Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp liên tục năng suất 40 triệu lítnăm

LỜI MỞ ĐẦUBia 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.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 dung. Nhưng đến nay, một phần là do đời sống của nhân dân ta so với trước đây đã tiến bộ hơn rất nhiều, một phần là do đã có nhiều nhà máy bia được xây dựng trên đất nước ta nên bia dần dần được sử dụng rộng rãi trong nhân dân.Trong những cuộc gặp gỡ, sum họp gia đình, trong các cuộc gặp mặt liên hoan, trong các buổi tiệc...không thể thiếu bia bởi một lẻ, nó giúp cho không khí vui vẻ, sôi động hơn rất nhiều.Ở nước ta trong khoảng 10 năm trở lại đây, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và công nghiệp sản xuất bia nói riêng đã có một diện mạo mới với nhiều nhà máy bia ra đời, nhiều sản phẩm mới được giới thiệu rộng rãi... nhưng vẫn không đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ bia đang ngày càng tăng.Để khắc phục tình trạng này chúng ta phải đề ra các cách giải quyết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao. Do đó tôi chọn đề tài tốt nghiệp là:Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp liên tục năng suất 40 triệu lítnăm nhằm cung cấp được một lượng bia khá lớn cho thị trường đang ngày càng mở rộng, hạn chế việc nhập khẩu bia đồng thời tiến đến xuất khẩu ra nước ngoài thu ngoại tệ cho đất nước.

LỜI MỞ ĐẦU

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

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 dung Nhưng đến nay, mộtphần là do đời sống của nhân dân ta so với trước đây đã tiến bộ hơn rất nhiều, mộtphần là do đã có nhiều nhà máy bia được xây dựng trên đất nước ta nên bia dần dầnđược sử dụng rộng rãi trong nhân dân.Trong những cuộc gặp gỡ, sum họp gia đình,trong các cuộc gặp mặt liên hoan, trong các buổi tiệc không thể thiếu bia bởi một

lẻ, nó giúp cho không khí vui vẻ, sôi động hơn rất nhiều

Ở nước ta trong khoảng 10 năm trở lại đây, ngành công nghiệp thực phẩmnói chung và công nghiệp sản xuất bia nói riêng đã có một diện mạo mới với nhiềunhà máy bia ra đời, nhiều sản phẩm mới được giới thiệu rộng rãi nhưng vẫnkhông đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ bia đang ngày càng tăng

Để khắc phục tình trạng này chúng ta phải đề ra các cách giải quyết để đáp

ứng nhu cầu ngày càng cao Do đó tôi chọn đề tài tốt nghiệp là:"Thiết kế nhà máy sản xuất bia lên men bằng phương pháp liên tục năng suất 40 triệu lít/năm"

nhằm cung cấp được một lượng bia khá lớn cho thị trường đang ngày càng mở rộng,hạn chế việc nhập khẩu bia đồng thời tiến đến xuất khẩu ra nước ngoài thu ngoại tệcho đất nước

CHƯƠNG I: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1.Sự cần thiết phải đầu tư:

Đà Nẵng hiện nay đã trở thành đô thị loại I của đất nước, nền kinh tế đã cónhững 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 lịch trong nước

và quốc tế, nhu cầu chế biến thực phẩm ngày càng tăng và không ngừng phát triển,nhất là nước giải khát mà quan trọng nhất là bia - một loại nước uống được đôngđảo 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 58% malt đại mạch, 40% gạo và 2% đường saccarozo

1.3.Cơ sở kinh tế kỹ thuật:

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

Về khí hậu: Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Nhiệt độtrung bình khoảng 260C đến 280C, độ ẩm trung bình là 80%, hướng gió chủ đạo làhướng Đông Nam

1.3.1.Hệ thống giao thông vận tải:

Về đường bộ, có quốc lộ 1A nối trung tâm thành phố với các tỉnh khác, đếncác nước láng giềng như Lào, Campuchia Về đường thủy, Đà Nẵng có cảng Tiên

Sa, cảng Sông Hàn, rất thuận tiện khi lưu thông hàng hóa với các tỉnh trong nước vànước ngoài

1.3.2.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

Do khí hậu, đất đai nước ta không trồng được đaị mạch và cây hoa houblonnên hai nguyên liệu này được nhập từ nước ngoài

Nguyên liệu thay thế là gạo được mua từ các tỉnh trong nước như: QuảngNam, Quảng Ngãi, Thừa Thiên Huế, Bình Định, , các vùng nguyên liệu này cókhả năng đáp ứng nhu cầu của nhà máy một cách đầy đủ và kịp thời

1.3.3.Nguồn cung cấp điện:

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia qua máy biến áp riêngcủa nhà máy Ngoài ra nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng dùng trongcác thời điểm cao điểm và phòng khi mất điện

1.3.4 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu:

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

1.3.5.Nguồn cung cấp nước:

Nhà máy lấy nước chủ yếu từ nguồn của nhà máy nước cung cấp cho khucông nghiệp Hòa Khánh

1.3.6.Hệ thống thoát nước:

Nước thải sau khi được xử lý sẽ theo đường ống dẫn đến nơi chứa nước thải

đã xử lý của khu công nghiệp, sau đó được dẫn ra sông

1.3.7.Nguồn tiêu thụ sản phẩm:

Thị trường tiêu thụ trong nước đặc biệt là thị trường miền Trung Bên cạnh

đó, các nước như Indonesia, Malaysia, Philipin là các thị trường có triển vọng lớn

1.3.8.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

1.3.9.Hợp tác hoá:

Hiện nay, có các khu công nghiệp phát triển mạnh của miền Trung như HoàKhánh - Liên Chiểu - Đà Nẵng, khu công nghiệp Điện Ngọc - Điện Bàn - QuảngNam, khu công nghiệp Dung Quất - Bình Sơn - Quảng Ngãi Đây là điều kiện tốtcho sự hợp tác - liên hợp hoá giữa các khu công nghiệp, tạo ra sự đa dạng sản phẩm,rút ngắn thời gian hoàn vốn xây dựng nhà máy, giảm giá thành sản phẩm

1.3.10.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 cũng có thể gia công một số thiết bị

mà nó không ảnh hưởng đến công nghệ

Kết luận: Qua phân tích các điều kiện thực tế như trên cho thấy việc xây

dựng nhà máy bia tại khu công ngiệp Hòa Khánh- Liên Chiểu- Đà Nẵng là cần thiết

và khả thi Với năng suất 40 triệu lít/ năm có thể đáp ứng được nhu cầu của ngườitiêu dùng và góp một phần vào ngân sách nhà nước

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU 2.1.Malt đại mạch :

- Malt đại mạch là hạt đại mạch đã nẩy mầm trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩmnhân tạo xác định để đạt hoạt lực enzim và thành phần dinh dưỡng của hạt ởmức cần thiết

- Trong công nghệ sản xuất bia, malt đại mạch vừa là tác nhân đường hoá vừa

là nguyên liệu đặc trưng để tạo nên sản phẩm

- Yêu cầu của malt đại mạch :

 Phải sạch, có mùi thơm đặc trưng, có vị ngọt, màu vàng sáng đều

 Kích thước hạt malt phải đồng đều

 Khối lượng riêng của malt trong khoảng 520 - 600gam/lít

Hoa houblon là nguyên liệu đứng vị trí thứ hai sau malt đại mạch trong sảnxuất bia Nó truyền cho bia vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, nó làm tăng khảnăng giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Nhà máy sử dụng hoa viên để sản xuất bia vì ưu điểm là dễ bảo quản, chấtlượng tốt

2.2.1.Thành phần hóa học của hoa houblon :

2.2.1.1.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 ngoài tácdụng truyền vị cho bia còn có tác dụng sát trùng Trong các nhựa thì quan trọng hơn

cả là nhựa mềm và chủ yếu nhất là  -axit đắng

2.2.1.2.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 vớiprotein cao phân tử để tạo thành các phức chất không hòa tan Nhờ đó mà loại trừđược 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

2.2.1.3.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 thơm hơn

2.2.2.Bảo quản hoa nâng cao hiệu quả sử dụng :

-Bảo quản ở nhiệt độ thấp (gần 00C)

-Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa

-Kho phải được cách ẩm tốt.

-Có thể ức chế sự hoạt động của vi sinh vật bằng cách xông hơi lưu huỳnh

2.3.Nước:

Trong bia thành phẩm, hàm lượng nước chiếm trung bình khoảng 77 - 90%.Trong nhà máy, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau như là: nấu, chiết,thanh trùng và vệ sinh thiết bị nên lượng nước được sử dụng rất lớn Tuy lượngnước dùng để trực tiếp nấu bia không nhiều nhưng nó ảnh hưởng nhiều đến chấtlượng của bia, do đó nước dùng để nấu bia phải đảm bảo các yêu cầu của nước uốngnhư sau : trong suốt, không màu, có vị dễ chịu, không có mùi vị lạ và không chứa visinh vật gây bệnh, đảm bảo các yêu cầu cho công nghệ bia

Các công đoạn xử lý nước bao gồm: lắng trong và lọc, làm mềm nước, bổsung các thành phần cần thiết cho nước và cải tạo thành phần sinh học của nước

2.4.Nguyên liệu thay thế:

2.4.1.Gạo :

Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo Về khả năng thay thế malt đạimạch dùng trong bia thì gạo là loại ngũ cốc đựợc dùng nhiều hơn cả Nội nhũ củagạo có thể là trắng trong hay trắng đục Hạt trắng trong có hàm lượng protein cao,hạt chắc và cứng hơn Để thay thế malt đại mạch người ta thường chọn hạt gạo có

độ trắng đục là tốt nhất

2.4.2.Đường saccarozo :

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

2.4.2.Các loại hóa chất:

- Dùng axit lactic để điều chỉnh pH

- CaCl2, CaSO4 : bổ sung vào trong quá trình hồ hóa

- Dùng xút để rửa chai, vệ sinh thiết bị

2.5.Nấm men:

Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào Chủng nấm men nhà máy sử dụng là chủng nấm men chìm Nấm men chìm thường lên men ở nhiệt độ từ 7 - 150C, kết thúc quá trình lên men chúng kết lắng xuống đáy thiết bị

Thành phần hoá học của tế bào chứa khoảng 75% nước, protêin 15- 45%, cacbonhiđrat 25- 35%, chất béo 4- 7%, chất vô cơ 8- 9%

Nấm men nhà máy dùng trong sản xuất bia là các chủng thuộc giốngSaccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trườngnước mạch nha, nước đường như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các acidamin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào Sau đó, hàngloạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoácác chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của

nấm men được tiến hành Men bia sẽ chuyển hoá đường thu được từ hạt ngũ cốc vàtạo ra cồn và carbon đioxit (CO2) là 2 sản phẩm chính

3.1.Sơ đồ công nghệ sản xuất bia:

Malt Gạo

Làm sạch Làm sạch

Enzim Nghiền 5% so với lượng gạo Nghiền Enzim Nước Hoà malt Hoà bột Nước

Hơi Đạm hoá Hồ hoá Hơi

Đun sôi Hơi

Hội cháo

Hơi Đường hoá

Nước 78 0 C Lọc và rửa bã Bã hèm

Hoa houblon Houblon hoá Hơi

Đường Tách bã hoa Bã hoa

Lắng trong Cặn

Chất tải lạnh Làm lạnh

Nuôi cấy Men giống Lên men chính C0 2

Sữa men Lên men phụ và tàng trữ bia

Men giống Lọc bia

loại các hạt có kích thước nhỏ quá hoặc lớn quá để lại những hạt có kích thước đồngđều thuận lợi cho quá trình nghiền.

3.2.1.2.Tiến hành:

a Cấu tạo:

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 vít tải đưa đi nghiền Để tách cáctạp chất có kích thước nhỏ, nhẹ cùng với bụi bay lơ lửng lên trên thì sàn rung củagạo và malt có gắn thêm quạt hút để dẫn bụi ra ngoài

3.2.2.Nghiền nguyên liệu:

3.2.2.1.Mục đích nghiền:

Mục đích nghiền là nhằm phá vỡ cấu trúc tế bào của hạt, tạo điều kiện thuậnlợi để khi nấu thu được một dịch đường có nồng độ cao nhất Yêu cầu sau nghiền:

*Malt:

+Vỏ càng nguyên càng tốt Vỏ nguyên sẽ làm tăng tốc độ lọc

+Khi nghiền cần tạo một tỉ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn và bột

*Gạo: phải tiến hành nghiền mịn để trong quá trình nấu các chất tinh bột,protein,… chuyển sang dạng hoà tan nhanh hơn.

2 Máy nghiền búa:

Malt

Trục nghiền

a Cấu tạo:

b Nguyên tắc hoạt động:

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

+Nồi malt:

Cho nước ấm 320C vào trước rồi tiến hành xuống bột hoà malt trong 10 phút,

tỉ lệ malt: nước là 1kg/4,5lít nước; bổ sung enzim Ceremix nhằm tăng cường quátrình đạm hóa Dùng axít lactic để hạ pH của môi trường đến 5,6 rồi tiến hành nângnhiệt độ lên 520C mất khoảng 30 phút, giữ ở nhiệt độ này 20 phút Phải tính sao chokhi nồi cháo gạo đun sôi xong thì quá trình đạm hoá ở nồi malt cũng vừa kết thúc.Bơm cháo gạo sang nồi malt để hội cháo, mất khoảng 10 phút Khi hội cháo xongthì điều chỉnh nhiệt độ chung của toàn khối sao cho đạt 630C, giữ ở 630C trong 25phút để tạo điều kiện cho enzim  -amylaza thuỷ phân tinh bột Sau đó nâng nhiệt

độ của khối dịch lên 730C trong vòng 10 phút và giữ ở nhiệt độ này 25 phút đểenzim ‹amylaza tiếp tục thuỷ phân tinh bột Cuối cùng nâng nhiệt độ của toànkhối nấu lên 780C trong vòng 5 phút rồi sau đó bơm dịch đi lọc

SƠ ĐỒ NÂNG VÀ GIỮ NHIỆT CỦA QUÁ TRÌNH NẤU

o C

Đề tài: Thiết kế nhà máy bia lên men liên tục năng suất 40 triệu lít/năm SVTH: Nguyễn Thị Kiều Diễm - 04 SH Năm 2009

Chú thích:

Cháo gạoCháo maltDịch cháo hỗn hợp

b Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên liệu được đưa vào nồi qua cửa số (14), hơi đưa vào qua cửa (11).Banđầu cánh khuấy số (12) được bật ở tốc độ nhanh sau đó giảm dần tốc độ khi nhiệt độđạt 900C (với nồi gạo) Cánh khuấy được khuấy nhằm tránh hiện tượng vón cục,tránh sít nồi và để nhiệt độ phân bố trong nồi được đều hơn Nước ngưng được tháo

ra ngoài 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 Lọc dịch đường:

3.2.4.1.Mục đích:

Dịch đường hoá bao gồm các chất hoà tan và chất không hoà tan nên cầnphải lọc để tách các chất hoà tan ra khỏi các chất không hoà tan

3.2.4.2.Thiết bị lọc đáy bằng:

3.2.4.3.Tiến hành lọc dịch đường:

Trước hết là lọc khối cháo để thu được dịch đường đầu Dịch đường lọc chảy

từ trên xuống qua lưới lọc Dịch lọc được chảy vào các ống góp và chảy tập trungvào các vòng tròn sau đó chảy vào thùng chứa Trong vòng 15 phút đầu tiên, dịchđường chảy ra còn đục nên bơm hồi lưu về Khi dịch đường đạt được độ trong cầnthiết thì cho qua thiết bị houblon hoá

Sau khi lọc xong thì tiến hành rữa bã bằng nước 78oC

7 Đáy lưới giả

8 Đường nước vệ sinh

9 Đường nước rửa bã

10 Cửa quan sát

11 Lớp cách nhiệt

12 Các ống gom

Quá trình lọc thùng kéo dài khoảng 4 giờ.

3.2.5.Houblon hoá:

3.2.5.1.Mục đích của việc houblon hoá:

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

3.2.5.3.Tiến hành houblon hoá:

a Thiết bị houblon hoá:

b Nguyên tắc hoạt động:

Dịch đường đưa vào nồi houblon từ dưới lên theo đường ống số (5) Hơi từ

lò hơi được đưa vào cửa (6) rồi qua bộ trao đổi nhiệt (8) gồm nhiều ống Sau khidịch đường được truyền nhiệt, dịch sôi lên và phun lên khỏi ống chùm Dịch đượcđun sôi trào lên trên, màn chắn sẽ chẻ ra xung quanh rồi đưa đi xuống, hơi nướcđược thoát ra ngoài qua cửa (1) Nạp hoa vào qua cửa số (7), nước ngưng được tháoqua cửa số (9) Dịch đường sau khi houblon hoá được tháo ra ngoài qua đường ống

số (5) Để vệ sinh thiết bị thì nước vệ sinh được đưa vào nồi qua đường ống số (3)

và (4) Đường được bổ sung vào nồi hoa Tổng thời gian đun sôi là khoảng 2 giờ

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 nước theođường ống số (7) để vệ sinh thiết bị.

3.2.6.3.Thiết bị làm lạnh: thiết bị trao đổi dạng tấm

a.Cấu tạo: (hình trang bên)

3.2.7.Lên men:

3.2.7.1.Lên men chính:

a Mục đích của quá trình lên men chính:

Nhờ tác động của enzim vi sinh vật để chuyển hoá đường thành rượu, CO2 vàcác sản phẩm khác góp phần tạo nên hương vị cho bia

b Các quá trình xảy ra khi lên men chính:

Nước lạnh

Quá trình sinh lý thể hiện ở sự sinh sản và phát triển của tế bào nấm men.Nấm men sinh trưởng mạnh nhất trong thời kỳ đầu của quá trình lên men chính.Đây là giai đoạn để tăng số lượng tế bào đảm bảo cho quá trình lên men bia.

 Quá trình sinh hóa:

Quá trình sinh hoá cơ bản trong lên men chính là sự chuyển các đường lênmen thành rượu và CO2, phần không lên men được chủ yếu là dextrin, protein vàcác chất khoáng Ngoài ra còn tạo các sản phẩm phụ: như glyxerin, axít hữu cơ,rượu bậc cao, este, aldehit

 Quá trình hóa lí: là những biến đổi hoá lý sau:

+ Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm:

+ Sự thay đổi thế oxy hoá khử: thế oxy hoá khử giảm dần

+ Sự hoà tan CO2 và tạo bọt: lượng CO2 sinh ra trong quá trình lên menchính là rất lớn, một phần nhỏ (khoảng 0,2%) hoà tan vào bia, còn phần lớn là thải

ra ngoài dưới dạng bong bóng khí, các bong bóng này nổi lên bề mặt, dính lại vớinhau và tạo thành bọt khí

+ Sự kết màng của các tế bào nấm men: xảy ra vào cuối thời kỳ lên menchính, khi nấm men kết tụ kéo theo các chất lơ lửng trong bia làm bia trong hơn cần

hạ nhiệt độ bia non xuống để nấm men kết lắng tốt hơn

3.2.7.2.Lên men phụ và tàng trữ bia non:

a Mục đích:

Lên men phụ và tàng trữ bia là tiếp tục của quá trình lên men chính nhằmchuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn lại trong bia, bổ sung thêm

CO2 cho bia và hoàn thiện chất lượng bia

b Các quá trình xảy ra khi lên men phụ và tàng trữ bia:

+ Sự hoà tan và liên kết của CO2 trong bia: trong bia non chứa khoảng 0,2%

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

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

+ Sự làm trong bia: bia non còn chứa nhiều tế bào nấm men và các chấthuyền phù khác cho nên còn đục Nhiệt độ lên men phụ thấp hơn nhiệt độ lên menchính nên xảy ra quá trình đông tụ các hợp chất cao phân tử

+ Quá trình ôxy hoá khử và sự hoàn thiện chất lượng của bia: quá trình tàngtrữ còn xảy ra các phản ứng giữa các chất có trong bia làm tăng thêm hàm lượngeste, rượu bâc cao, và giảm đi hàm lượng diaxetyl có trong bia Sau khi tàng trữ vịcủa bia trở nên mềm và dịu hơn

3.2.7.3.Phương pháp lên men:

a.Cơ sở lựa chọn phương pháp lên men:

Có nhiều phương pháp lên men nhưng nhà máy dùng phương pháp lên menliên tục vì chu kỳ lên men được rút ngắn, 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 triểntrong điều kiện ổn định, do đó phát huy được ở mức cao nhất năng lực của chúng

b Nấm men bia: ở đây ta sử dụng nấm men chìm, nhiệt độ lên men chính là 80C vàngừng lên men ở 00C

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 Hệthống này được đặt trong buồng lạnh Quá trình lên men chính và phụ được tiếnhành trong các thùng lên men kín nối với nhau bằng ống chảy chuyền và tạo thànhmột 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 liên tụcđược 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 trong thùng (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 lệ 92:8.Nồng độ nấm men trong thùng lên men đầu tiên là 70 triệu tế bào/1ml Các thùnglên 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 lại trong mỗithùng la 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) rồinhờ bơm (8) chuyển vào thiết bị ly tâm kín (9) để tách bia non ra khỏi bã men Bãmen được đưa vào thùng chứa rồi xử lý, bảo quản và tái sử dụng Còn bia non chảyvào thùng chứa (11) và được bổ sung thêm một lượng bia non không qua ly tâm đểđảm bảo nồng độ của nấm men trong bia non là 12 - 15 triệu tế bào /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 khâunào đó có xảy ra sự cố thì khả năng bị ảnh hưởng cả hệ thống là rất cao Do đó, đểđảm bảo 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

ở lớp trên và lớp dưới bề mặt lọc, sau đó bia trong được thu hồi qua đường ống góp

ở giữa (5) Khi lọc xong ta tiến hành vệ sinh máy lọc, dùng bơm số 9 để bơm bộtlọc ra ngoài đĩa và xả theo đường số (4) hay cửa số (6)

3.2.9.Ổn định bia:

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

CO2 trong bia thì sau khi lọc, bia được giữ trong thùng chứa ở nhiệt độ 0,5-10C dưới

áp suất của CO2 là 0,5at và thời gian tối thiểu là 4 giờ Hàm lượng CO2 trong biathành phẩm phải đạt ít nhất là 0,3% khối lượng; chưa đạt phải bổ sung CO2 cho bia

kích thước, độ sạch Trước khi rót, chai được rửa và sát trùng kỹ bằng nước nóng

650C và dung dịch NaOH 2% có bổ sung stabilon để làm bóng chai, sau đó chaiđược 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 qua máy chiết sẽ qua máyđóng nắp

3.2.1.2.Hoàn thiện:

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

4.1.Chọn các số liệu ban đầu:

- Độ bia của sản phẩm: 10,50

- Tỉ lệ nguyên liệu dùng:

+ Malt đại mạch : 58%

+ Gạo : 40%

+ Đường saccarozo : 2%

- Năng suất của nhà máy : 40 triệu lít/năm

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

+Độ ẩm của malt : 4%

+Độ ẩm của gạo : 11,5%

+Độ ẩm của đường : 0,07%

+Độ chiết của malt : 81%

+Độ chiết của gạo : 85%

+Tạp chất trong đường: 2%

Bảng 4.1: Bảng thể hiện tỉ lệ hao hụt qua từng công đoạn (phụ lục) Mức haohụt trong quá trình làm sạch, nghiền, nấu, lọc, lắng trong, tính theo phần trăm chấtkhô của nguyên liệu trước đó Còn hao hụt trong các quá trình làm lạnh, lên men,lọc bia, chiết rót và thanh trùng được tính theo phần trăm thể tích trước đó Lượnghoa houblon sử dụng: 2g/lit dịch đường đem đun sôi

4.2.Tính cân bằng sản phẩm:

4.2.1.Chọn số mẻ nấu trong một ngày:

Theo quy trình nấu và sơ đồ nấu đã chọn ở mục (3.2.3.3), thời gian trungbình để thực hiện một mẻ nấu là 135 phút, chọn số mẻ nấu trong một ngày là 10 mẻ

Nhà máy làm việc 12 tháng trong một năm, nghĩ các ngày lễ theo quy địnhcủa nhà nước, tết và chủ nhật, nếu ngày lễ đúng vào ngày chủ nhật thì nghỉ bù vàongày sau Phân xưởng nấu, chiết làm việc 3 ca trong một ngày Riêng đối với phânxưởng lên men, do đặc thù của công nghệ nên làm việc liên tục Các thiết bị có thểđược vệ sinh vào ngày chủ nhật

4.2.2.Biểu đồ sản xuất của nhà máy:

Bảng 4.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy

C Cả năm

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

4.2.3.1.Lượng chất khô trong nguyên liệu:

- Nguyên liệu: + Malt: 55,12 100 57, 42

100 4

x



 (kg) + Gạo:

35 x   (kg)

- Nguyên liệu: + Malt: 56 , 84

4 100

100 57 , 54





x

(kg) + Gạo: 39 , 21

5 , 11 100

100 7 , 34

100

85 7 ,

Tổng lượng chất khô chuyển vào dịch đường sau nấu: 44,2 + 29,5 = 73,7 (kg)

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

49 , 71 100

3 100 7 ,

4.2.3.6.Thể tích của dịch đường khi đun sôi :

Nồng độ chất khô của dịch đương sau khi lắng trong và làm lạnh là 10,5%, trong quá trình houblon hoá có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịch đường tăng khoảng 1-1,5% [2, tr341], ta chọn 1%, còn quá trình làm lạnh, nồng độ của dịch đường tăng khoảng 0,4-1,2% [3, tr81] ta chọn 0,5%, do đó cần phải khống chế nồng độ dịch đường trước khi houblon hoá là: 10,5-1-0,5=9% Khối lượng riêng của dịch đường 9% ở 20ºC là: 1033,65 (kg/m³) [1 , tr64]

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

9

100 ) 100

2 100 999 , 1 49 , 71

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

0 , 78953

65 , 1033

1 , 816

10 43 , 1043 53 , 789

2 100 ) 100

2 100 999 , 1 49 , 71

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

Lượng đường còn lại sau houblon là: 719 , 8

1 9

100 98 , 71





x

(kg)Khối lượng riêng dịch đường 10% ở 200C là :1039,98 kg/m³ [1, tr 58]Thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 1000C: 1039719,,988



 6 6 10 77 , 1000

10 43 , 1043

721,63 (lít)

Lượng chất khô còn lại sau quá trình lắng trong: 71 , 3

100

1 100 98 ,

4.2.3.9.Khối lượng của dịch đường sau lắng trong:

679 , 05 ( )

5 , 10

100 3 , 71

kg





4.2.3.10.Thể tích của dịch đường sau lắng trong:

Sau lắng trong, nồng độ dịch đường là 10,5%

Khối lượng riêng của dịch đường 10,5% ở 200C là 1042,05 kg/m³ [1, tr 58]

Thể tích của dịch đường sau lắng trong ở 200C là : 

05 , 1042

05 , 679

651,6 (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 riêng củanước theo nhiệt độ

Thể tích riêng của nước ở 200C là :1000,7710-6 m³/kg [1, tr12]

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

Như vậy thể tích của dịch đường sau lắng trong :

674 , 52

10 77 , 1000

10 90 , 1035 6

, 651

2 100 23 ,

4.2.3.17.Lượng bia sau thanh trùng:

625 , 45

100

2 100 21 ,

4.2.3.18.Lượng bã nguyên liệu :

Thông thường cứ 100 kg malt, sau khi nấu và lọc thu được khoảng 130 -150

kg bã ướt có chứa 70 -80% hàm lượng nước [2; tr205], 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 ẩm75% Lượng nguyên liệu sau khi nghiền: 56,84 + 39,21 = 96,05 (kg)

Lượng bã ướt thu hồi được: 115,26

100

120 05 , 96

4.2.3.20.Lượng bã hoa houblon :

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

) 80 100 ( 100

100 60 65 , 1





x

x x

(kg)

4.2.3.21.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 Vậylượng cặn thu được là : 823,19 x 0,05 = 41,16 (g)

4.2.3.22.Lượng men giống đặc cần dùng:

Men giống được đưa vào lên men với tỷ lệ khoảng 0,5 – 1% lít/hl [2, tr245]

do đó ta chọn 1lít men giống đặc độ ẩm 80% cho 100 lít dịch lên men Do đó lượng

men giống cần dùng là : 6 , 71

100

1 15 , 671





(lít)

4.2.3.23.Lượng CO 2 thu được :

Độ lên men biểu kiến đối với bia vàng từ 60% đến 65% [4, tr61], độ lên menthực luôn 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 , 354

100

58

x 3 , 71

Lượng CO2 sinh ra : 21 , 28

342

176 354 , 41

Vậy lượng CO2 tự do thu hồi được : 21,28 - 2,502 = 18,78 (kg)

4.2.3.24.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 mục

đích khác Lượng men thu hồi để làm giống: 6 , 2545

2 100

2 45 , 625







(lít)

4.2.4.Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày :

Như đã tính ở phần (4.2.3.17), từ 100 kg nguyên liệu ban đầu sản xuất được45

,

625 lít bia thành phẩm Như vậy, với năng suất 40 triệu lít/năm thì lượng

nguyên liệu cần dùng cho một năm là: 6 395 395 , 32

45 , 625

100 10





(kg)

-Gạo: 8 387 , 4

100

51 , 968 20 40

lít





4.2.4.7.Lượng dịch lên men:

140 730 , 15

100

51 , 968 20 15 , 671



x

(kg)

4.2.4.17.Lượng men giống :

1406 , 99

100

51 , 968 20 71 , 6

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

Lượng vỏ chai cần dùng trong một ngày là: 262 295

5 , 0

55 , 147 131

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: 262 295  30  7 868 850 (chai) Lượng chai cần sử dụng trong 1 chu kỳ đã tính đến hao hụt là:

850 868

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

Lượng nhãn cần dùng cho một năm: 82 400 000

100 5 , 0

) 3 100 ( 10

4.2.5.3.Lượng nắp đậy:

Lượng hao hụt nắp khoảng 3%/năm

Lượng nắp cần dùng cho một năm: 82 400 000

100 5 , 0

103 10

Lượng nắp cần dùng cho một ngày: 

305

000 400 82

270.164 (nắp)

4.2.5.4.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: 262.295 chai

Vậy, số két cần trong 1 ngày là: 131 115

20

295 262

Lượng két hao hụt là 2% /vòng quay

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

131.115 x 30 x 1,02 = 4.012.119 (két)Bảng 4.3: Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất (phụ lục)

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

86 , 0



 , 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: 12.040,12 kg/ngày

-Chọn máy nghiền BM có 2 cặp trục với các đặc tính sau: [6, tr90] -Kích thước trục nghiền DL : 0,30,6

-Năng suất một cặp trục : 36 tấn/ngày

-Công suất tối đa trên cặp trục : 10 kW

-Kích thước :17005001600 (mm)

-Số lượng = 0 , 33

36

04 , 12

 <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: 8.303,53 kg/ngày = 0,35 tấn/h

Chọn máy nghiền búa mã hiệu: MM-03 [6, tr92]

-Năng suất : 0,2- 0,75 (tấn/h)

-Số vòng quay của rôto : 3000 vòng/phút

-Vận tốc vòng của búa : 47 m/s

-Công suất cần thiết của rôto : 7 kW

-Kích thước của máy :10010001100 mm

-Số lượng = 0 , 47

75 , 0

35 , 0

2 2



Chọn H =1,3D và d = D/8, ta được:

V =

12288

5116

h 0

5.1.3.1.Bunke chưá malt: Hình 5.2: Bunke

Theo bảng 4.3, lượng malt/mẻ sau khi làm sạch là: 1.204,012 (kg) Khối lượng riêng của malt: =560 kg/m3 [6, tr32]

Đổi ra thể tích: Vm= 2 , 15

560

012 , 204 1

 (m3)

Từ ()  0,325D3+ 0,042D3tg =

9 , 0

15 , 2

 D= 1,3Đường kính bunke chứa malt sau nghiền: D = 1,3 (m)

Đường kính ống tháo liệu: d 

8

D

17 , 0 8

3 , 1

Chọn chiều cao ống tháo liệu: h0 = 0,2 (m)

Chiều cao thân bunke H=1,3D=1,3x1,3= 1,69 (m)

tg



=0,98 (m)Chiều cao của bunke chứa: H + h + h0 = 1,69 + 0,98 + 0,2 = 2,87 (m)

Số lượng 2 cái: 1để chứa malt trước nghiền, 1để 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: 830,35 (kg)Khối lượng riêng của gạo:=680 kg/m3 [6, tr32]Đổi ra thể tích: Vn =

680

35 , 830

8 

D

= 0,13(m)Chọn chiều cao ống tháo liệu: h0 = 0,1 (m)

Chiều cao thân bunke : H = 1,3D = 1,3 x 1,0= 1,3 (m)