Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp hiện đại với năng suất 60 triệu lít bianăm

Thiết kế nhà máy bia lên men bằng phương pháp hiện đại với năng suất 60 triệu lít bianăm

MỞ ĐẦU

Bia là một loại nước giải khát phổ biến, là một loại nước uống có độ rượu nhẹ,

có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dễ chịu của hoa houblon Nếu sử dụng đúng mức,bia sẽ giúp cho con người thấy thoải mái, dễ chịu và tăng sức lực cho cơ thể Bia đượcsản xuất từ các loại nguyên liệu chính là nước, malt, hoa houblon Ngoài ra, để làmtăng hiệu quả kinh tế và làm phong phú thêm hương vị, các nhà máy còn sử dụng thêmmột số nguyên liệu khác để thay thế một phần malt đại mạch như: gạo, ngô, lúa mì đểsản xuất bia

Ở nước ta, ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp sảnxuất bia nói riêng đang phát triển không ngừng và tạo sự cạnh tranh lớn trong xã hội.Hiện nay, có nhiều loại bia và mỗi loại bia được đặc trưng bởi mùi vị, màu sắc, độrượu khác nhau vì quá trình sản xuất bia là phức tạp và dao động một cách đáng kểgiữa các nhà sản xuất, tuy nhiên trong suốt quá trình hình thành và phát triển, quy trìnhcông nghệ sản xuất bia vẫn luôn giữ được các nét đặc trưng riêng của mình

Với nhu cầu của thị trường về loại nước giải khát này đang rất cao, cả thịtrường trong nước và quốc tế Vì vậy, nước ta cần sản xuất được một loại bia có chấtlượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, thúc đẩy cạnh tranh và hướng tới xuất khẩu.Việc xây dựng thêm các nhà máy bia trong thời gian này là rất hợp lí và cần thiết

Với mục đích trên, tôi được phân công đề tài: “ Thiết kế nhà máy bia lên men

bằng phương pháp hiện đại với năng suất 60 triệu lít bia/năm”

Chương 1

LẬP LUẬN KINH TẾ -KỸ THUẬT

Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu, hệ thống giao thông vận tải và các điềukiện khác, tôi quyết định xây dựng nhà máy bia tại khu kinh tế Lao Bảo, nằm tại thịtrấn Lao Bảo, huyện Hướng Hoá, tỉnh Quảng Trị

1.1 Đặc điểm tự nhiên:

Việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch chung vàđảm bảo sự phát triển chung về kinh tế của địa phương, phải gần nguồn nguyên liệu đểgiảm giá thành vận chuyển, giảm hao hụt nguyên liệu, từ đó giảm giá thành sản phẩm

Nhà máy phải đặt gần nguồn cung cấp năng lượng như điện, hơi, nước, gần trụcđường chính để đảm bảo sự hoạt động bình thường và chú ý đến nguồn nhân lực địaphương Từ đó nhà máy được thiết kế xây dựng nằm trong khu công nghiệp Lao Bảonằm tại thị trấn Lao Bảo, nằm cách cửa khẩu Lao Bảo 1 km, cách thành phố Đông Hà80km, có sông SêPhôn chảy qua 3 nước Việt Nam, Thái Lan, Lào Rất thuận lợi chogiao thông, vận chuyển vật tư- hàng hoá, cũng như xuất- nhập khẩu hàng hoá

Khu công nghiệp Lao Bảo được xây dựng trên nền kết cấu địa chất ổn định, độcao sàn nền bình quân 13m, đảm bảo tránh mọi nguy cơ lũ lụt Bởi vậy, khu côngnghiệp Lao Bảo là địa điểm lý tưởng để xây dựng các nhà máy sản xuất công nghiệp,các công trình cao tầng

1.2 Nguyên liệu:

Nguyên liệu dùng để sản xuất bia tại nhà máy là malt đại mạch, ngô, hoahoublon Do điều kiện khí hậu ở nước ta không thích hợp với việc trồng đại mạch vàhoa houblon nên hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài

Ngô là nguyên liệu sẵn có tại địa phương cũng như ở các tỉnh lân cận do vậyviệc thu mua rất đơn giản, dễ dàng Việc sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô mang lạilợi ích kinh tế lớn trong việc thu mua nguyên liệu của địa phương, cũng như vậnchuyển và hạ giá thành sản phẩm

1.3 Nguồn cung cấp điện:

Điện dùng trong nhà máy với nhiều mục đích: cho các thiết bị hoạt động, chiếusáng trong sản xuất và dùng trong sinh hoạt

Đồng thời nhà máy cũng cần lắp thêm một máy phát điện dự phòng để đảm bảosản xuất liên tục khi có sự cố mất điện

1.4 Nguồn cung cấp hơi:

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhàmáy Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO

1.5 Nguồn cung cấp nước:

Nước được sử dụng trong nhà máy rất lớn, với nhiều mục đích khác nhau.Nguồn nước được lấy từ hệ thống nước ngầm, nguồn nước máy thành phố Nước trướckhi đưa vào sử dụng phải được xử lý đạt các yêu cầu để sản xuất

1.6 Thoát nước:

Nước thải trong các phân xưởng chảy ra sẽ được qua hệ thống xử lý nước thảicủa nhà máy trước khi thải ra đường cống nước thải chung của khu kinh tế

1.7 Hệ thống giao thông vận tải:

Hệ thống giao thông ở khu công nghiệp Lao Bảo gồm giao thông đối nội, đốingoại Có cửa khẩu thuận tiện cho việc xuất khẩu sản phẩm Nằm gần đường mòn HồChí Minh và quốc lộ 1A, có nhu cầu để vận chuyển hàng hoá đi tiêu thụ

Để đáp ứng kịp thời nhu cầu xuất sản phẩm và nhập nguyên liệu thì nhà máyphải có số lượng ôtô nhất định

1.8 Hợp tác hoá:

Trong sản xuất bia có một lượng lớn phế phẩm giàu chất dinh dưỡng như bãmalt, men bia Bã malt là nguồn nguyên liệu rất tốt để sản xuất thức ăn gia súc, có giátrị đối với nông nghiệp Men bia rất giàu chất dinh dưỡng, làm thức ăn cho gia súc.Các sản phẩm cặn lắng, bã hoa còn là nguyên liệu làm phân bón tốt

1.9 Nguồn nhân lực:

Công nhân được chọn trong địa bàn tỉnh để tận dụng nguồn nhân lực địaphương do đó giảm đầu tư nhà ở, sinh hoạt công nhân

Đối với đội ngũ lãnh đạo nhà máy, tỉnh đáp ứng đầy đủ các kỹ sư, cử nhân tốtnghiệp từ các trường đại học trong cả nước Đặc biệt Huế, Đà Nẵng, Quảng Trị có đủkiến thức, năng lực nghiệp vụ để lãnh đạo và điều hành nhà máy tốt.

Kết luận: từ những phân tích thực tế trên, việc xây dựng nhà máy bia tại khu

kinh tế Lao Bảo, thuộc tĩnh Quảng Trị là hoàn toàn hợp lý Với năng suất 60 triệu lít/năm có thể đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Việc xây dựng nhà máy phù hợp với yêu cầu thực tế hiện nay.

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu sản phẩm:

Theo các tài liệu cổ, loài người đã biết uống bia từ thiên niên kỷ thứ 5 trướccông nguyên (TCN) và những người cổ ở khu vực Iran ngày nay là những người đầutiên biết đến loại đồ uống phổ biến này Sau khi được phát minh, bia trở nên thiết yếuvới tất cả các nền văn minh trồng ngũ cốc ở thế giới phương Tây, đặc biệt là Ai Cập vàLưỡng Hà

Trong quá khứ, dù bia được sản xuất qua nhiều thế kỷ nhưng công thức chỉ baogồm nước, lúa mạch và hoa bia Mãi đến năm 1857, Louis Pasteur mới phát minh ravai trò của men bia trong quá trình lên men giúp cho các nhà sản xuất bia kiểm soátnồng độ cồn, ngăn chặn vị chua của bia

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại bia khác nhau Sự khác nhau chủ yếu

là do tỉ lệ khác nhau của nguyên liệu đem nấu Tỉ lệ nguyên liệu đem nấu bia khácnhau, tạo ra nhiều loại bia, rất phong phú Đồng thời giảm chi phí sản xuất khi sử dụngnguyên liệu phụ

Sản phẩm của nhà máy được sản xuất từ những nguyên vật liệu chính như malt,hoa houblon có chất lượng cao của các hãng cung cấp hàng đầu thế giới Bên cạnh đó,nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là ngô, nguyên liệu rất phổ biến trong nước,nhằm tạo ra loại bia có hương vị mới, giá thành thấp, có thể đáp ứng nhu cầu của hầuhết người tiêu dùng

Phương pháp sản xuất bia là phương pháp lên men hiện đại, với phương phápnày sẽ giảm bớt tổn thất, chi phí cho quá trình sản suất và thời gian lên men cũng đượcrút ngắn

Hình 2.1: malt đại mạch [16]

Dùng malt đại mạch trong sản xuất bia có 2 mục đích chính vừa là nguyên liệuvừa là tác nhân đường hoá vì nó cho một tỉ lệ enzym cân đối thích hợp cho công nghệsản xuất bia, ngoài ra vỏ malt đại mạch dai nên nghiền ít nát và tạo lớp trợ lọc rất xốp

2.2.1.2 Thành phần hoá học:

- Độ ẩm của malt không quá 6%

- Thời gian đường hoá: từ 10÷20 phút/70 oC

- Chất hoà tan: trung bình 65÷82 % chất khô

- Cường độ màu: lấy màu chuẩn cho malt vàng là màu của 0,3÷0,16 mg iod/1lít

H2O

- Độ acid: pH của dịch đường = 5,5÷6,5

Bảng 2.1: Các thành phần chính của malt khô: [1- 30

Trong thành phần hoá học của malt, quan trọng nhất là hàm lượng tinh bột.Hàm lượng tinh bột càng cao càng tốt nhưng hàm lượng protêin phải nằm trong giớihạn cho phép từ 9÷12% Nếu hàm lượng protein cao thì bia dễ bị đục, khó bảo quản,nếu thấp hơn thì bia sẽ kém bọt và có hương vị kém đậm đà

2.2.2 Hoa houblon:

2.2.2.1 Vai trò của hoa houblon:

Hình 2.2: Hoa houblon [17]

Hoa houblon là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia bởi vì:

- Hoa houblon truyền mùi thơm và vị đắng cho bia

- Tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt cho bia

- Tăng khả năng sát trùng cho bia vì vậy làm tăng độ bền cho bia

Có nhiều dạng hoa houblon dùng cho sản xuất bia như: hoa nguyên cánh, hoaviên, cao hoa, dung dịch đồng phân nhưng tại nhà máy chỉ sử dụng cao hoa và hoanguyên cánh

2.2.2.2 Thành phần hoá học của hoa houblon:

Thành phần hoá học của hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau, nhưng cácchất có giá trị trong công nghệ sản xuất bia là nhựa hoa houblon, các tanin và tinh dầu.Ngoài ra trong hoa còn chứa một số các chất khác như: protein, mỡ, sáp, các tạp chấtphi protein

Bảng 2.2: Thành phần hoá học của hoa houblon 3- 33

2.2.2.3 Biện pháp bảo quản hoa:

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

- Ngăn chặn sự xâm nhập của không khí vào hoa bằng cách bảo quản trong thùngkín hoặc trong môi trường khí trơ.

- Bảo quản ở nhiệt độ thấp, gần 0 0C vì ở nhiệt độ thấp có tác dụng kiềm chế cácquá trình hoá học, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật

2.2.3 Nước:

2.2.3.1 Vai trò trong công nghệ sản xuất bia:

Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm trung bình khoảng 90% Nước làmột trong những nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia Nước có ảnh hưởng lớn đếntiến trình công nghệ và chất lượng sản phẩm

2.2.3 Yêu cầu chất lượng:

Nước nấu bia phải trong suốt, không màu, vị dễ chịu, không có mùi vị lạ vàkhông chứa các vi sinh vật gây bệnh

Độ cứng trung bình 5- 6mg đương lượng/ lít, có pH= 6,8- 7,3, độ oxy hóakhông vượt quá 1- 2mg/ lít, hàm lượng cặn khô không vượt quá 600mg/ lít Hàmlượng các kim loại:

- Nitrat không quá 35 mg/ l

- Sunphat 60- 80 mg/ l và không vượt quá 250 mg/ l

Trong nước nấu bia không được có xianit, Hg, Ba, Cr, NH3, photphat, nitrit

2.2.4 Nguyên liệu thay thế:

2.2.4.1 Vai trò:

Trong sản xuất bia, để giảm giá thành sản phẩm người ta có thể thay thế mộtphần malt đại mạch bằng các loại nguyên liệu khác Nguyên liệu này có thể dạng hạthay dạng đường

Tại nhà máy, nguyên liệu thay thế được dùng là ngô với tỷ lệ 35% so với tổnglượng nguyên liệu

Ngô có các loại hạt như: ngô răng ngựa, ngô đá và ngô bột Hạt ngô có màuvàng, trắng, đỏ hoặc hồng Trong công nghệ sản xuất bia, ngô dùng để thay malt đại

mạch chủ yếu là loại trắng đục (hàm lượng tinh bột cao, protein thấp), đã tách phôi,được sử dụng dưới dạng đã nghiền nhỏ.

Ngô được thu mua ở những vùng lân cận, và đã được tách phôi

2.2.4.2 Thành phần của hạt ngô:

- Hạt ngô bao gồm các thành phần sau:

+ lớp vỏ quả: 5÷7% khối lượng hạt

+ lớp vỏ hạt: 2% khối lượng hạt

+ lớp alơron: 6÷8% khối lượng hạt

+ phôi: 10÷11% khối lượng hạt

+ nội nhũ: 75% khối lượng hạt

Trong thành phần của phôi có 33÷45% chất béo, 20% protein, 75% đường vàtro, 4% xenluloza, gần 5% tinh bột

Trong thành phần của nội nhũ có 77÷84% tinh bột, 7÷11% protein, 1% chấtbéo, 0,3÷0,8% tro, 1% đường, 0,5% xelluloza

2.2.4.3 Những yêu cầu cơ bản của ngô dùng để nấu bia:

- Có màu trắng đục, kích thước hạt đồng đều

- Hạt ngô sạch, được tách phôi hoàn toàn

- Trước khi nấu phải được nghiền mịn

2.3 Chất hỗ trợ kĩ thuật:

2.3.1 Chế phẩm enzym Termamyl:

Công dụng: Chế phẩm enzym này có bản chất là α-amylaza, dùng để bổ sungvào nồi ngô hỗ trợ cho quá trình thủy phân tinh bột tạo ra sản phẩm là glucose vàdextrin Nhờ quá trình phân cắt này mà độ nhớt của dịch cháo nhanh chóng giảmxuống

Là chế phẩm lấy từ vi khuẩn Baccillus licheniformis.

Màu sắc: từ màu sáng cho đến nâu tối

Hoạt độ: 120 KNU-T/g

Độ nhớt:1÷25 cPs

Tỉ trọng: 1,26 g/ml

pH ở 25 oC là 5,5÷7

2.3.2 Nấm men bia:

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.

Khi sử dụng men chìm, một phần nấm men bị yếu và nó kết tủa kém cho nên cóthể làm cho bia có mùi men Do đó phải thường xuyên thay men Tuy nhiên men chìm

2.3.3 Các chất hỗ trợ kĩ thuật khác:

- Axit lactic, H2SO4 điều chỉnh pH cho khối cháo

- CaCl2, ZnCl2: cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men hoạt động

- Chất màu caramen: dùng để điều chỉnh màu

2.4 Các quá trình sinh hoá quan trọng:

Trong công nghệ sản xuất bia có nhiều quá trình sinh hoá xảy ra, nhưng quan trọng nhất là các quá trình xảy ra ở công đoạn nấu và lên men bia

2.4.1 Các quá trình xảy ra khi nấu:

Các quá trình xảy ra trong khi nấu được chia làm 2 nhóm là: quá trình enzym vàquá trình phi enzym

a) Quá trình enzym:

Sự thuỷ phân tinh bột:

Tinh bột dưới tác dụng của hệ enzym amylaza sẽ bị thuỷ phân thành đường vàcác dextrin với phân tử lượng khác nhau Đường có ý nghĩa lớn với quá trình lên men

còn các dextrin tuy không lên men được nhưng nó góp phần quan trọng vào việc hoànthiện vị của bia.

Sự thuỷ phân protein:

Dưới tác dụng của enzym proteaza thì protein bị thủy phân thành các axit amin

và các sản phẩm có phân tử lượng lớn hơn như peptit, peptone, polypeptit Các sảnphẩm thấp phân tử của quá trình thuỷ phân như axit amin và peptit là nguồn dinhdưỡng nitơ cho nấm men, còn pha có phân tử lượng trung bình như pepton vàpolipeptit tạo vị đậm đà, tham gia vào quá trình tạo và giữ bọt cho bia Tuy nhiên nếuhàm lượng của chúng quá cao sẽ làm cho bia dễ bị đục và khó bảo quản

Sự thuỷ phân fitin:

Dưới tác dụng của hệ enzym fitaza xảy ra sự thuỷ phân fitin tạo thành axitphosphoric và các sản phẩm khác Axit phosphoric là nguồn dinh dưỡng cung cấp chonấm men và đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trường đệm thích hợp cho cácenzym hoạt động

Sự thuỷ phân hemixenluloza và một số các chất khác:

Dưới tác động của enzym xitaza dẫn đến sự thuỷ phân hemixenluloza và một sốchất khác của nguyên liệu để tạo thành glucose, xilose, arabinose Sự thuỷ phân nàymang 2 ý nghĩa là vừa bổ sung chất hoà tan cho dịch đường, vừa phá bỏ hàng ràochắn, tạo điều kiện thuận lợi cho các enzym khác dễ dàng tác động

b) Quá trình phi enzym:

Sự kết lắng và biến tính của protein:

Dưới tác động của nhiệt độ cao, một phần protein bị biến tính và đông tụ Đây

là yếu tố có lợi cho công nghệ sản xuất bia vì sẽ loại được những protein dễ bị biếntính ra khỏi dịch đường làm tăng độ bền keo của bia tức là giảm được khả năng gây đục

Sự tạo thành melanoid:

Đây là một phản ứng đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuất bia Tuyphản ứng này gây ra hao tổn axít amin và đường khử nhưng với một lượng melanoidvừa phải lại góp phần nâng cao giá trị cảm quan cho sản phẩm sau này Quá trình tạothành melanoid đã xảy ra một cách mạnh mẽ ở giai đoạn sấy malt, đến giai đoạnđường hoá, điều kiện về nhiệt độ và các yếu tố khác chưa tối ưu cho quá trình trên

Ngoài ra trong quá trình nấu còn xảy ra phản ứng giữa các muối của nước vàphotphat có trong khối cháo, xảy ra sự hoà tan các thành phần dễ hoà tan của malt vàodung dịch.

2.4.2 Các quá trình xảy ra khi lên men:

2.4.2.1 Lên men chính:

Quá trình sinh lý:

Thể hiện sự sinh sản của nấm men, nấm men sinh trưởng mạnh trong thời kỳđầu của quá trình lên men chính Lúc đó xảy ra đồng thời sự sinh sản của nấm men và

sự lên men Trong điều kiện lên men bình thường thì sự sinh sản của nấm men kết thúc

xa trước khi lên men chính kết thúc xong

Quá trình sinh hóa:

Là sự chuyển hóa các chất nhờ tác động của enzym trong tế bào nấm men Cơbản là sự chuyển hóa thành rượu và CO2

Trong quá trình lên men, nấm men thông qua con đường trao đổi chất và nănglượng trong các điều kiện kỹ thuật thích hợp để chuyển các gluxit phân tử lượng thấp(các đường, dextrin ) thành rượu, CO2 theo sơ đồ phản ứng: [5- 230]

C6H12O6 C2H5OH + CO2 + H2O + Q

Đồng thời có các quá trình sinh hoá xảy ra do sự xúc tác sinh học của cácenzym được hình thành trong quá trình lên men, một số phản ứng phụ cũng hình thànhnhư các axit hữu cơ, các este, các rượu bậc cao, andehyt, glyxerin

Quá trình hóa lý:

+ Sự thay đổi độ chua và năng lực đệm

+ Sự thay đổi thế oxy hóa khử và cường độ màu

+ Sự hòa tan CO2 và tạo bọt

Chương 3 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia:

Malt Ngô

Làm sạch Làm sạch Nghiền 10% malt lót Nghiền Nước ấm Hoà Hoà bột Nước ấm Chế phẩm E Hơi Đạm hoá Hồ hoá và nấu chín Hơi

Hội cháo Hơi Đường hóa

Nước Lọc dịch đường và rửa bã Bã

Hoa houblon Houblon hoá

Hơi

Tách bã hoa Bã hoa Chất tải lạnh Lắng trong và làm lạnh Cặn và bã hoa Nấm men Nuôi cấy Men giống Lên men chính CO2

Sữa men

Hoạt hoá Xử lý Lên men phụ và tàng trữ Xử lí Lọc bia Cặn Bia trong Nạp bình Ổn định bia

Chai tiêu chuẩn Chiết chai và đóng nắp

Nắp Thanh trùng

Thành phẩm

3.2 Thuyết minh dây chuyền:

Malt từ xilo chứa cho qua máy sàng tự động để làm sạch bụi, loại hạt lép, mầm,

rễ malt còn sót lại trong nguyên liệu cũng như loại bỏ các tạp chất nặng Sau đó để loại

bỏ các tạp chất kim loại, malt được đưa qua hệ thống nam châm

Ngô trước khi sử dụng cũng được làm sạch bụi, kim loại, sâu mọt

3.2.3 Nghiền nguyên liệu:

3.2.3.1 Mục đích nghiền:

Nghiền nhỏ nguyên liệu nhằm phá vở cấu trúc của hạt để tăng bề mặt tiếp xúcvới nước, làm cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ dễ hơn, thúcđẩy quá trình đường hoá và các quá trình thuỷ phân khác nhanh và triệt để hơn

3.2.3.2 Cách tiến hành:

Có ba phương pháp nghiền malt là

nghiền khô, nghiền ẩm và nghiền ướt Chọn

nghiền khô cho cả malt và ngô vì phương pháp

này đơn giản, dễ thực hiện

- Malt đại mạch: sử dụng máy nghiền 2 cặp

trục để nghiền malt

Hình 3.1 Thiết bị nghiền malt 2 đôi trục [5-160]

1 Trục cấp liệu

2 Malt vào

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

Nguyên lý hoạt động: Malt từ trục cấp liệu xuống đôi trục nghiền 3 Thành phần

hỗn hợp sau khi nghiền lần 1 gồm: vỏ 30%, tấm thô 50%, bột mịn 20% Phần bột mịn lọt qua lỗ sàng 5 đi ra ngoài theo 9 Tách bột ra khỏi vỏ khi qua đôi trục thứ hai 4 Sau khi nghiền hai lần, thành phần bột nghiền như sau: vỏ 20%, tấm 50%, bột mịn

- Ngô: cần tiến hành nghiền nhỏ để trong quá

trình nấu các chất tinh bột, protein,… chuyển sang

dạng hòa tan nhanh hơn

Nghiền ngô bằng thiết bị nghiền búa

1 Phễu chứa nguyên liệu

2 Trục phân phối nguyên liệu

Mục đích của quá trình nấu là chuyển các chất có trong malt và nguyên liệu thay thế

từ trạng thái không hoà tan sang trạng thái hoà tan nhờ tác động của enzym thuỷ phân

5

Hoi chao Noi malt Noi ngo

5 25 10

15 20 5 5

20 30

Hình 3.3 Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của quá trình nấu

- Nồi ngô:

Tỷ lệ phối trộn ngô : nước nấu = 1kg : 5lít

Bột ngô đã nghiền mịn cùng với 10% bột malt lót (so với tổng lượng ngô cầndùng cho một mẻ nấu) được đem phối trộn với nước ở 52oC trong nồi phối trộn cócánh khuấy trong 5 phút Nhiệt độ chung của khối nấu sẽ hạ xuống khoảng 50oC Bổ

sung axit lactic để hạ pH xuống còn 5,6 Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu lên 67oCtrong 20 phút và bổ sung chế phẩm enzym Termamy, giữ ở 67oC trong 20 phút để hồhóa dịch bột Sau đó nâng khối nấu lên nhiệt độ sôi trong 30 phút và giữ sôi trong 20phút

- Nồi malt:

Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu : nước nấu = 1kg : 4,5lít

Khi nồi ngô chuẩn bị nâng nhiệt để đun sôi thì tại nồi đường hóa cũng chonước có nhiệt độ 52oC vào trước rồi tiến hành xuống bột hòa malt trong 5 phút Dùng

axit lactic để hạ pH của khối nấu xuống 5,6 rồi sau đó tiến hành nâng nhiệt lên 55oC vàgiữ 20 phút để thực hiện quá trình đạm hóa.

Phải tính toán để khi nồi ngô kết thúc quá trình đun sôi thì nồi malt cũng đạmhóa xong Sau đó bơm cháo từ nồi ngô sang nồi malt Sau khi hội cháo xong thì nhiệt

độ chung của toàn khối nấu phải đạt 65oC, giữ 30 phút để tạo điều kiện cho enzim amylaza thuỷ phân tinh bột Sản phẩm chủ yếu của quá trình này là maltoza và một ítdextrin Tiếp tục nâng nhiệt độ của khối nấu lên 75oC trong 10 phút và giữ 25 phút đểenzim -amylaza thủy phân tinh bột Sản phẩm chủ yếu của quá trình này là dextrin vàmột ít maltoza Cuối cùng nâng nhiệt của toàn khối nấu lên 78oC trong 5 phút rồi sau

-đó bơm dịch đi lọc Thời gian thực hiện một mẻ nấu là 180 phút

Thiết bị nấu: sử dụng nồi nấu thân trụ đáy chỏm cầu

Nhà máy sử dụng thiết bị lọc ép khung bản để lọc dịch đường Thiết bị này có

ưu điểm là lọc kiệt, năng suất lớn và chu kì ngắn hơn so với thùng lọc nhưng cũng cómột số nhược điểm là lao động phức tạp và vất vả hơn vì sau khi lọc phải tháo bã, vệsinh sát trùng và lắp thiết bị lại Mặt khác do thiết bị lọc kiệt nên một số chất khôngcần thiết lẫn vào dịch đường làm chất lượng dịch không tốt bằng thiết bị lọc thùng

Quá trình lọc được tiến hành ở 75÷78 oC Để rửa bã người ta dùng nước nóng

78 oC để thu hồi các chất còn sót lại trong bã Không nên dùng nước lớn hơn 78 oC đểrửa bã vì nước nóng sẽ làm vô hoạt các hệ enzyme amylaza, đình chỉ quá trình thuỷphân tinh bột đồng thời tinh bột sót bị hồ hoá làm tăng độ nhớt của dịch lọc Kết quảlàm cho dịch đường khó lọc và bị đục Quá trình rửa bã ngừng khi nồng độ chất khôtrong nước rửa bã còn khoảng 0,5% là được Thời gian lọc và rửa bã không quá 2 giờ.Sau khi lọc xong bã được tháo ra ngoài để vệ sinh máy móc chuẩn bị cho mẻ sau

3.2.6 Houblon hóa:

- Truyền cho bia mùi, vị của hoa houblon.

- Ổn định thành phần dịch đường

- Thanh trùng dịch đường

- Làm cho dịch đường có nồng độ thích hợp theo yêu cầu

- Làm keo tụ protein và vô hoạt các enzym

3.2.6.2 Tiến hành houblon hóa:

Thiết bị houblon hóa cũng giống như thiết bị nấu nhưng có bề mặt truyền nhiệtlớn hơn do quá trình houblon hóa cần làm bay hơi một lượng lớn nước

Vật liệu chế tạo tốt nhất là thép không gỉ

Tiến hành: Dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển vào nồi houblonhóa Dịch đường lấp đầy đáy nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độ dịch đườngluôn giữ ở 70÷75oC 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 đầu nângnhiệt đun sôi

Đối với hoa nguyên cánh: chia lượng hoa ra làm 3 phần:

+ 1/2 lượng hoa sử dụng cho vào thiết bị houblon hoá khi dịch đường vừa lấpđáy nồi

+ 1/4 lượng hoa cho vào trước khi quá trình sôi kết thúc 1 giờ

+ 1/4 còn lại cho vào trước khi kết thúc quá trinh sôi 15 phút

Đối với cao hoa:

+ Cho vào dịch đường sau khi sôi 30 phút

3.2.7 Tách bã hoa:

3.2.7.1 Mục đích:

Hoa houblon sử dụng trong quá trình houblon hoá là hoa nguyên cánh và caohoa Vì vậy phải tách bã hoa sau khi houblon để đảm bảo chất lượng của bia thànhphẩm

3.7.2.2 Cách tiến hành:

Sau khi houblon hoá, dịch đường sẽ được chuyển qua thiết bị tách bã hoa, làmột thiết bị hình trụ, có tấm lưới để lọc và giữ được bã hoa ở trên lưới Tấm lưới cáchmặt trên của thiết bị 0,2m Sau đó dịch đường được bơm qua thiết bị lắng trong

3.2.8 Lắng trong và làm lạnh dịch đường:

3.2.8.1 Mục đích:

- Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt độ lên men

- Bão hòa O2 cho dịch lên men

- Kết tủa các huyền phù, làm trong dịch đường

3.2.8.2 Phương pháp tiến hành:

Tiến hành lắng trong và làm lạnh qua hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Tiến hành lắng trong bằng thiết bị lắng Whirlpool Thiết bị này có ưuđiểm là đảm bảo vô trùng vì dịch đường khi đưa vào thiết bị là vừa đun sôi, còn rakhỏi thiết bị cũng có nhiệt độ rất cao (90oC)

1 Cửa tháo sau khi lắng 1

2 Cửa tháo sau khi lắng 2

3 Cửa tháo sau khi lắng 3

4 Vòi phun nước để rửa

thiết bị sau khi lắng

5 Cửa nạp nguyên liệu

Hình 3.4 Thiết bị lắng Whirlpool

Khi quá trình hupblon hoá kết thúc, dịch nấu sẽ được chuyển vào thiết bị lắng,

do cửa vào được bố trí theo đường tiếp tuyến với thành trong của thiết bị nên dòng vào

sẽ được tạo thành dòng chảy xoáy, kết tủa sẽ được đẩy vào trung tâm của thiết bị lắng nhờ lực hướng tâm mạnh Khi đã nhập liệu vào đầy thiết bị lắng, quá trình lắng trong thiết bị lắng diễn ra khoảng 20 phút

- Giai đoạn 2: Làm lạnh dịch đường trong thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng Dịchđường được làm lạnh đến nhiệt độ lên men chính là 9oC Ưu điểm của thiết bị này làthiết bị kín, tránh sự nhiễm khuẩn cho dịch đường Tốc độ hạ nhiệt độ của dịch đườngnhanh nên hạn chế được sự hoạt động của vi sinh vật

Thực hiện làm lạnh ở trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm với tác nhân lạnh lànước lạnh ở 3-60C Nhiệt độ dịch đường sau làm lạnh khoảng 9-100C, của nướckhoảng 780C

+ Nuôi cấy men giống thuần khiết:

Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua hai giai đoạn: giai đoạn nuôi cấytrong phòng thí nghiệm và giai đoạn nuôi cấy sản xuất

Nấm men thuần khiết là nấm men thu nhận từ một tế bào Trong phòng thínghiệm, để đảm bảo men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường10% và bảo quản ở nhiệt độ 2÷4oC Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấy chuyền một lần

Để đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thí nghiệmcho đến 5÷10 lit Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt bên cạnh phânxưởng lên men Trong mỗi lần nhân giống, thể tích men giống tăng lên 3÷5 lần

Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 25oC Trongphòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18÷20oC Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thìcho nó phát triển ở 12÷15oC rồi tiếp tục giảm đến 8÷10oC rồi đưa vào thiết bị lên men + Xử lý sữa men:

Sau khi lên men chính sữa men được thu vào các chậu chuyên dùng và chuyểnđến phân xưởng lên men để xử lý Đầu tiên sữa men được trộn với nước vô trùng cócùng thể tích, sau đó cho qua rây có đường kính 0,4÷0,6 mm và ngâm trong nước lạnh.Hàng ngày phải thay nước cho nấm men và giữ nhiệt độ của nước trong thiết bị bảoquản gần 0oC Trong nước lạnh, nấm men có thể bảo quản tốt 4÷6 ngày

Để lên men trở lại tiến hành như sau: men cái sau khi đã rửa và sát trùng thì chotrộn với 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 men nảychồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% thì được Sữa men có thể tái sử dụng nhiềulần Tuy nhiên số lần tái sử dụng còn phụ thuộc vào hoạt lực và sự nhiễm tạp của nó,thường khoảng 8 lần.

3.2.9.3 Tiến hành lên men:

Phương pháp lên men hiện đại: quá trình lên men chính và phụ của bia đượctiến hành trong cùng một thiết bị Hay còn gọi là công nghệ lên men một pha Côngnghệ lên men một pha được tiến hành trong các thiết bị có kích thước lớn Do thiết bị

có kích thước lớn nên hiệu ứng của các biến đổi thủy động học đến trạng thái sinh lýcủa nấm men và các quá trình chuyển hóa là theo chiều hướng tích cực

Thiết bị thân trụ đáy côn kích thước lớn là loại hình thích hợp nhất đối với côngnghệ lên men một pha Được chế tạo từ thép không gỉ Trên thân được trang bị từ 3÷5

áo lạnh

Chu kỳ sản xuất bia trong thiết bị loại này là 16÷25 ngày đêm

Công nghệ được tiến hành như sau: Dịch đường sau khi lọc và làm lạnh đến

9oC được thông khí bằng không khí vô trùng với 0,3÷0,4 g oxy cho 10 lit dịch lên men

và được chuyển vào thiết bị lên men

Dịch đường đưa vào thiết bị lên men có thể chia làm 2÷3 lần trong một ngàyđêm (phụ thuộc vào năng suất phân xưởng nấu) Khi dịch đường chiếm 2÷3% thể tíchcủa thiết bị lên men thì cho men giống vào Men sử dụng ở đây có độ ẩm 88% và theotính toán 0,09 lit men cho 10 lit dịch đường Tiếp theo cho dịch đường vào đầy 85%thể tích của thiết bị thì ngừng và cho lên men

Trong 24h, kể từ lúc nạp nấm men vào tank, van xã CO2 của nó phải mở để CO2

tạo thành đẩy hết không khí ra ngoài Sau đó đường ống dẫn CO2 được nối vào mạng

để qua bộ phận thu hồi

Khi quá trình lên men chính kết thúc thì nấm men bắt đầu kết lắng Áo lạnh ởphần “côn” của tank cho làm việc.Nhiệt độ của bia non vùng này hạ xuống sẽ thúc đẩyquá trình kết lắng của nấm men nhanh hơn và chặt hơn

Áp suất dư trong tank lên men luôn luôn khống chế ở 1,5kG/cm2, với áp suấtnày nấm men sẽ được kết lắng rất chặt ở phần đáy của tank Việc thu hoạch nấm mensản xuất được thực hiện một cách nhẹ nhàng: mở van đáy ở phần côn, sinh khối sẽ bịđây ra, và chúng theo đường ống đến khu vực xữ lí và bảo quản ở 00C [3- 457]

Sau khi tách hết kết tủa men người ta tiến hành cacbonat hóa cho bia với 0,1kg

CO2 cho 100 lit bia Bia đã bão hòa CO2 được giữ trong thiết bị lên men trong khoảng1÷2 ngày ở nhiệt độ 0÷5oC Sau đó bia được làm lạnh đến 0oC rồi đi lọc và rót vàochai Bia đưa ra khỏi thiết bị lên men phải nhờ áp lực CO2

Thiết bị lên men sau khi được giải phóng phải tiến hành rửa, sát trùng và rửabằng nước lạnh vô trùng rồi mới lên men mẻ sau

Tổng thời gian lên men 16 ngày

3.2.11 Ổn định bia sau khi lọc:

Trong quá trình lọc bia bị xáo trộn, CO2 có thể bị mất đi nên cần phải ổn địnhthành phần CO2 và bổ sung thêm CO2 cho bia nếu cần Để khôi phục lại sự bão hòa

CO2 ban đầu của bia thì sau khi lọc bia phải được giữ ở một thời gian nhất định dưới

áp suất dư của CO2

Ở đây ta cho bia vào thùng chứa và giữ ở nhiệt độ 0,5÷1oC dưới áp suất dư của

CO2 là 0,3 at

Thời gian ổn định bia là 24h

để làm bóng chai Sau đó chai được làm nguội và rót bia vào Rót bia theo nguyên tắcđẳng áp nếu không sẽ không rót đầy và tổn thất nhiều CO2.

Sử dụng thiết bị chiết rót tự động 3 trong 1: rửa chai, chiết rót và dán nhãn

3.2.11.2 Thanh trùng bia:

Thanh trùng để tăng độ bền cho bia Phần lớn các vi sinh vật và nấm men có thể

bị tiêu diệt khi thanh trùng

Hầm thanh trùng sử dụng nước nóng là tác nhân gia nhiệt: nước được xối từ trênxuống

Sau khi qua khỏi thiết bị thanh trùng,

chai được đưa đến thiết bị dán nhãn Trên

đường đi của chai có rất nhiều cảm biến được

thiết kế nhằm phát hiện ra các chai khác kích

cỡ, chai chiết chưa đạt yêu cầu thì máy sẽ tự

động đẩy chai ra khỏi hệ thống

Hình 3.6 Máy thanh trùng kiểu tunel [18]

Nhà máy sử dụng máy thanh trùng kiểu tunel phun tuyến tính với thời gianthanh trùng là 45 phút ở 63oC Các vùng nhiệt độ mà bia phải đi qua là 29oC, 35oC,

45oC, 63oC, 45oC, 35oC và 29oC

3.2.12 Hoàn thiện sản phẩm:

Sau khi thanh trùng xong, chai được cho vào két và sau đó đưa vào kho bảo quản

để đưa đi tiêu thụ

Chương 4

CÂN BẰNG SẢN PHẨM

4.1 Các số liệu ban đầu:

- Ðộ bia của sản phẩm: 100

- Năng suất của nhà máy: 60 triệu lít bia/năm

- Tỉ lệ nguyên liệu dùng: Malt: 65%; Ngô: 35%

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

+ Ðộ ẩm của malt: 3,5%

+ Ðộ ẩm của ngô: 11%

+ Ðộ chiết của malt: 79%

+ Ðộ chiết của ngô: 81%

- Mức tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn:

Bảng 4.1 Bảng tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn

Công

đoạn

Làmsạch

Lọc

Houblonhoá

Lắngtrong

Làmlạnh

Ổn định bia

Chiết chai

Thanhtrùng

Hao hụt ở các công đoạn làm sạch, nghiền, nấu, lọc, houblon hoá, lắng trong vàlàm lạnh tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó Còn hao hụt trong cácquá trình lên men, lọc bia, chiết rót và thanh trùng được tính theo phần trăm thể tíchbán thành phẩm trước đó

- Lượng hoa houblon sử dụng: 3 g/lít 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 đã chọn ở chương 3, thời gian thực hiện một mẻ nấu là 180phút Nhưng do nồi malt và nồi ngô nấu song song nên thời gian nấu thực tế là 120phút Nên ta chọn số mẻ nấu trong ngày là 12 mẻ.

Nghỉ các ngày lễ, tết và chủ nhật

Nhà máy làm việc 3 ca/ngày, riêng phân xưởng chiết rót làm ngày 2 ca

4.2.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy:

Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Riêng đối với phân xưởng lên men 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: mmalt = 62 , 73

100

) 5 , 3 100 ( 65

malt

100

1 100 73 , 62







(kg)

Nguyên liệu: - Malt: M1malt=   



 5 , 3 100

100

1malt m

100 3 , 5 64,35

100 1 , 62







(kg)

4.2.3.3 Lượng chất khô và nguyên liệu sau khi nghiền:

Chất khô: - Malt: m2malt =   

100

5 , 0 100

1malt

100

5 , 0 100 1 ,

100

5 , 0 100

1ngo

100

5 , 0 100 84 ,

4

100

2 100 67 ,

4.2.3.6 Thể tích của dịch đường khi đun sôi (V 6 ):

Nồng độ chất khô của dịch đường sau khi lắng trong và làm lạnh là 10% Trongquá trình houblon hoá có một lượng nước bay hơi làm nồng độ của dịch đường tăng

Khối lượng riêng của dịch đường 8,5% ở 20ºC là: r = 1.033,81 (kg/m³).[6- 58]

Khối lượng của dịch đường từ 100kg nguyên liệu ban đầu là:

849 , 4

5 , 8

100 2 , 72





(kg) Thể tích dịch đường trước khi đun sôi (qui về 20ºC) là:V’

81 , 1033

10 4 ,

Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20oC là:1.000,7710-6 m³/kg

Thể tích riêng của nước ở 100oC là:1.043,4310-6 m³/kg [6- 11]

Vậy thể tích dịch đường khi đun sôi là:

6

10 77 , 000 1

10 43 , 043 1

V

64 , 856 10

77 , 000 1

10 43 , 043 1 62 , 821

5

100

5 , 1 100 2 ,

4.2.3.8 Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa (m 8 ):

+ Tính theo khối lượng: m8 =  

%

100 7

C

1 5 , 8

100 12 , 71







(kg)+ Tính theo thể tích:

Khối lượng riêng của dịch đường 9,5% ở 20oC là: r = 1.037,92 (kg/m³) [6- 58]

+ Thể tích dịch đường sau khi houblon hoá ở 100oC:

V8 = 7481037,63,92103 752 , 03

10 77 , 000 1

10 43 , 043 1

7

100

1 100 12 ,

m

1 , 704 10

100 41 , 70





(kg)Thể tích dịch đường sau lắng trong (V9):

- Khối lượng riêng của dịch đường 10% ở 20oC: r = 1.039,98(kg/m3) [6- 58]

V9 = 

r9 '

98 , 1039

10 1 ,





(lít)

m10 =   

100

5 , 0 100

9

100

5 , 0 100 41 ,

4.2.3.11 Thể tích của dịch lên men (V 11 ):

Khối lượng của dịch lên men từ 100 kg nguyên liệu ban đầu:

10

100 06 , 70





(kg)Khối lượng riêng của dịch đường 10% ở 20oC: r = 1.039,98 (kg/m3)

, 039 1

10 6 ,





(lít)Khi làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lên men (9oC) thì có sự giảm thể tích củadịch lên men và ta coi sự giảm này cũng là sự giảm thể tích riêng của nước theo nhiệtđộ

Ta có: Thể tích riêng của nước ở 20oC là: 1.000,7710-6 (m³/kg) [6- 12]

và ở 10oC là: 1.000,2710-6 (m³/kg)

Như vậy, thể tích của dịch lên men là :

10 77 , 000 1

10 27 , 000 1 67 , 673

100

1 100 33 , 673

12

100

1 100 6 ,

13

100

5 , 0 100 93 ,

14

100

2 100 63 ,

15

100

2 100 5 ,

4.2.3.17 Lượng hoa houblon cần dùng:

Thể tích của dịch đường trước khi đun sôi: 821,62 (lít).

Vậy lượng hoa cần dùng: mhoa = 821,623 = 2.464,86 (g)

Và 50% lượng hoa dùng dưới dạng hoa nguyên cánh,

mhoa nguyên cánh = 1 232 , 43

100

50 86 , 464 2





(g)Trong đó 50% lượng hoa dùng dưới dạng cao hoa, mà 1 gam cao hoa có thểthay thế cho 5 gam hoa nguyên cánh, nên:

mcao hoa = 246 , 49

100 5

50 86 , 464 2







(g)

4.2.3.18 Lượng bã nguyên liệu:

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





(kg)

4.2.3.19 Lượng cặn lắng khi lắng trong:

Thường cứ 100 lít dịch đường đun sôi thì lượng cặn lắng là 5 gam chất khô.Vậy lượng cặn lắng trong dịch đường đun sôi thu được là:

mcặn =  

100

5 6

V

83 , 42 100

5 64 , 856





(g)Chọn độ ẩm cặn là 80% ta có lượng cặn ướt thu được là: [10- 76]

mcặn ướt = 214 , 15

80 100

100 83 , 42







(g)

4.2.3.20 Lượng men giống đặc cần dùng:

Cứ 100 lít dịch lên men thì cần 0,9 lít men giống đặc có độ ẩm 85¸88%.

Vậy lượng men giống cần dùng là: Vmeng =  

100

9 , 0 11

V

06 , 6 100

9 , 0 33 , 673





(lít)

4.2.3.21 Lượng CO 2 thu được:

Độ lên men biểu kiến đối với bia vàng khoảng 60-65% [10- 61], độ lên men

thực luôn nhỏ hơn độ lên men biểu kiến, ta chọn 60%

Vậy lượng chất khô hoà tan đã lên men là:

 

100

60 10

m

04 , 42 100

60 06 , 70





(kg)

Phần lớn các chất lên men được trong dịch lên men là disaccarit nên quá trìnhlên men được biểu diễn bởi phương trình:

176 04 , 42





(kg)Chọn hàm lượng CO2 trong bia chiếm khoảng 0,4 % [10- 74] , do đó hàm lượng

CO2 liên kết trong bia là:





(kg)Vậy lượng CO2 tự do thu hồi được: mCO2 = 21,63 – 2,63= 19 (kg)

4.2.3.22 Lượng men thu hồi: Thường cứ 100 lít dịch lên men thì thu được 2 lít sữa

men có độ ẩm 85% [10- 59], trong số đó chỉ có 0,5 lít dùng làm men giống, số còn lại

được sử dụng vào mục đích khác

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

100

2 11

V

47 , 13 100

2 33 , 673

V

37 , 3 100

5 , 0 33 , 673

1 , 0 48 , 34





=0,034 (lít)

Tỉ trọng của enzym Termamyl: d=1

4.2.3.24 Lượng bã hoa houblon:

Thông thường cứ 100kg hoa nguyên cánh ban đầu, sau khi houblon và lọc thu

Theo mục 4.2.3.17 thì lượng hoa dưới dạng nguyên cánh: 1,23243 (kg)

Vậy lượng bã hoa: mbãhoa = 0 , 74

100

60 23243 , 1





(kg)

4.2.4 Tính cân bằng sản phẩm cho một ngày:

Như đã tính ở mục (4.2.3.16), cứ 100 kg nguyên liệu ban đầu sản xuất được630,63 lít bia thành phẩm Như vậy, với năng suất 60 triệu lít/năm thì lượng nguyên

liệu cần dùng là: m =   

16

6 100 10

60

100 10

47 , 092 31 65

47 , 092 31 35

008 20 100

47 , 092 31 35 , 64

43 , 770 10 100

47 , 092 31 65 , 34

51 , 908 19 100

47 , 092 31 03 , 64

68 , 720 10 100

47 , 092 31 48 , 34

6 m ng V

54 , 350 266 100

47 , 092 31 64 , 856

, 092 31 03 , 752





(lít/ngày)

4.2.4.6 Lượng dịch đường sau lắng trong:

V’

6 =   100

9 m ng V

35 , 505 210 100

47 , 092 31 03 , 677





(lít/ngày) 4.2.4.7 Lượng dịch lên men:

V’

7 =   100

11 m ng V

99 , 354 209 100

47 , 092 31 33 , 673

12 m ng V

41 , 262 207 100

47 , 092 31 6 , 666

13 m ng V

54 , 188 205 100

47 , 092 31 93 , 659

49 , 162 204 100

47 , 092 31 63 , 656

44 , 078 196 100

47 , 092 31 63 , 630

m

19 , 383 100

10 47 , 092 31 43 , 232

64 , 76 100

10 47 , 092 31 49 ,

27 , 287 38 100

47 , 092 31 14 , 123

47 , 092 31 06 , 6

47 , 092 31 47 , 13

47 , 092 31 19

100

47 , 092 31 74 , 0

Nhà máy dùng chai có dung tích 450 ml = 0,45 lít để chứa bia

Vậy lượng vỏ chai cần dùng trong một ngày là:

nchai =

45 , 0 11 '

V

45 , 0

44 , 078 196

Trong quá trình chiết rót có nhiều nguyên nhân làm cho chai bị hư hỏng Do đóthực tế phải tính thêm phần hao hụt Chu kỳ quay vòng chai là 27 ngày và lượng chaihao hụt là: 5%/chu kỳ

Lượng chai cần sử dụng trong một chu kỳ là: 435 730  27  11 764 710

(chai)

100

12 5 710 764 11

10 60 ( 100

3 45

, 0

Chọn lượng hao hụt nắp khoảng: 3%/năm.

Lượng nắp cần dùng cho một năm là:

45 , 0

10 60 ( 100

3 45

, 0

Nhà máy dùng loại két: 20 chai/két

Lượng két cần dùng trong một chu kỳ là: 588 236

20

710 764 11

STT Tính 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

4 Dịch đường đun sôi (lít) 856,64 22.195,88 266.350,54 81.503.265,24

5 Dịch đường sau houblon hoá(lít) 752,03 19.485,39 233.824,7 71.500.358,2

6 Dịch đường sau lắng trong (lít) 677,03 17.542,11 210.505,35 64.414.637,1

7 Dịch lên men (lít) 673,33 17.279,58 207.354,99 63.450.626,94

8 Bia sau lên men(lít) 666,6 17.271,88 207.262,41 63.422.297,46

9 Lượng bia sau lọc (lít) 659,93 17.099,05 205.188,54 62.787.693,24

10 Lượng bia sau ổn định(lít) 656,63 17.013,54 204.162,49 62.473.721,94

11 Lượng bia thành phẩm (lít) 630,63 16.339,87 196.078,44 60.000.002,64

12 Lượng bã nguyên liệu (kg) 123,14 3.190,61 38.287,27 11.715.904,62

18 Chế phẩm Termamyl (lít) 0,034 0,88 10,57 3.234,42

CHƯƠNG 5 THIẾT BỊ

5.1 Công đoạn xử lý nguyên liệu:

5.1.1 Tính xilô chứa nguyên liệu

Xilô có dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng α = 60o,đượcchếtạobằngthép, chọnhệsốchứađầy φ = 0,90

Thể tích xilô:

V = VT + VN = rmTrong đó: V : Thể tích xilô

1

d D d D h

m : khối lượng nguyên liệu cần xử lí, kg

ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3

Với: d là đường kính ống tháo liệu

333 000

5.1.1.1.Tính xilô chứa malt:

Dự tính malt nhập về đủ để sản xuất trong 30 ngày và được bảo quản trong 8 xilô

Theo Bảng 4.3, lượng malt cần dùng trong 1 ngày là: 20.210,11 (kg).

Vậy lượng malt bảo quản của 1 xilô trong 30 ngày:

91 , 787 75 8

30 11 , 210 20

91 , 787 75

333 000

HD

d

Hình 5.1.Xilô chứa nguyên liệu

- Đường kính ống tháo liệu : d = 0,38 (m).

- Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,5 (m)

5.1.1.2 Tính xilô chứa ngô:

Theo Bảng 4.3, lượng ngô cần dùng trong 1 ngày là: 10.882,36 (kg).

Dự tính lượng ngô nhập về nhà máy được bảo quản trong 2 xilô và đủ để sảnxuất trong 20 ngày

Lượng ngô cần bảo quản trong xilô:

6 , 823 108 2

20 36 , 882 10

6 , 823 108

333 000

Suy ra:- Đường kính phần hình trụ : D = 3,61 (m)

- Đường kính ống tháo liệu : d = 0,36(m)

- Chọn chiều cao ống tháo liệu : h = 0,5 (m)

5.1.2 Máy làm sạch nguyên liệu:

Thời gian nấu trung bình một mẻ kể cả thời gian vệ sinh sát trùng là 120 phút Nên ta chọn thời gian làm sạch một mẻ là 80 phút Chọn malt và ngô cùng làm sạch trên 1 thiết bị

Theo Bảng 4.3, tổng lượng nguyên liệu phải làm sạch trong 1 mẻ là:

1.684,18 + 906,86 = 2.591,04 (kg).

Năng suất cần có của máy làm sạch là:

28 , 943 1 80

60 04 , 591 2





(kg/h) = 1,94 (tấn/h)

Chọn máy làm sạch 3CM – 2,5 với các thông số kỹ thuật sau [13-tr 29]

- Kích thước của máy (DxRxC), (mm) : 2.200 x 1.220 x 2.150

5 , 2

94 , 1

chọn 1(cái)

5.1.3 Máy nghiền nguyên liệu:

5.1.3.1 Máy nghiền malt:

Chọn thời gian nghiền một mẻ là 80 phút

Theo Bảng 4.3, lượng malt cần nghiền trong một mẻ là: 1.667,33 (kg).

Năng suất cần có của máy nghiền là:

80

60 33 , 667 1

- Vận tốc góc của trục nghiền (rad/s) : 36

- Công suất tối đa trên cặp trục (kW) : 10

Số lượng thiết bị (cái) :  0 , 86 

5 , 1

3 , 1

chọn 1 (cái)

5.1.3.2 Máy nghiền ngô:

Theo Bảng 4.3, lượng ngô cần nghiền trong 1 mẻ là: 897,54 (kg) Chọn thời

gian nghiền một mẻ là 80 phút Vậy năng suất của máy nghiền là:

80

60 54 , 897





(kg/h) = 0,67 (tấn/h)

Chọn máy nghiền búa ДKY-1,2KY-1,2 với các thông số kĩ thuật sau: [13- 85]

- Năng suất của máy (tấn/h) : 0,25÷1,2

- Kích thước buồng nghiền (mm) :

- Công suất cần thiết của roto (kW) : 10

- Kích thước của máy (DxRxC), (mm) : 2690 x 1100 x 2850

2 , 1

67 , 0

VT : là thể tích phần hình trụ, m3`

m : là khối lượng nguyên liệu cần xử lý, kg

r : là khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3

1

d D d D h

ds

Mà: h D d tg

2

1 Chọn: h2  1 , 3 D, d  0 , 2m và h(malt)  0 , 3m,h(ngo)  0 , 15m

Suy ra: V   D    (D  0 , 008 ) tg

24 4

3 ,

5.1.4.1 Bunke chứa malt

Theo Bảng 4.3, lượng malt sau khi làm sạch cần chứa 1 mẻ là: 1.667,33 (kg).

Vậy thể tích của bunke chứa malt là:

) ( 47 , 3 8 , 0 600

33 , 667

3 ,

= 3,47Suy ra:

- Đường kính bunke chứa malt : D = 1,45 (m)

- Ðường kính ống tháo liệu : d = 0,2 (m)

- Chiều cao ống tháo liệu : h = 0,3 (m)

- Chiều cao thân bunke : h2 = 1,89 (m)

- Chiều cao phần đáy chóp : h1 = 1,08 (m)

Chiều cao toàn bộ bunke:

H = h2 + h1 + h = 1,89 + 1,08 + 0,3 = 3,27 (m)

Số lượng bunke: 2 cái

+ 1 bunke để chứa malt trước khi nghiền+ 1 bunke để chứa malt sau khi nghiền

5.1.4.2 Bunke chứa ngô:

Theo Bảng 4.3, lượng ngô cần chứa cho 1 mẻ là: 897,54 (kg).

Vậy thể tích của bunke chứa ngô là:

12 , 1 8 , 0 000 1

54 , 897

G m

Do đó: V   D    (D  0 , 008 ) tg

24 4

3 ,

= 1,12Suy ra:

- Ðường kính bunke chứa ngô là : D = 0,96 (m)

- Ðường kính ống tháo liệu : d = 0,2 (m)

- Chiều cao ống tháo liệu : h = 0,15 (m)