việc theo phương pháp lên men liên tục sửdụng nguyên liệu là 54% malt đại mạch, 44% gạo và 2% đường saccarozo

1.3 Cơ sở kinh tế kỹ thuật:[12]

Về vị trí địa lý: Địa điểm xây dựng nhà máy tại khu công nghiệp HòaKhánh, cách Quốc lộ 1A khoảng 1km

Về điều kiện tự nhiên thành phố chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới giómùa, khí hậu chia làm hai mùa: mùa khô và mùa mưa Đặc điểm thiên nhiên củathành phố Đà Nẵng: Nhiệt độ trung bình hàng năm: 25,9oC Độ ẩm trung bìnhhàng năm: 83,4% Hướng gió chủ yếu: Đông – Nam

1.4 Hệ thống giao thông vận tải:

Về đường bộ, có quốc lộ 1A nối trung tâm thành phố với các tỉnh khác,

đến các nước láng giềng như Lào, Campuchia Về đường thủy, Đà Nẵng có cảngTiên Sa, cảng Sông Hàn, rất thuận tiện khi lưu thông hàng hóa với các tỉnh trongnước và nước ngoài

1.5 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 là gạo và đường Do khí hậu, đấtđai nước ta không trồng được đaị mạch và cây hoa houblon nên hai nguyên liệunày được nhập từ nước ngoài Nguyên liệu thay thế là gạo được mua từ các tỉnhtrong nước như: Quảng Nam, Quảng Ngãi, Thừa Thiên Huế, Bình Định, , cácvùng nguyên liệu này có khả năng đáp ứng nhu cầu của nhà máy một cách đầy đủ

và kịp thời Đường được mua ở nhà máy Đường Quãng Ngãi

1.6 Nguồn cung cấp điện:

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia qua máy biến ápriêng của nhà máy Ngoài ra nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng dùngtrong các thời điểm cao điểm và phòng khi mất điện

1.7 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu:

Nhà máy dùng lò hơi để cấp hơi, nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO Các

loại nhiên liệu như dầu diezel, xăng do các trạm xăng dầu của tỉnh cung cấp

1.8 Nguồn cung cấp nước

Nước dùng trong nhà máy được lấy từ hai nguồn: một là từ công ty cấpthoát nước của thành phố, hai là từ các giếng khoan Trong đó nguồn nước chính

là từ thành phố, các giếng khoan có vai trò dự trữ và bổ sung khi bị thiếu hụt nước

Nước dùng để sản xuất, sinh hoạt của công nhân viên trong nhà máy và vệsinh thiết bị máy móc được cung cấp chính từ nguồn nước khu công nghiệp Vớinước dùng để chế biến cần phải qua hệ thống xử lí đạt tiêu chuẩn cho phép sảnxuất theo quy định

1.9 Thoát nước và xử lý nước thải:

Việc thoát nước của nhà máy phải luôn được quan tâm vì sẽ gây ô nhiễm chomôi trường sống, ảnh hưởng đến công nhân viên của nhà máy và khu dân cư sốngchung quanh Do đó nước thải của nhà máy trước khi đưa ra ngoài phải qua hệthống xử lý nước thải

1.10 Nguồn nhân lực:

Đà Nẵng tập trung đội ngũ công nhân lành nghề kỹ thuật cao, đội ngũ cán

bộ, kỹ sư giỏi thuận lợi cho phát triển của nhà máy

1.11 Khả năng tiêu thụ sản phẩm :

Đà Nẵng là một thị trường lớn sẽ là nơi tiêu thụ sản phẩm mạnh, đồng thờivới nhiều khu du lịch như Bà Nà, Bãi Bụt,… và gần các khu du lịch nổi tiếng củaQuảng Nam, Huế do đó việc quảng bá sản phẩm, tiêu thụ sản phẩm, vận chuyểnsản phẩm đến các nơi này dễ dàng, thuận lợi

1.12.Kết luận :

Từ những điều kiện thuận lợi đó thì việc xây dựng một nhà máy sản xuấtbia ở khu công nghiệp Hoà khánh thành phố Đà Nẵng với phương pháp lên menliên tục năng suất 75 triệu lít/năm là rất hợp lí Việc phát triển nhà máy đem lạinguồn thu không nhỏ cho ngân sách của Đà Nẵng và đất nước, góp phần giảiquyết việc làm, giảm tải lượng lao động vào Nam, nâng cao đời sống cho ngườilao động, đưa nền kinh tế thành phố phát triễn cùng sự phát triển chung của đấtnước

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN2.1 Giới thiệu sản phẩm

- Sản phẩm của nhà máy có độ bia 10,60, dung tích mỗi chai bia 500 ml

- Bia có vị đắng dịu, thơm ngon, giàu dinh dưỡng, giúp dễ tiêu hóa

Ngoài ra, trong bia còn có vitamin B1, B2, nhiều vitamin PP và axit amin rấtcần thiết cho cơ thể

2.2 Giới thiệu về nguyên liệu:

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon, nước

và sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo để giảm giá thành sản phẩm, tăng tính cạnhtranh trên thị trường

2.2.1 Malt đại mạch [4, tr 18]

2.2.1.1 Vai trò:

- Malt đại mạch là hạt đại mạch đã nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm

nhân tạo xác định để đạt hoạt lực enzim và thành phần dinh dưỡng của hạt ở mứccần thiết

- Trong công nghệ sản xuất bia, malt vừa là tác nhân đường hóa vừa lànguyên liệu đặc trưng tạo nên hương vị rất đặc biệt cho sản phẩm

2.2.1.2 Yêu cầu của malt đại mạch dùng sản xuất bia:

+ Phải sạch, có mùi thơm đặc trưng, vị ngọt, màu vàng sáng đều, khôngđược có mùi vị lạ, không mốc, không hôi khói

+ Kích thước hạt malt phải đồng đều

+ Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520 – 600 gam/lít

+ Độ ẩm của malt không quá 6%, độ chiết của malt 75 - 82%

+ Malt có thời gian đường hoá 10 – 35 phút, hoạt lực amylaza 100 - 300 đơn vị

2.2.2 Hoa houblon [6, tr 67]

2.2.2.1 Đặc điểm cây hoa houblon

- Hoa houblon (Houmulns lupulus) là loại thực vật lưu niên đơn tính, thuộc

họ Gai mèo (Canabinaceac) Chiều cao trung bình của cây houblon thường từ 10

-15 m Người ta trồng hoa houblon để thu những hoa cái chưa thụ phấn cho sảnxuất bia

- Hoa houblon có dạng hình quả trứng, dài từ 3 - 4 cm, màu của hoa khichín thường từ vàng đến vàng óng

Hoa được trồng nhiều ở Đức, Nga, Pháp, Mỹ, Trung quốc, Triều Tiên…

2.2.2.2 Thành phần hóa học của hoa houblon :[6, tr 33]

a) Nhựa houblon :

Nhựa houblon là thành phần chính và rất quan trọng của hoa, bao gồm nhựacứng và nhựa mềm Trong đó nhựa mềm có các axit đắng như :  - axít đắng(gumulon),  - axít đắng (lupulon),  - axít đắng (gumulinon) và  - axít đắng(gulupon), nhựa cứng gồm  - nhựa cứng và  - nhựa cứng Các chất đắng ngoàitác dụng truyền vị cho bia còn có tác dụng sát trùng Trong các nhựa thì quantrọng hơn cả là nhựa mềm và chủ yếu nhất là  - axit đắng

b) Các tanin :

Tanin của hoa dễ hòa tan trong nước và trong dịch đường, do đó trong quátrình houblon hóa các tanin cũng dễ hòa tan vào dịch đường và dễ dàng liên kết

với protein cao phân tử để tạo thành các phức chất không hòa tan Nhờ đó mà loạitrừ được các cấu tử protein khó biến tính và kết lắng ra khỏi dịch đường.

Tanin của hoa dễ bị oxi hoá nên nó bảo vệ nhựa houblon mà đặc biệt là  axit đắng khỏi bị oxi hoá Mặt khác, tanin tham gia vào việc hoàn thiện vị cho bia

-và có ảnh hưởng đến quá trình nấu bia

c) Tinh dầu:

Tinh dầu hoa houblon là một hỗn hợp phức tạp bao gồm trên 100 hợp chấtkhác nhau, phần lớn là những terpen, rượu, xeton, alehit, ester và axit Nó khônghoà tan trong nước nhưng rất dễ bay hơi theo hơi nước Hơn 90% lượng tinh dầubay đi trong quá trình houblon hoá Một ít tinh dầu đã hoà tan trong dịch đường sẽtiếp tục bay hơi trong quá trình lên men chính và phụ Do đó trong bia thành phẩmlượng tinh dầu còn lại không đáng kể, tuy nhiên nó góp phần làm cho bia thơmhơn

2.2.2.3 Bảo quản hoa: Kho bảo quản hoa houblon cần phải đảm bảo các yêu cầu

sau :

- Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 00C) đồng thời ngăn chặn sự xâm nhập củakhông khí vào hoa bằng cách nén chặt các bánh hoa trong các thùng kín hoặc bảoquản chúng trong môi trường chân không hoặc khí trơ

- Kho bảo quản phải được cách ẩm tốt

2.2.3 Nước [6, tr 70]

Trong bia thành phẩm, hàm lượng nước chiếm trung bình khoảng 90% Ngoàimục đích dùng trong sản xuất, nước còn được dùng với nhiều mục đích khác nhaunhư: xử lý và nấu nguyên liệu, làm nguội, thanh trùng và vệ sinh sát trùng thiết bị,

vệ sinh xí nghiệp…

2.2.4.Nguyên liệu thay thế: Người ta sử dụng nguyên liệu thay thế trong sản xuất

bia nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm Đối với nhà máy sử dụng nguyênliệu thay thế là gạo

2.2.4.1.Gạo : Về khả năng thay thế malt đại mạch trong sản xuất bia thì gạo là loại

ngũ cốc được dùng nhiều hơn cả Người ta có thể sử dụng dưới nhiều dạng

- Dùng gạo trực tiếp chế biến lẫn với bột malt

- Dùng thóc mầm

2.2.4.2.Đường saccarozo : Một lượng nhỏ đường saccarozo bổ sung vào nồi

houblon nhằm tăng độ đường cho dịch lên men sau này Đường là chất hòa tan cóthể lên men được

2.3 Các loại phụ gia và chất hỗ trợ kỹ thuật.

2.3.1 Chế phẩm Enzym [4, tr 110]

Khi sử dụng nguyên liệu thay thế với với tỉ lệ cao trên 20%, lượng enzymtrong malt không đủ để phá vỡ tinh bột và các hợp chất khác như protein, β-glucan,… trong nguyên liệu thay thế Do đó cần phải bổ sung enzym hỗ trợ choquá trình đường hóa

Nhà máy sử dụng enzym Termamyl và enzyme Ceremix 2XL Enzym

Termamyl được thu nhận từ vi sinh vật Bacillus lichenfomis.

Khi sử dụng enzym bổ sung cần chú ý điều chỉnh nhiệt độ và pH cho phùhợp với nhiệt độ và pH tối thích của enzym cần sử dụng Sử dụng enzym bổ sungvào công đoạn đường hóa phải theo chỉ dẫn của nhà sản xuất

2.3.2 Nấm men [6, tr 27]

- Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào Nhà máy sử dụng chủng

Saccharomyces Carlsbergensis lên men chìm, chúng có khả năng hấp thụ các chất

dinh dưỡng trong môi trường nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp

chất nitơ (các acid amin, peptit),…qua màng tế bào và chuyển hoá các chất nàythành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men.

- Nhiệt độ lên men 4 - 120C Khi kết thúc quá trình lên men chúng kết lắngxuống đáy thiết bị

GVHD: Th.S Phan Thị Bích Ngọc SVTH:Nguyễn Thị Mỹ Việt – Lớp 10SHLT

Chế phẩm Enzyme

Nước

Nghiền Hòa malt Đạm hoá

Malt Làm sạch

Nuôi cấy Sữa men

Rữa và sát trùng

Nắp

Ổn định bia Lọc bia

Chiết chai và đóng nắp

Thành phẩm

Ly tâm

Nước Hơi Hơi

Nghiền Làm sạch

Hồ hóa Hoạt hóa

Hơi

Đường hóa

Tách bã hoa Bã hoa Lắng trong Cặn

3Ốn

g hơiNắpĐèn chiếuCửa qua

n sátLớp tron

g thùngLớp các

h nhiệt

Vỏ ngoàiNư

ớc ngưngDịc

h chá

o raMotơĐường hơi vàoCán

h khuấyNư

ớc

vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Hìn

h 3.4

Thi

ết

bị nấu

Ốn

g hơiNắpĐèn chiếuCửa qua

n sátLớp tron

g thùngLớp các

h nhiệt

Vỏ ngoàiNư

ớc ngưngDịc

h chá

o raMotơĐường hơi vàoCán

h khuấyNư

ớc

vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Phểu nạp liệu

Búa

Lưới

Đ

ĩa treo

Trục quay

4

Nguy

ên liệu

T

ạp chất lớn

Bụi

T

ạp chất bé

Nguy

Chai

Bã

Xử lý

Đồ án tôt nghiệp Đề tài: Thiết kế nhà máy bia

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ:

3.2.1 Nhập nguyên liệu: Nguyên liệu trước khi nhập vào xylo chứa phải qua

khâu kiểm tra chất lượng và định lượng nhằm bảo đủ lượng nguyên liệu cho sảnxuất

3.2.2 Làm sạch

3.2.2.1 Mục đích: Làm sạch để tách hết bụi bẩn, loại bỏ tạp chất để đảm bảo

nguyên liệu được sạch, kích thước hạt đồng đều, không ảnh hưởng đến chất lượngcủa bia, thuận lợi cho quá trình nghiền

n sátLớp tron

g thùngLớp các

h nhiệt

Vỏ ngoàiNư

ớc ngưngDịc

h chá

o raMotơĐường hơi vàoCán

h khuấyNư

ớc

vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Hìn

h 3.4

Thi

ết

bị nấu

Ốn

g hơiNắpĐèn chiếuCửa qua

n sátLớp tron

g thùngLớp các

h nhiệt

Vỏ ngoàiNư

ớc ngưngDịc

h chá

o raMotơĐường hơi vàoCán

h khuấyNư

ớc

vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Phểu nạp liệu

Búa

Lưới

Đ

ĩa treo

Trục quay

4

Nguy

ên liệu

T

ạp chất lớn

Bụi

T

ạp chất bé

Nguy

ên liệu

Đồ án tôt nghiệp Đề tài: Thiết kế nhà máy bia

Hình 3.1 Thiết bị làm sạch

b Nguyên tắc hoạt động: Ngăn trên cùng có gắn lưới sao cho nguyên liệu

và các tạp chất nhỏ có thể lọt qua được, còn các tạp chất lớn được giữ lại trên lưới

và được đưa ra ngoài Ngăn thứ hai có gắn lưới với các lỗ lưới lớn hơn đảm bảokhông cho nguyên liệu lọt qua lưới mà chỉ cho các tạp chất nhỏ hơn qua rồi đưa rangoài, nguyên liệu được giữ lại trên lưới và được đưa đi nghiền Các tạp chất cókích thước nhỏ sẽ rơi xuống ngăn cuối và được vận chuyển ra ngoài Để tách bụi

và các tạp chất dạng lơ lửng người ta sử dụng quạt hút và hút ra ngoài qua cyclon

Trên đường nguyên liệu xuống sàng, có hệ thống nam châm tách tạp chất kim loại 3.2.3 Nghiền nguyên liệu:

3.2.3.1 Mục đích nghiền: nhằm phá vở cấu trúc của hạt để tăng bề mặt tiếp xúc

với nước, thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trình thuỷ phân khác nhanh vàtriệt để hơn

3.2.3.2 Phương pháp thực hiện:

a Máy nghiền trục (nghiền malt):

► Cấu tạo:

Hình 3.2 Thiết bị nghiền malt

► Nguyên tắc hoạt động: Malt được đổ vào phễu và được nghiền sơ bộ ở

cặp rulô thứ nhất Khoảng cách giữa 2 trục nghiền của cặp rulô thứ nhất lớn hơn sovới khoảng cách giữa 2 trục nghiền của cặp rulô thứ 2 Sau khi nghiền sơ bộ, bộtmalt được đưa vào rulô thứ 2 để nghiền tiếp

b Thiết bị nghiền búa: dùng để nghiền gạo.

GVHD: Th.S Phan Thị Bích Ngọc SVTH:Nguyễn Thị Mỹ Việt – Lớp 10SHLT

n sátLớp tron

g thùngLớp các

h nhiệt

Vỏ ngoàiNư

ớc ngưngDịc

h chá

o raMotơĐường hơi vàoCán

h khuấyNư

ớc

vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Hìn

h 3.4

Thi

ết

bị nấu

Ốn

g hơiNắpĐèn chiếuCửa qua

n sátLớp tron

g thùngLớp các

h nhiệt

Vỏ ngoàiNư

ớc ngưngDịc

h chá

o raMotơĐường hơi vàoCán

h khuấyNư

ớc

vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Phểu nạp liệu

Búa

Lưới

Đ

ĩa treo

Trục quay

4

Nguy

ên liệu

T

ạp chất lớn

Bụi

T

ạp chất bé

Nguy

ên

Đồ án tôt nghiệp Đề tài: Thiết kế nhà máy bia

► Cấu tạo:

Hình 3.3 Thiết bị nghiền búa

► Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền búa qua

phễu nạp liệu (1) Gạo được nghiền nát nhờ vào lực va đập của búa nghiền (2) vàothành trong của máy nghiền búa Búa được lắp trên đĩa treo số (4), các búa đượctreo cách đều nhau Gạo sau khi được nghiền mịn sẽ đi qua lưới số (3) ra ngoài vàđược đưa vào bunke chứa

3.2.4 Nấu nguyên liệu:

3.2.4.1 Mục đích: Mục đích của quá trình nấu là chuyển các chất trong malt và

nguyên liệu thay thế từ trạng thái không hoà tan sang trạng thái hoà tan nhờ tác độngcủa enzym thuỷ phân

Sử dụng nồi nấu thân trụ, đáy côn:

GVHD: Th.S Phan Thị Bích Ngọc SVTH:Nguyễn Thị Mỹ Việt – Lớp 10SHLT

Vỏ ngoài Nước ngưng Dịch cháo raMotơ

Đường hơi vàoCánh khuấyNước vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Ốn

g hơiNắpĐèn chiếuCửa qua

n sátLớp tron

g thùngLớp các

h nhiệt

Vỏ ngoàiNư

ớc ngưngDịc

h chá

o raMotơĐường hơi vàoCán

h khuấyNư

ớc

vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Hìn

h 3.4

Thi

ết

bị nấu

Ốn

g hơiNắpĐèn chiếuCửa qua

n sátLớp tron

g thùngLớp các

h nhiệt

Vỏ ngoàiNư

ớc ngưngDịc

h chá

o raMotơĐường hơi vàoCán

h khuấyNư

ớc

vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Phểu nạp liệu

Búa

Lưới

Đ

ĩa treo

Trục quay

4

Nguy

ên liệu

T

ạp chất lớn

Bụi

T

ạp chất bé

Nguy

ên liệu

Đồ án tôt nghiệp Đề tài: Thiết kế nhà máy bia

Hình 3.4 Thiết bị nấu Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu được đưa vào nồi qua cửa số (14), hơi

đưa vào qua cửa (11) Ban đầu cánh khuấy số (12) được bật ở tốc độ nhanh sau đógiảm dần tốc độ khi nhiệt độ đạt 900C (với nồi gạo) Nước ngưng được tháo rangoài qua cửa thoát nước ngưng số (8) Sau khi hồ hoá, dịch cháo được đưa rangoài qua cửa số (9) Thiết bị được vệ sinh nhờ đường ống dẫn nước (13)

3.2.4.2 Tiến hành nấu: Có ba phương pháp nấu bia là phương pháp ngâm,

đun sôi và kết hợp Vì nhà máy có sử dụng 46% nguyên liệu thay thế nên sử dụngphương pháp kết hợp là hợp lý nhất

- Nồi gạo: Đầu tiên đóng van xả nồi, bật cánh khuấy, mở van lấy nước vào

nồi với tỉ lệ 5lit/1Kg gạo, nước có nhiệt độ khoảng 320C Sau đó cho vào nồi 1/2lượng malt lót Bột gạo đã nghiền mịn cho vào nồi nấu để khuấy trộn trong 10phút Sau khi khuấy trộn nhiệt độ khối nấu khoảng 300C, bổ sung axit lactic để hạ

pH xuống còn 5,6 Tiếp theo gia nhiệt để nâng nhiệt từ 300C lên 700C trongkhoảng 30 phút Giữ ở 700C trong 30 phút để hồ hóa dịch bột Thêm 50% lượngmalt lót còn lại vào và đồng thời lúc này bổ sung enzim Termamyl để đường hóatinh bột Nâng khối nấu lên đến nhiệt độ sôi trong 30 phút, giữ ở nhiệt độ nàytrong 20 phút và đem đi hội cháo

- Nồi malt: Cho nước ấm 450C vào trước rồi tiến hành xuống bột hoà malttrong 10 phút, tỉ lệ malt: nước là 1kg/4,5lít nước; bổ sung enzim Ceremix nhằmtăng cường quá trình đạm hóa Dùng axít lactic để hạ pH của môi trường đến 5,6rồi tiến hành nâng nhiệt độ lên 520C mất khoảng 30 phút, giữ ở nhiệt độ này 15phút Phải tính sao cho khi nồi cháo gạo đun sôi xong thì quá trình đạm hoá ở nồimalt cũng vừa kết thúc Bơm cháo gạo sang nồi malt để hội cháo, mất khoảng 10phút Khi hội cháo xong thì điều chỉnh nhiệt độ chung của toàn khối sao cho đạt

630C, giữ ở 630C trong 20 phút để tạo điều kiện cho enzim -amylaza thuỷ phântinh bột Sau đó nâng nhiệt độ của khối dịch lên 730C trong vòng 10 phút và giữ ởnhiệt độ này 25 phút để enzim _amylaza tiếp tục thuỷ phân tinh bột Cuối cùngamylaza tiếp tục thuỷ phân tinh bột Cuối cùng

Trang 13

Ốn

g hơiNắpĐèn chiếuCửa qua

n sátLớp tron

g thùngLớp các

h nhiệt

Vỏ ngoàiNư

ớc ngưngDịc

h chá

o raMotơĐường hơi vàoCán

h khuấyNư

ớc

vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Hìn

h 3.4

Thi

ết

bị nấu

Ốn

g hơiNắpĐèn chiếuCửa qua

n sátLớp tron

g thùngLớp các

h nhiệt

Vỏ ngoàiNư

ớc ngưngDịc

h chá

o raMotơĐường hơi vàoCán

h khuấyNư

ớc

vệ sinhCửa nguyên liệu vào

Phểu nạp liệu

Búa

Lưới

Đ

ĩa treo

Trục quay

4

Nguy

ên liệu

T

ạp chất lớn

Bụi

T

ạp chất bé

Nguy

ên liệu sạch

nâng nhiệt độ của toàn khối nấu lên 780C trong vòng 5 phút rồi sau đó bơm dịch đilọc.

Giản đồ nấu:

0 20 40 60 80 100

120

10 30 45 63 78

40 53

100

t

30

30 30

20

10

10 30

15 10

phut

75 100 105105

3.2.5 Lọc dịch đường:

3.2.5.1.Mục đích: Hổn hợp sau đường hoá bao gồm các chất hoà tan và chất

không hoà tan nên cần phải lọc để tách các chất hoà tan ra khỏi các chất không hoàtan

3.2.5.2 Tiến hành:

a Thiết bị: Thiết bị lọc khung bản.

Hình 3.5 Thiết bị lọc khung bản

b Nguyên tắc hoạt động: Quá trình lọc gồm hai giai đoạn: lọc dịch đường

và rửa bã

- Trước khi lọc cần bơm nước nóng 780C vào các camera để hâm nóng thiết

bị Khối dịch sau khi đường hóa được bơm vào các khung của thiết bị Tại đây,dịch đường được lọc qua lớp bột trợ lọc rồi qua các tấm giấy lọc, vào bản và đi rangoài nhờ các lỗ nhỏ thông giữa bản và ống gom

- 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 Kết thúc quá trìnhrửa bã khi nồng độ chất khô trong nước rửa bã còn khoảng 1% khối lượng Thờigian rửa bã khoảng 30÷40 phút Dịch lọc và nước rửa bã cho vào nồi houblon hoá,lọc xong thì tháo bã, vệ sinh máy móc chuẩn bị cho mẻ sau

3.2.6 Houblon hoá:

3.2.6.1.Mục đích của việc houblon hoá: Mục đích đun sôi dịch đường với hoa

houblon là để ổn định thành phần của dịch đường, truyền cho bia có mùi và vị củahoa houblon, làm cho dịch đường đạt nồng độ theo yêu cầu, làm keo tụ cácprotein, vô hoạt các enzim và thanh trùng dịch đường

3.2.6.3.Tiến hành houblon hoá:

a Thiết bị houblon hoá:

Hình 3.6 Thiết bị houblon hóa

b Nguyên tắc hoạt động: Dịch đường từ thiết bị lọc đưa vào nồi houblon từ

dưới lên theo đường ống số (5) Hơi từ lò hơi được đưa vào cửa (6) rồi qua (8).Sau khi dịch đường được truyền nhiệt, dịch sôi trào lên trên tiếp xúc màn chắn sẽchẻ ra xung quanh rồi đưa đi xuống, hơi nước được thoát ra ngoài qua cửa (1).Hoa được nạp vào qua cửa số (7), nước ngưng được tháo qua cửa số (9) Dịchđường sau khi houblon hoá được tháo ra ngoài qua đường ống số (5) Nước vệsinh được đưa vào nồi qua đường ống số (3) và (4) Tổng thời gian đun sôi làkhoảng 90 phút

Khi dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để dịch đườngluôn giữ ở 780C Duy trì ở nhiệt độ này để enzym α-amylaza tiếp tục thủy phântinh bột sót Khi nước rửa bã chảy vào nồi houblon hóa gần kết thúc thì bắt đầunâng nhiệt đun sôi Khi bắt đầu nâng nhiệt độ thì cho ¾ lượng hoa và ¼ còn lạicho vào trước khi kết thúc quá trình đun sôi 30 phút (đối với hoa viên) Còn caohoa cho vào lúc dịch đường vừa bơm đầy nồi nấu Đường cho vào trước khi kếtthúc quá trình đun sôi 10 phút.Tổng thời gian đun sôi là khoảng 90 phút

3.2.7.Lắng trong

3.2.7.1.Mục đích: Mục đích của quá trình lắng trong là kết tủa các huyền phù và

tách chúng ra khỏi dịch đường

3.2.7.2.Phương pháp tiến hành

a Cấu tạo:

Hình 3.7 Thiết bị lắng

b 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 – 14m/s nhằm tạo một sức đẩy mạnh, lực này làm cho cả cột chất lỏng đó xoáy tròn

Vì thế, dịch đường sau khi vào thiết bị sẽ chuyển động tròn dưới tác dụng của lựchướng tâm, cặn sẽ lắng ở tâm thiết 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 cửatháo bã số (5) Sau đó mở nước theo đường ống số (7) để vệ sinh thiết bị

b Nguyên tắc hoạt động: Dịch nha có nhiệt độ 90- 95oC được bơm vào 1mương dẫn ở phía dưới, còn tác nhân lạnh là glycol lạnh được bơm vào 1 mươngdẫn ở phía trên Dịch nha nóng và nước lạnh đi ngược chiều thực hiện quá trìnhtrao đổi nhiệt, nhờ đó mà nhiệt độ của dịch nha nóng hạ xuống đến nhiệt độ lênmen 8oC và được đưa ra ngoài theo mương dẫn ở phía trên, còn nước lạnh sau khitrao đổi nhiệt với nha nóng thành nước nóng ra khỏi máy theo mương dẫn ở phíadưới.

3.2.9.Lên men:

3.2.9.1 Mục đích:

*) Lên men chính: Khi lên men chính, nhờ tác động của enzim vi sinh vật

chuyển hoá đường thành rượu, CO2 và các sản phẩm khác góp phần tạo nên hương

vị cho bia

*) Lên men phụ: Lên men phụ và tàng trữ bia là tiếp tục của quá trình lên

men chính nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn lại trongbia, bổ sung thêm CO2 cho bia và hoàn thiện chất lượng bia

3.2.9.2 Chuẩn bị giống:

- Trong công nghệ sản xuất bia người ta sử dụng các chủng nấm men:

+ Saccharomyces cerevisiae: thuộc loại lên men nổi.

+ Saccharomyces carlsbergensis: thuộc loại lên men chìm.

Ở đây ta sử dụng chủng nấm men chìm Chủng nấm men chìm có chứaenzym melibiaza lên men đường rafinoza Vào thời kỳ cuối của lên men chính,chủng nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị và tạo thành kết tủa đặc, đồng thờicũng kéo theo những chất lơ lững góp phần làm trong bia

Khi sử dụng nấm men chìm, một phần nấm men bị yếu và kết tủakém nên dễ làm cho bia có mùi men Do vậy, phải thường xuyên thay men

 Phương pháp nuôi cấy men giống:

- Nuôi cấy men giống thuần khiết: được nuôi cấy qua hai giai đoạn: giai

đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất

+ Trong phòng thí nghiệm, men giống được nuôi cấy trong môi trường dịchđường 10% và bảo quản ở nhiệt độ 2÷4oC Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấychuyền một lần

+ Để đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thínghiệm đến 5÷10 lit Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt bêncạnh phân xưởng lên men

Để nấm men giống sinh sản nhanh, dịch men chuyển từ giai đoạn trướcsang giai đoạn sau phải ở thời kỳ lên men mạnh

 Xử lý sữa men:

Sau khi lên men chính, sữa men được thu vào các chậu chuyên dùngtrước khi được xử lý Sữa men được trộn với nước vô trùng cùng thể tích, sau đócho qua rây và ngâm trong nước lạnh Thường xuyên thay nước cho nấm men vàgiữ nhiệt độ của nước trong thiết bị bảo quản gần 0oC

Để lên men trở lại thì men cái sau khi đã rửa và sát trùng cho trộnvới dịch lên men theo tỉ lệ 2÷6 lit/1 lit men, khuấy đều rồi để yên 1÷3 giờ cho lênmen ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính đầu tiên Khi nào nấm mennảy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% thì được

3.2.9.3 Tiến hành lên men

a.Cơ sở lựa chọn phương pháp lên men: Có nhiều phương pháp lên men

nhưng nhà máy dùng phương pháp lên men liên tục vì chu kỳ lên men được rútngắn, do đó có những ưu điểm nổi trội như:

+ Tăng năng suất lao động nên giảm được giá thành sản xuất

+ Giảm được vốn đầu tư vì số thiết bị ít hơn

+ Tăng khả năng tự động hóa.

+ Trong suốt thời gian sản xuất, nấm men luôn luôn tồn tại và phát triển trongđiều kiện ổn định, do đó phát huy được ở mức cao nhất năng lực của chúng

b Tiến hành lên men: Sơ đồ công nghệ lên men liên tục của nhà máy được

mô tả như sau:

Hệ thống này bao gồm 4 thùng lên men chính (6) và 10 thùng lên men phụ (13)

và các thiêt bị phụ trợ khác như hệ thống lọc không khí (1), các bơm Hệ thốngnày được đặt trong buồng lạnh Quá trình lên men chính và phụ được tiến hànhtrong các thùng lên men kín nối với nhau bằng ống chảy chuyền và tạo thành một

hệ thống liên tục Dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh được chuyển đếnthùng tiếp liệu (2), tại đây nó được chuyển đi lên men và nhân giống Men giốngthuần khiết được đưa vào thùng (4) theo định kỳ 2 tháng 1 lần Dịch đường liêntục được chuyển vào và dịch men có hoạt lực cao được liên tục đưa ra khỏi thùng(4) với thể tích bằng thể tích dịch đường đưa vào Quá trình nuôi giống trongthùng (4) được thực hiện ở 100C và có sục không khí đã được vô trùng nhờ (1).Nhờ hệ thống bơm định lượng (5), dịch đường từ thùng tiếp liệu (2) và dịchmen giống từ thùng (4) liên tục được đưa vào thùng lên men chính (6) với tỉ lệ92:8 Nồng độ nấm men trong thùng lên men đầu tiên là 70 triệu tế bào/1ml Cácthùng lên men chính (6) phải nối với nhau sao cho dịch đường đi vào ở phía dưới

và đi ra từ phía trên thùng Bơm (5) phải điều khiển sao cho dịch đường lưu lạitrong mỗi thùng là 24h

Dịch đường và men giống chảy chuyền từ thùng đầu sang thùng sau và tiếnhành lên men chính ở nhiệt độ 8 - 90C cho đến khi đạt độ lên men cần thiết Quátrình lên men chính kéo dài 4 ngày đêm và áp suất 0,2-0,3at.

Sau khi lên men chính xong bia non được tập trung vào thùng chứa (7) rồi nhờbơm (8) chuyển vào thiết bị ly tâm kín (9) để tách bia non ra khỏi bã men Bã menđược đưa vào thùng chứa rồi xử lý, bảo quản và tái sử dụng Còn bia non chảy vàothùng chứa (11) và được bổ sung thêm một lượng bia non không qua ly tâm đểđảm bảo nồng độ của nấm men trong bia non là 12 - 15 triệu tế bào /1lit Sau đóbơm (12) bơm bia non từ thùng (11) sang thùng lên men phụ đầu tiên cua hệ thống(13) Các thùng lên men phụ cũng được nối với nhau như các thùng lên men chính

và bia non cũng lưu lại ở mỗi thùng 1 ngày đêm Số ngày lên men phụ lá 10 ngày,nhiệt độ lên men phụ 1-20C và áp suất trong thiết bị lên men phụ là 0,5-0,6 at Bia

từ thùng lên men phụ được chuyển vào thùng chứa (14) và từ đây được đưa đi lọc.Đối với hệ thống lên men liên tục điều tối kỵ là nhiễm tạp Nếu ở một khâu nào

đó có xảy ra sự cố thì khả năng bị ảnh hưởng cả hệ thống là rất cao Do đó, để đảmbảo dây chuyền làm việc bình thường và thành phẩm có chất lượng cao thì cầnphải đảm bảo vệ sinh thiết bị Cứ 2 tháng 1 lần phải tiến hành tổng vệ sinh và sáttrùng toàn bộ hệ thống, đồng thời phải tiến hành thường xuyên việc vệ sinh sáttrùng thùng tiếp liệu và thùng men giống

3.2.10 Lọc bia:

3.2.10.1.Mục đích:

Lọc bia để bia đạt độ trong cần thiết, làm tăng giá trị cảm quan, làm tăng độbền keo của bia

3.2.10.2.Tiến hành: Dùng hệ thống lọc với chất trợ lọc diatomit Đầu tiên, bột

diatomit được trộn cùng với nước vô trùng rồi dùng bơm đưa dung dịch này vàomáy lọc ép để tách hết nước, tạo thành một lớp lọc diatomit Tiếp theo, bia đượclọc qua lớp lọc này

b Nguyên tắc hoạt động: Bia non được đưa vào máy lọc qua cửa (1), do

các đĩa lọc được gắn trên hệ thống trục quay nên cặn bia vào được phân phối đềutrên bề mặt đĩa Cấu tạo của đĩa lọc gồm có bề mặt lưới (8) được phủ sẵn một lớpbột trợ lọc có kích thước lớn Khi bơm bia vào lọc người ta bổ sung thêm bột trợlọc có kích thước hạt nhỏ hơn Cặn bia, xác men, và bột lọc được phân phối đềutrên bề mặt lưới lọc làm thành một lớp trợ lọc tốt Bia được lọc trong nhờ vào sựchênh lệch áp suất thủy tĩnh của dịch ở lớp trên và lớp dưới bề mặt lọc, sau đó biatrong được thu hồi qua đường ống góp ở giữa (5) Khi lọc xong ta tiến hành vệsinh máy lọc, dùng bơm số 9 để bơm bột lọc ra ngoài đĩa và xả theo đường số (4)hay cửa số (6)

3.2.10.4 Ổn định bia: Bia sau khi lọc thì hàm lượng CO2 bị giảm do đó để khôiphục lại sự bão hoà CO2 trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng chứa ởnhiệt độ 0,5-10C dưới áp suất của CO2 là 0,5at và thời gian tối thiểu là 4 giờ Hàmlượng CO2 trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng; chưa đạt phải

bổ sung CO2 cho bia

3.2.11.Chiết và đóng nắp: Bia sau khi ổn định xong được chiết vào chai thuỷ tinh

màu xanh đậm, có thể tích 500ml Chai đưa vào rót phải có đủ tiêu chuẩn về độkín, độ nguyên vẹn, về kích thước, độ sạch Trước khi rót, chai được rửa và sáttrùng kỹ bằng nước nóng 650C và dung dịch NaOH 2% có bổ sung stabilon để làm

1 Đường ống bia vào

10

98

6

4

5

Hình 3.9 Thiết bị lọc đĩa

bóng chai, sau đó chai được làm nguội rồi rót bia vào Bia rót trong điều kiện đẳng

áp để tránh tổn thất CO2 và tránh trào bọt gây tổn thất sản phẩm Bia sau khi quamáy chiết sẽ qua máy đóng nắp

3.2.12.Thanh trùng: Thanh trùng nhằm tiêu diệt các yếu tố gây hư hỏng sản

phẩm, nhằm giúp tăng độ bền cho bia Nhà máy sử dụng máy thanh trùng kiểutunnel phun tuyến tính Các vùng nhiệt độ bia phải đi qua: 280C, 400C, 520C, 680C,

640C, 520C, 400C, 280C(nước lạnh) Tổng thời gian thanh trùng là 55 phút

3.2.1.3 Dán nhãn: Sau khi thanh trùng xong, chai bia được qua máy dán nhãn, rồi

được đưa vào két và sau đó đưa vào kho bảo quản để tiêu thụ

CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT4.1.Chọn các số liệu ban đầu:

- Độ bia của sản phẩm: 10,60

- Tỉ lệ nguyên liệu dùng: + Malt đại mạch/ gạo : 54/44%

+ Đường saccarozo : 2%

- Năng suất của nhà máy : 75 triệu lít/năm

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

+ Độ chiết của malt : 81%

+ Độ chiết của gạo : 85%

+Tạp chất trong đường: 2%

- Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn:

Bảng 4.1: Bảng thể hiện tỉ lệ hao hụt qua từng công đoạn

Lắng trong

Làm lạnh

Lên men

Lên men

Lọc bia

Ổn định

Chiết rót Thanh trùng

chính phụ và

đóng nắp

Lượng hoa houblon sử dụng: 2g/lit dịch đường đem đun sôi

4.2.Tính cân bằng sản phẩm

4.2.1.Tính cân bằng vật chất cho 100 kg nguyên liệu ban đầu:

4.2.1.1.Lượng chất khô trong nguyên liệu:

+ Malt: 51,84

100

)4100(54

+ Gạo: 38,55

100

110094,

- Nguyên liệu: + Malt: 53,46

4100

10032,51

10055,38

38    (kg)

- Nguyên liệu: + Malt: 52,93

4100

10081,50

10016,38

100

8516,

38   (kg)Tổng lượng chất khô của hạt chuyển vào dịch đường khi nấu:

41,16 +32,43 = 73,59 (kg)

4.2.1.5.Lượng chất khô còn lại sau quá trình nấu và lọc :

38,71100

310059,

4.2.1.6.Thể tích của dịch đường khi đun sôi :

Nồng độ chất khô của dịch đương sau khi lắng trong và làm lạnh là 10,6%,trong quá trình houblon hoá có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịch

đường tăng khoảng 1-1,5% [5, tr 341], ta chọn 1%, còn quá trình làm lạnh, nồng

độ của dịch đường tăng khoảng 0,4-1,2% [6, tr 52], ta chọn 0,6%, do đó cần phải

khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá là: 10,6-1-0,6= 9%

Khối lượng riêng của dịch đường 9% ở 20ºC là: 1033,65 (kg/m³).[2, tr 58]

Khối lượng dịch đường từ 100 kg nguyên liệu ban đầu sau khi bổ sung đường

9

100)100

2100999,138,71

Thể tích của dịch đường trước khi đun sôi (quy về 20ºC):

0,78835

65,1033

88,814

 (m³) = 788,35 (lít)

Vì hàm lượng chất chiết nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng nước trong dịchđường nên ta tính thể tích dịch đường theo thể tích nước.Ta có:

Thể tích riêng của nước ở 20ºC là: 1000,77.10-6m³/kg

Thể tích riêng của nước ở 1000C là: 1043,43.10-6 m³/kg

Thể tích dịch đường khi đun sôi là: 821,96

10.77,1000

10.43,104335,788

2100)100

2100999,138,71

4.2.1.8.Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa:

Lượng chất khô còn lại sau houblon là: 718,7

19

10087,71







(kg)Khối lượng riêng dịch đường 10% ở 200C là :1039,98 kg/m³ [2, tr 58]

Thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 1000C: 1039718,,987



 6

6

10.77,1000

10.43,1043

720,53(lít)

Lượng chất khô còn lại sau quá trình lắng trong: 71,15

100

110087,

4.2.1.9.Khối lượng của dịch đường sau lắng trong: 671,23

6,10

10015,71





(kg)

4.2.1.10.Thể tích của dịch đường sau lắng trong:

Sau lắng trong, nồng độ dịch đường là 10,6%

Khối lượng riêng của dịch đường 10,6% ở 200C là 1042,47 kg/m³

Thể tích của dịch đường sau lắng trong ở 200C là : 643,88

47,1042

23,671

 (lít)

Sau khi lắng trong, nhiệt độ dịch đường lúc này giảm còn khoảng 900C thì

có sự giảm thể tích của dịch và ta coi sự giảm này cũng là sự giảm thể tích riêngcủa nước theo nhiệt độ

Thể tích riêng của nước ở 200C là :1000,7710-6 m³/kg

Thể tích riêng của nước ở 900C là :1035,9010-6m³/kg

Như vậy thể tích của dịch đường sau lắng trong :

666 , 48

10 77 , 1000

10 90 , 1035 88 , 643

4.2.1.11.Thể tích của dịch đường sau làm lạnh (dịch lên men):

640 , 62

47 , 1042 6 , 10

10 100 79 ,

4.2.1.12.Lượng bia non sau khi lên men chính: 627,61( )

100

210062,

4.2.1.14.Lượng bia còn lại sau khi lọc: 618,49

100

110047,

4.2.1.15.Lượng bia còn lại sau khi ổn định: 615,40

100

5,010049,

4.2.1.16.Lượng bia sau chiết rót và đóng nắp:

)(09,603100

210040,

4.2.1.17.Lượng bia sau thanh trùng: 591,03

100

210009,

603    (lít)

4.2.1.18.Lượng bã nguyên liệu :

Thông thường cứ 100 kg nguyên liệu, sau khi nấu và lọc thu được khoảng

130 -150 kg bã ướt có chứa 70 -80% hàm lượng nước, vì nguyên liệu ở đây gồm:malt và gạo nên ta chọn là 100kg nguyên liệu ban đầu tạo ra 120 kg bã ướt có độ

ẩm 75% Lượng nguyên liệu sau khi nghiền: 52,93 + 43,12= 96,05 (kg)

Lượng bã ướt thu hồi được: 115,26

100

12005,96





(kg)

4.2.1.19.Lượng hoa viên cần dùng :

Thể tích của dịch đường trước đun sôi đã tính ở trên là: 788,35 lít.

Lượng hoa nhà máy sử dụng là 2 g/ lít dịch đường

Vậy lượng hoa cần dùng: 788,35 x 2 =1.576,7(g)

Trong đó 63% lượng hoa là dùng dưới dạng cao hoa, với 1 gam cao hoa cóthể thay thế cho 5 gam hoa nguyên cánh Như vậy lượng cao hoa cần dùng là:

198 , 66 ( ) 0 , 1986

100 5

63 7 , 576 1

37 7 , 576 1







(g) =0,1944 (kg)

4.2.1.20.Lượng bã hoa houblon :

Lượng bã chiếm khoảng 60% so với lượng hoa đem nấu Vậy lượng bã

)80100(100

1006064,1

4.2.1.21.Lượng cặn lắng khi lắng trong và làm lạnh: Thường cứ 1 lít dịch

đường đun sôi thì lượng cặn lắng là 0,05 gam Vậy lượng cặn thu được là : 821,96

x 0,05 = 41,10 (g)

4.2.1.22.Lượng men giống đặc cần dùng:

Men giống được đưa vào lên men với tỷ lệ khoảng 1% do đó ta chọn 1lítmen giống đặc độ ẩm 80% cho 100 lít dịch lên men Do đó lượng men giống cần

dùng là : 6,41

100

162,640





(lít)

4.2.1.23.Lượng CO 2 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; ta chọn độ lên men thực là 58%

Vậy lượng chất khô hòa tan đã lên men là : 41,06

100

58

x 0,797

 (kg)Phần lớn các chất lên men được trong dịch lên men là disaccarit Nên quátrình lên men được biểu diễn bởi phương trình :

C12H22O11 + H2O  2C6H12O6

 (kg)Vậy lượng CO2 tự do thu hồi được : 21,13 - 2,39 = 18,74(kg)

4.2.1.24.Lượng men thu hồi :

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

Lượng sữa men thu hồi được: 12,81

100

262,640





(kg)Lượng sữa men dùng làm phế liệu: 12,81 - 3,84 = 8,97 (kg)

4.2.1.25 Lượng enzym cần dùng:

Sử dụng tỉ lệ enzym (Termamyl và Ceremix 2XL) là 0,12% so với lượng gạo

đem nấu, ta có: menzym = 0,12%41,100,049 (kg)

4.2.2.Kế hoạch sản xuất của nhà máy:

4.2.2.1.Chọn số mẻ nấu trong một ngày:

Theo quy trình nấu và sơ đồ nấu đã chọn ở mục (3.2.4.2), thời gian để thựchiện một mẻ nấu là 190 phút và sử dụng hệ thống nấu 3 nồi Chọn thời gian bơm

đi lọc 45 phút thì: Số mẻ nấu trong một ngày là: 2 12,25

45190

6024

Số mẻ nấu trong một ngày là 12 mẻ

Nhà máy làm việc 12 tháng trong một năm, nghĩ các ngày lễ theo quy định

của nhà nước, tết và chủ nhật Làm việc 3 ca/ngày Riêng đối với phân xưởng lên

men, do đặc thù của công nghệ nên làm việc liên tục

4.2.2.2.Biểu đồ sản xuất của nhà máy:

Bảng 4.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy

4.2.2.3.Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày :

Như đã tính ở phần (4.2.1.17), từ 100 kg nguyên liệu ban đầu sản xuất được591,03 lít bia thành phẩm Như vậy, với năng suất 75 triệu lít/năm thì lượng

nguyên liệu cần dùng cho một năm là: 12.689.711,18

03,591

10010

4.2.2.4.Lượng nguyên liệu ban đầu: - Malt : 22.841,48

100

04,299.4254





(kg)

- Đường :98

,845100





(lít)

4.2.2.13.Lượng bia sau ổn định: 260.308,29

100

04,299.4240,615

Nhà máy dùng chai có dung tích 500ml để chứa bia

Lượng vỏ chai cần dùng trong một ngày là: 500.000,04

5,0

02,000.250

Chu kỳ quay vòng chai là 30 ngày và lượng chai hao hụt là 5%/ chu kỳ Lượng chai cần sử dụng trong 1 chu kỳ là: 500.000,0430 = 15.000.001,2(chai)

Lượng chai cần sử dụng trong 1 chu kỳ đã tính đến hao hụt là:

4.2.3.2.Số lượng nhãn:

Nhà máy sử dụng 1nhãn/1 chai với lượng hao hụt nhãn là 3%/năm

Lượng nhãn cần dùng cho một năm: 154.500.000

1005,0

)3100(10

4.2.3.3.Lượng nắp đậy:

Lượng hao hụt nắp khoảng 3%/năm

Lượng nắp cần dùng cho một năm: 154.500.000

1005,0

)3100(10

4.2.3.4.Két đựng chai:

Nhà máy sử dụng loại két 20 chai/két

Theo (4.2.5.1) thì số chai cần trong 1 ngày là: 500.000,04 chai

Vậy, số két cần trong 1 ngày là: 25.000,002

20

500.000,04

Lượng két hao hụt là 1% /vòng quay

Lượng két cần trong một vòng quay đã tính đến hao hụt là:

25.000,002 x 30 x 1,02 = 765.000,06 (két)

Lượng két cần trong cần cung cấp cả năm: 25.000,002 +765.000,06 ×12 =

9.480.000,96 (két)

Bảng 4.3 Bảng tổng kết cân bằng vật chấtS

TT

Nguyên liệu, bán thành phẩm,

thành phẩm, phế liệu

Tính cho 100kg

Tính cho 1 mẻ

Tính cho 1 ngày

Tính cho 1 năm

1 Nguyên liệu ban đầu (kg)

4 Dịch đường đun sôi (lít) 821,96 28.973,43 347.681,19 104.304.357

5 Dịch đường sau houblon hoá

10 Lượng bia sau lọc (lít) 618,49 21.801,28 261.615,33 79.276.400

11 Lượng bia sau ổn định (lít) 615,61 21.692,14 260.305,70 78.091.710

12 Lượng bia thành phẩm (lít) 591,03 20.833,33 250.000,02 75.000.006

13 Lượng bã nguyên liệu (kg) 115,26 4.062,82 48.753,87 14.626.161

15 Lượng hoa viên (kg) 0,1944 6,85 82,23 24.669

16 Lượng CO2 thu hồi (kg) 18,74 660,57 7.926,84 2.378.052

17 Lượng men giống (lít) 3,84 135,36 1.624,28 487,284

18 Lượng sữa men thu hồi (lít) 12,81 451,54 5.418,51 1.625.553

CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1.Công đoạn xử lý nguyên liệu:

5.1.1.Máy làm sạch nguyên liệu:

-Theo bảng 4.3, lượng nguyên liệu cần làm sạch trong một ngày

7,1

 <1 , do vậy ta chọn 1 thiết bị

5.1.2.Máy nghiền nguyên liệu:

5.1.2.1.Máy nghiền malt:

Theo bảng 4.3, lượng malt cần nghiền/ngày là: 22.512,56 kg/ngày

-Chọn máy nghiền BM có 2 cặp trục với các đặc tính sau: [11, tr 90]

 <1, do vậy ta chọn 1 thiết bị

5.1.2.2.Máy nghiền gạo:

Theo bảng 4.3, lượng gạo cần nghiền/ngày là: 18.241,21 kg/ngày

Chọn máy nghiền 3M có 2 cặp trục với các đặc tính sau: [9, tr 90]

-Kích thước trục nghiền DxL: 0,3 x 0,6m

-Năng suất một cặp trục : 36 tấn/ngày

-Khối lượng máy : 3050 kg

-Vận tốc góc của trục nghiền: 38 rad/s-Công suất tối đa trên cặp trục : 10 kW-Kích thước :1700x1500x1600 mm -Số lượng = 0,5

36

24,18

 <1, do vậy ta chọn 1 thiết bị

5.1.3.Tính bunke:

Bunke có kích thước đủ để chứa nguyên liệu sản xuất 1 mẻ, dạng hình trụ,

đáy hình nón có góc nghiêng  = 600, được chế tạo bằng thép, chọn hệ số chứa

2 2

Chọn H =1,3D và d = D/8, ta được:

V =

12288

5116

,

0   tg

V

Hình 5.1: Bunke

5.1.3.1.Bunke chưá malt:

Theo bảng 4.3, lượng malt/mẻ sau khi làm sạch là: 1.884,47 (kg) .Khối lượng riêng của malt: =560 kg/m3 [9, tr 32]

4,3

 D= 1,44

Đường kính bunke chứa malt sau nghiền: D = 1,44 (m)

Đường kính ống tháo liệu: d 

8

D

18,08

44,1

 (m)

Chọn chiều cao ống tháo liệu: h0 = 0,24

6

44,1

Số lượng 2 cái: 1 để chứa malt trước nghiền, 1 để chứa malt sau nghiền

5.1.3.2.Tính bunke chứa gạo:

Theo bảng 4.3, lượng gạo sau khi làm sạch (tính cho một mẻ) là: 1.535,46(kg)

Khối lượng riêng của gạo:=680 kg/m3 [9, tr 32]

262,2

 D= 1,25 (m)

Đường kính ống tháo liệu: d = 0,16

8

25,1

D

(m)Chọn chiều cao ống tháo liệu: h0 = 0,21 (m)

Chiều cao thân bunke : H = 1,3D = 1,3 x 1,25= 1,63 (m)





=0,99 (m) Chiều cao của bunke chứa: H + h + h0 = 1,63 + 0,99 + 0,21 = 2,83 (m)

Số lượng 2 cái: 1để chứa gạo trước nghiền, 1để chứa gạo sau nghiền

5.1.4 Tính cơ cấu vận chuyển

5.1.4.1 Tính cơ cấu vận chuyển bằng gàu tải: Gàu tải dùng để vận chuyển malt

và gạo lên máy làm sạch, lên bunke chứa sau làm sạch và chuyển bột lên bunkechứa sau khi nghiền để cho vào nồi nấu Chọn 1 loại gàu tải để tải tất cả cácnguyên liệu

a) Gàu tải dùng để chuyển malt lên bunke chứa trước khi nghiền:

Khối lượng malt để nấu một mẻ là 1.865,74 kg nên chọn gàu tải dựavào khối lượng đó

Chọn thời gian vận chuyển lượng malt cho một mẻ từ sàn nhà lênbunke chứa là 20 phút

Năng suất gàu tải cần thiết là: Q= 5 597 , 22

20

60 74 , 865 1

- Năng suất: Q = 6 t/h [23]

- Chiều rộng gàu : 150 mm

- Tầm với gàu : 120 mm

- Chiều rộng tấm băng : 135mm

- Chiều cao gàu : 120 mm

- Chiều cao nâng của gàu : 4,.34 m Khoảng cách giữa 2 gàu: a = 3 600 iQ    m

- Số lượng gàu tải trên băng: n1 = 2H a2R

Trong đó: H: chiều cao nâng, H = 4,34 m

R: bán kính tang quay Chọn đường kính tang quay: D=560 mm  R = D/2 = 0,56/2 = 0,28 m

a : khoảng cách giữa 2 gàu, a = 0,29 m

 n1 = 29 , 77

27 , 0

28 , 0 2

34 , 4 2

- Công suất động cơ điện: Nđc = 367QH , KW

Với: Q: năng suất của gàu tải, tấn/h

H: chiều cao nâng của gàu tải, m

 : hiệu suất của gàu tải,  = 0,7