Đồ án công nghệ thực phẩm Thiết kế nhà máy bia

Bia được sản xuất với nhiều phương pháp và với nhiềuloại nguyên liệu thay thế khác nhau nên có nhiều loại bia và mỗi loại bia cũng cócác chỉ tiêu chất lượng khác nhau,

Đồ án: Thiết kế nhà máy bia

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 8

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 8

1.1 Đặc điểm thiên nhiên 8

1.2 Nguồn nguyên liệu 8

1.3 Thị trường tiêu thụ 9

1.4 Nguồn cung cấp điện 9

1.5 Nguồn cung cấp hơi 9

1.6 Nguồn cung cấp nước 9

1.7 Thoát nước 9

1.8 Nguồn nhân lực 10

1.9 Hợp tác hóa 10

1.10 Năng suất của nhà máy 10

CHƯƠNG 2 11

GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU VÀ CÁC CHẤT HỖ TRỢ KỸ THUẬT 11

2.1 Malt đại mạch 11

2.1.1 Vai trò cuả malt đại mạch 11

2.1.2 Thành phần hóa học của malt đại mạch 11

2.1.3 Các yêu cầu chất lượng của malt khi nhập 11

2.2 Gạo 12

2.2.1 Vai trò 12

2.2.2 Các yêu cầu chất lượng của gạo 12

2.3 Hoa houblon 12

2.3.1 Vai trò 12

2.3.2 Nguồn thu nhận và bảo quản 13

2.3.3 Thành phần hóa học của hoa houblon 13

2.4 Nước 13

2.4.1 Thành phần hóa học trong nước sản xuất 14

2.4.2 Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia 14

2.5 Nấm men bia 14

2.6 Các chất hỗ trở kỹ thuật 15

2.6.1 Hóa chất 15

2.6.2 Chế phẩm enzyme 15

CHƯƠNG 3 16

DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 16

3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia 16

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 17

3.2.1 Làm sạch nguyên liệu 17

3.2.2 Nghiền nguyên liệu 17

3.2.3 Nấu 18

3.2.4 Lọc dịch đường-rửa bã 20

3.2.5 Houblon hóa 22

3.2.6 Lắng trong 23

3.2.7 Làm lạnh 24

3.2.8 Lên men chính 24

3.2.9 Lên men phụ 26

3.2.10 Lọc trong bia 27

3.2.11 Bão hòa khí CO 2 28

3.2.12 Ổn định bia sau khi lọc 29

3.2.13 Chiết bia 29

3.2.14 Thanh trùng bia 30

3.2.15 Dán nhãn 30

CHƯƠNG 4 31

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 31

4.1 Chọn các số liệu ban đầu 31

4.1.1 Độ bia của sản phẩm: 31

4.1.2 Tỷ lệ nguyên liệu dùng 31

4.1.3 Năng suất của nhà máy: 31

4.1.4 Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu 31

4.1.5 Mức hao hụt nguyên liệu qua từng công đoạn 31

4.2 Cân bằng sản phẩm 31

4.2.1 Tính cân bằng sản phẩm cho 100 kg nguyên liệu ban đầu 31

4.2.2 Kế hoạch sản xuất 37

4.2.3 Chi phí nguyên liệu cho cả năm 37

4.2.4 Cân bằng vật chất cho một ngày 38

CHƯƠNG 5 43

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 43

5.1 Tính Silô 43

5.1.1 Silô chứa malt 44

5.1.2 Silô chứa gạo 44

5.2 Công đoạn xử lý nguyên liệu 45

5.1.2 Máy làm sạch nguyên liệu 45

5.1.3 Máy nghiền nguyên liệu 45

5.1.4 Tính bunke 47

5.1.5 Cân nguyên liệu 49

5.2 Công đoạn chuẩn bị dịch đường 49

5.2.1 Nồi nấu nguyên liệu 49

5.2.2 Thiết bị lọc đáy bằng 55

5.2.3 Thùng chứa bã nguyên liệu 56

5.2.4 Thiết bị lắng trong 57

5.2.5 Thiết bị làm lạnh 59

5.2.6 Tính và chọn bơm 59

5.3 Công đoạn lên men 61

5.3.1 Thiết bị lên men chính 61

5.3.2 Thiết bị lên men phụ 63

5.3.3 Thiết bị nuôi cấy nấm men 64

5.3.4 Thiết bị lọc bia 66

5.3.5 Thùng phối trộn chất trợ lọc 67

5.3.6 Bơm bia đi lọc 67

5.3.7 Thùng ổn định bia sau khi lên men phụ 67

5.4 Công đoạn hoàn thiện 68

5.4.1 Máy chiết rót 68

5.4.2 Máy rửa chai 69

5.4.3 Máy đóng nắp 69

5.4.5 Máy dán nhãn 69

5.4.6 Băng tải chai, két 70

5.4.8 Máy gắp chai vào két 70

5.4.9 Máy gắp chai ra khởi két 70

5.4.10 Các thiết bị vận chuyển 71

CHƯƠNG 6 78

TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 78

6.1 Sơ đồ tổ chức 78

6.2 Chế độ làm việc 78

6.3 Tính nhân lực 79

6.3.1 Lao động gián tiếp 79

Bảng 6.1 Bảng phân phối lao động gián tiếp 79

6.3.2 Lao động trực tiếp 79

6.4 Kích thước các công trình 80

6.4.1 Phân xưởng nấu 80

6.4.2 Phân xưởng lên men 81

6.4.3 Phân xưởng chiết rót 81

6.4.4 Phân xưởng cơ điện lạnh 81

6.4.5 Khu vực tập trung chứa nguyên liệu 82

6.4.6 Kho thành phẩm 82

6.4.7 Kho chứa két và chai 83

6.4.8 Phân xưởng lò hơi 83

6.4.9 Nhà hành chính 83

6.4.10 Khu xử lý nước 83

6.4.11 Đài nước 83

6.4.12 Trạm biến áp 84

6.4.13 Nhà đặt máy phát điện dự phòng 84

6.4.14 Nhà ăn - căn tin 84

6.4.15 Nhà tắm, nhà vệ sinh 84

6.4.16 Gara ôtô 84

6.4.17 Nhà để xe đạp, xe máy 85

`6.4.18 Phòng thường trực và bảo vệ 85

6.4.19 Kho nhiên liệu 85

6.4.20 Khu xử lý nước thải 85

6.4.21 Phòng giới thiệu sản phẩm 85

6.5 Tính khu đất xây dựng nhà máy 86

6.5.1 Diện tích khu đất 86

6.5.2 Tính hệ số sử dụng 87

7.1 Tính hơi 88

7.1.1.Tính nhiệt cho nồi gạo 88

7.1.2 Tính nhiệt cho nồi nấu malt 92

7.1.3 Tính nhiệt cho nồi houblon hóa 95

7.1.4 Tính lượng nhiệt cho nồi nước nóng 99

7.1.5 Cường độ tiêu tốn hơi của phân xửơng nấu trong một mẻ 99

7.1.6 Lượng hơi dùng trong phân xưởng chiết rót 99

7.1.7 Tổng cường độ tiêu tốn hơi cho sản suất 100

7.1.8 Lượng hơi để vệ sinh sát trùng thiết bị và cho các mục đích khác 100

7.1.9 Tính và chọn lò hơi 100

7.2 Tính nước 100

7.2.1 Nước dùng cho phân xưởng nấu 100

7.2.2 Nước dùng cho lò hơi 101

7.2.3 Nước dùng cho phân xưởng lên men 101

7.2.4 Nước dùng cho máy rửa chai 101

7.2.5 Nước dùng cho thanh trùng 101

7.2.6 Nước dùng cho hệ thống lạnh 101

7.2.7 Nước dùng cho sinh hoạt 101

7.2.8 Nước dùng cho nhà ăn 102

7.2.9 Nước cứu hỏa 102

7.2.10 Nước rửa xe: 102

7.2.11 Nước tưới cây xanh và dùng cho mục đích khác 102

CHƯƠNG 8 103

KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN P HẨM 103

8.1 Kiểm tra nguyên liệu 103

8.1.1 Kiểm tra chất lượng của malt 103

8.1.2 Kiểm tra chất lượng của hoa 103

8.1.3 Kiểm tra chất lượng của gạo 104

8.1.4 Kiểm tra men giống 104

8.1.5 Kiểm tra nước sử dụng để nấu bia 104

8.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất 104

8.2.1 Kiểm tra công đoạn nấu 104

8.2.2 Kiểm tra công đoạn lên men 105

8.2.3 Kiểm tra công đoạn thành phẩm 106

8.3 Kiểm tra bia thành phẩm 106

8.1.3 Lấy mẫu kiểm tra 106

8.3.2 Kiểm tra bia thành phẩm 106

CHƯƠNG 9 107

AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 107

9.1 An toàn lao động 107

9.1.1 Những nguyên nhân gây ra tai nạn .107

9.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 107

9.1.3 Những yêu cầu cụ thể 107

9.2 Vệ sinh công nghiệp 108

9.2.1 Vệ sinh cá nhân của công nhân 108

9.2.2 Vệ sinh máy móc thiết bị 109

9.2.3 Vệ sinh xí nghiệp 109

9.2.4 Xử lý phế liệu 109

9.2.5 Xử lý nước thải 109

9.2.7 Xử lý nước thải 109

9.2.8 Xử lý nước 109

PHẦN KẾT LUẬN 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

PHỤC LỤC 115

115

MỞ ĐẦU

Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dịucủa hoa houblon Ngoài khả năng làm thỏa mãn nhu cầu giải khát, bia còn cung cấpmột lượng lớn năng lượng cho cơ thể con người

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là: malt đại mạch, hoa houblon vànước Ngoài ra để làm tăng hiệu quả kinh tế và để đáp ứng nhu cầu và thị hiếu củangười tiêu dùng, các nhà máy còn sử dụng thêm một số nguyên liệu khác để thaythế một phần malt đại mạch như: đại 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 nhiềuloại nguyên liệu thay thế khác nhau nên có nhiều loại bia và mỗi loại bia cũng cócác chỉ tiêu chất lượng khác nhau, được đặc trưng bởi mùi, vị, màu sắc, độ rượukhác nhau

Ở nước ta do có khí hậu nhiệt đới nên nhu cầu giải khát càng nhiều Hơn nữa

do chính sách mở cửa của nhà nước ta nên các thương hiệu bia nước ngoài tràn vàothị trường nước ta với chất lượng tốt và kỹ thuật quảng cáo tinh vi, nhưng cácthương hiệu bia nước ngoài với giá cả khá cao nên chỉ đáp ứng phần nào cho tầnglớp có thu nhập khá, vì vậy để cạnh tranh thị trường đòi hỏi bia trong nước cần phảicó chất lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định

Hiện nay ở nước ta có nhiều nhà máy bia, với sản phẩm đạt chất lượng caochiếm lĩnh được thị trường trong và ngoài nước, như nhà máy bia Sài Gòn, Huda, Sản phẩm của các nhà máy bia này mang lại một khoảng lợi nhuận tương đối lớngóp phần vào sự phát triển kinh tế đất nước Với những nguồn lợi do bia mang lạithì việc xây dựng thêm một nhà máy bia có chất lượng tốt để nhằm đáp ứng nhu cầungười tiêu dùng và góp phầp vào nền kinh tế đất nước là một yêu cầu thiết thực

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 chọn địa điểm xây dựng nhà máy bia tại khu công nghiệpNam Cấm, thuộc huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Tỉnh Nghệ An là một tỉnh có nềnkinh tế phát triển nhưng hệ thống khu công nghiệp còn hạn chế, dân số của tỉnhđông nên có một lực lượng lao động dồi dào Mặt khác, kế hoạch tách và mở rộngthành phố Vinh thành một thành phố độc lập khỏi tỉnh Nghệ An Để quy hoạch lạithành phố Vinh, thành phố đã mở rộng ra các huyện lân cận trong đó có huyện NghiLộc là nơi xây dựng nhà máy Vì vậy việc xây dựng một nhà máy bia trên địa bànhuyện Nghi Lộc có ý nghĩa to lớn nhằm giải quyết công ăn việc làm cho người laođộng, góp phần xây dựng thành phố trở thành thành phố loại I

1.1 Đặc điểm thiên nhiên

[20]

Địa điểm xây dựng nhà máy nằm trên mặt bằng của khu công nghiệp NamCấm Nghệ An Với quy mô diện tích được quy hoạch 327,83 hecta, có vị trí hết sứcthuận lợi về giao thông: nằm trên trục đường quốc lộ 1A, cách cảng biển Cửa Lò 6

km, có đường sắt Bắc Nam đi qua và cách ga đường sắt Quán Hành 2 km, cách sânbây Vinh 12 km, khu công nghiệp Nam Cấm có đầy đủ các yếu tố để trở thành mộtkhu công nghiệp lớn Với vị trí như rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu,cũng như vận chuyển tiêu thụ sản phẩm từ cảng về nhà máy

Về khí hậu, Nghệ An là tỉnh có khí hậu tương đối phức tạp Nhiệt độ nóng bức vào mùa hè làm tăng nhu cầu giải khát là nguồn tiêu thụ lớn cho nhà máy

Hướng gió chính là hướng Đông Nam

1.2 Nguồn nguyên liệu

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon vànước Ngoài ra, nhà máy còn sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo

Do khí hậu đất đai ở nước ta không trồng được đại mạch và cây hoa houblonnên hai loại nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài về Malt đại mạch và hoahoublon được nhập về cảng Cửa Lò sau đó được ô tô vận chuyển về nhà máy.

Hiện nay, sản lượng gạo ở nước ta rất lớn Do đó, việc nhà máy sử dụngnguyên liệu thay thế là gạo để sản xuất bia rất có ý nghĩa trong vấn đề tận dụngnguyên liệu sẵn có ở địa phương cũng như việc hạ giá thành sản phẩm Nguồn cungcấp gạo là từ các công ty lương thực hoặc có thể mua của nhân dân địa phương

1.3 Thị trường tiêu thụ

Do khí hậu nước ta nên nhu cầu về giải khát tăng mạnh, hơn nữa các nướctrong khu vực Đông Nam Á như: Malaisia, Indonesia, đều có khí hậu tương đốigiống nước ta nên nhu cầu về giải khát rất lớn, chính vì thế sản phẩm của nhà máycó thể đáp ứng nhu cầu của người dân trong tỉnh, ngoài tỉnh và có thể xuất khẩusang các nước lân cận

1.4 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến

áp riêng Ngoài ra, để đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục, nhà máy còntrang bị máy phát điện dự phòng

1.5 Nguồn cung cấp hơi

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy.Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu F.O được mua từ các trạm xăng dầu trong tỉnh,nhà máy có kho chứa để đảm bảo sản xuất

1.6 Nguồn cung cấp nước

Nước là nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình sản xuất bia: Nước đượcsử dụng để nấu bia, cung cấp cho lò hơi, dùng để vệ sinh nhà máy, sinh hoạt Nhàmáy lấy nước chủ yếu từ nhà máy nước của thành phố Ngoài ra trong nhà máy còncó giếng bơm để phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt Tuy nhiên để đưa nước vào sảnxuất thì nước được xử lý qua hệ thống xử lý riêng của nhà máy

1.7 Thoát nước

Phần lớn nước thải của nhà máy đều chứa các chất hữu cơ là môi trườngphát triển của vi sinh vật, khi thải ra ngoài sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường

sinh thái Vì vậy, nước từ các phân xưởng chảy ra được cho qua hệ thống xử lýnước thải của nhà máy trước khi thải ra ngoài.

1.8 Nguồn nhân lực

Việc xây dựng nhà máy bia góp phần giải quyết việc làm cho người dântrong tỉnh Do vậy nhân công của nhà máy chủ yếu tuyển người địa phương Cán bộquản lý và kỹ thuật của nhà máy có thể nhận về từ các trường Đại học, Cao đẳngtrong cả nước

Việc tuyển nhân công địa phương sẽ giúp cho nhà máy đỡ phầ̀n đầu tư vềxây dựng nhà ở cho công nhân cũng như một số công trình khác

1.9 Hợp tác hóa

[20]

Nhà máy có thể liên hợp hoá với các nhà máy trong khu công nghiệp và cácnhà máy trong các khu công nghiệp khác như: Khu công nghiệp Hoàng Mai, Khucông nghiệp Bắc Vinh, khu công nghiệp Cửa Lò, tạo điều kiện cho nhà máy tăng lợinhuận và giảm giá thành sản phẩm

1.10 Năng suất của nhà máy

Nhà máy được thiết kế với năng suất 26 triệu lít bia 14%/năm

Từ những phân tích thực tế như trên, việc xây dựng một nhà máy bia tại khucông nghiệp Nam Cấm thuộc huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An với năng suất 26 triệulít/năm là rất cần thiết, nhà máy có thể giải quyết được việc làm cho công nhân, đápứng nhu cầu của người tiêu dùng, góp phần thúc đẩy nền kinh tế tỉnh nhà phát triển

Hình 2.1 Hạt malt [27]

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU VÀ CÁC CHẤT HỖ TRỢ

KỸ THUẬT

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia gồm 3 loại cơ bản: Malt đại mạch,hoa houblon và nước Ngoài ra, nhằm mục đích hạ giá thành và đa dạng hóa sảnphẩm nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế là gạo, để tăng hiệu suất của quá trìnhsản xuất nhà máy sử dụng một số chế phẩm enzime

2.1 Malt đại mạch

2.1.1 Vai trò cuả malt đại mạch

Malt đại mạch vừa là nguyên liệu chính vừa

là tác nhân đường hóa để sản xuất các loại bia

Trong malt đại mạch có hệ enzyme cân đối thích

hợp cho công nghệ sản xuất bia: hệ enzyme thủy

phân tinh bột, thủy phân protein Các hợp chất

gluxit và protein cao phân tử trong nội nhũ của hạt

dưới tác dụng của các hệ enzyme tương ứng sẽ bị

phân cách tạo thành các sản phẩm có phân tử nhỏ hoà tan vào nước để thành chấtchiết của dịch đường

Malt đại mạch dùng để sản xuất bia ở nước ta thường được nhập khẩu Saukhi malt được vận chuyển về nhà máy được bảo quản trong các silo cung cấp cho 3-

4 tuần sản xuất

2.1.2 Thành phần hóa học của malt đại mạch

Thành phần hóa học của malt bao gồm: Tinh bột, đường khử, sacaroza,pentozan, xenluloza, chất chứa nitơ, chất béo, chất khoáng Ngoài ra khác với cácloại nguyên liệu khác và lí do malt được chọn làm nguyên liệu chính cho quá trìnhsản xuất bia là trong malt chứa hệ enzime đầy đủ [11-tr 7]

2.1.3 Các yêu cầu chất lượng của malt khi nhập

+ Màu hạt malt vàng sáng đều

+ Mùi thơm đặc trưng

Nước ta là một nước nông nghiệp nên gạo được thu mua ở trong nước Gạođược bảo quản trong silo, thời gian bảo quản là 15 ngày.

2.2.2 Các yêu cầu chất lượng của gạo

+ Hình thái: Trắng, nhẵn bóng, không lẫn sỏi đá, không mối mọt

+ Tạp chất: Tối đa 0,03%

+ Thóc: Tối đa khoảng 15hạt/1kg gạo

+ Tạp chất vô cơ: <0,01%, cám <0,01%

2.3.2 Nguồn thu nhận và bảo quản

Hoa houblon được trồng nhiều ở vùng Trung Âu và Bắc Mỹ còn ở nước ta

do điều kiện khí hậu không trồng được hoa houblon nên phải nhập khẩu

Hoa houblon được bảo quản trong túi polyetylen hàn kín miệng hoặc cho vàothùng kim loại để đưa đi bảo quản, nơi bảo quản cần bảo đảm khô ráo, không cóánh sáng mặt trời, hàm ẩm tối đa 13%, nhiệt độ bảo quản tốt nhất 0,5-2oC

Hoa houblon gồm nhiều chất khác nhau nhưng các chất có giá trị trong côngnghệ sản xuất bia là nhựa hoa, tanin và tinh dầu, ngoài ra trong hoa còn có chứa cácchất khác như: protein, sáp, các hợp chất protein

 Nhựa hoa:

Nhựa hoa là thành phần quan trọng của hoa houblon Bao gồm nhựa cứng và nhựa mềm Nhựa mềm gồm có đắng, axit đắng, -axit đắng,-axit đắng Các chất đắng có tác dụng tạo vị, mùi cho bia mà còn có tác dụng sát trùng ức chế

sự phát triển của vi sinh vật

 Các tanin:

Tanin là các polyphenol thuộc nhiều nhóm khác nhau như flavanon,catechin… trong quá trình nấu bia các chất này liên kết với protein của malt Do đóhàm lượng polyphenol ở trong bia chủ yếu là của malt và chỉ khoảng 10-20% làpolyphenol của hoa houblon Các hợp chất tanin dễ bị oxi hóa do đó nó có tác dụngbảo vệ các axit đắng khỏi bị oxi hóa mặt khác tanin tham gia tạo vị cho bia

 Tinh dầu:

Tinh dầu là chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt hoặc không màu hòa tan vàodịch đường, tồn tại trong bia với hàm lượng nhỏ nhưng tạo ra cho bia mùi thơm đặctrưng, dễ chịu

Lượng tinh dầu trong hoa houblon dao động rất lớn (0,2-2%) phụ thuộc vàolượng hoa, giống hoa, quá trình bảo quản hoa

71]

Hàm lượng nước trong bia thành phẩm chiếm khoảng 85- 90% Trong nhàmáy bia, nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau như: xử lý nguyên liệu,

nấu nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, thanh trùng vệ sinh thiết bị, vệ sinh xínghiệp… Do đó lượng nước dùng trong nhà máy bia rất lớn Lượng nước dùng đểtrực tiếp nấu bia không những đòi hỏi có đầy đủ các tiêu chuẩn nước uống mà cònphải có những yêu cầu riêng đáp ứng trong công nghệ sản xuất bia.

2.4.1 Thành phần hóa học trong nước sản xuất

Nước là dung dịch của các loại muối ở dạng ion Nhóm cation nhiều chất là:

Ca2+, Mg2+, H+, K+, Na+, Fe2+, Mn2+, Al3+ Còn nhóm anion chủ yếu là OH-, CO3-, Cl-,

SO42-, NO3-, NO2-, SiO2

3-, PO43- Các muối của canxi và magiê là những hợp chấtgây ra độ cứng của nước [3-tr 43]

2.4.2 Những yêu cầu cơ bản của nước dùng nấu bia

Nước để nấu bia trước hết phải trong suốt, không màu, có vị dễ chịu, khôngcó mùi lạ và không chứa các vi sinh vật gây bệnh

+ Độ cứng trung bình của nước 5- 6 mg đương lượng/lít

+ pH = 6,8 - 7

+ Độ oxy hoá không vượt quá 1- 2 mg/l

+ Hàm lượng cặn khô không vượt quá 600 mg/l

+ Các chỉ tiêu sinh học: chuẩn độ Coli là >300, chỉ số Coli < 3

86]

Để thực hiện quá trình lên men dịch đường houblon hoá, điều kiện tiên quyết

là phải có một lượng nhất định sinh khối nấm men bia thuần khiết

Nấm men được sử dụng trong sản xuất bia gồm 2 loại:

+ Sacchoromyces cerevisiae (giống nấm men nổi).

+ Sacchoromyces carlsbergensis (giống nấm men chìm).

Nhà máy sử dụng chủng nấm Sacchoromyces carlsbergensis.

Yêu cầu kỹ thuật đối với giống nấm men để sản xuất bia:

+ Nấm men bia phải được nhân giống từ chủng thuần khiết và một đờimen giống có thể sử dụng được 6-10 chu kỳ lên men

+ Giống nấm men phải thích ứng được với những điều kiện như: nhiệt độ,

pH, thành phần môi trường

+ Số lượng men giống ít nhất phải đạt từ 8-10.106 tế bào/cm3 khi cho vào

để lên men dịch đường

2.6 Các chất hỗ trở kỹ thuật

Nhóm các chất phụ gia được sử dụng dưới dạng nguyên liệu phụ nhằm giúpđiều chỉnh các thông số kỹ thuật cần thiết mà trong quá trình sản xuất chưa đạt tới,

ta có các phụ gia chủ yếu sau:

2.6.1 Hóa chất

 Nhóm các phụ gia xử lý nước: than hoạt tính, hạt nhựa…

 Axit lactic: để điều chỉnh pH trong quá trình nấu

 Phụ gia để vệ sinh thiết bị: dung dịch CIP

 Chất trợ lọc: Diatomit

2.6.2 Chế phẩm enzyme

 Termamyl (Amylaza của hãng NOVO Đan Mạch) [2-tr 110]+ Tác dụng: Tăng hiệu suất thủy phân cung cấp hệ enzyme amylaza.+ Tỷ lệ: 35ml/100 kg bột gạo

+ t0C

0pt = 900C

+ Nguồn phân lập: Bacillus lichensiom.

+ pHopt = 6

 Ceremix: ( hỗn hợp của alpha-amylase, glucanase and protease) [19]

+ Tác dụng: Tăng hiệu suất đường hóa

+ Tỷ lệ: 13ml/ 1kg bột malt

+ Tác dụng: Hạn chế sự hình thành Diaxextyl trong quá trình lên men

+ Hàm lượng 1kg/100hl dịch lên men

+ t0C

0pt = 5,50C

+ pHopt = 6

CHƯƠNG 3 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia

Chiết rót và đóng nắp

Lên men phụ và tàng trữ

Đạm hóaBột maltNghiềnLàm sạchMalt

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1 Làm sạch nguyên liệu

 Mục đích:

Tách bụi và các tạp chất nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp theo

 Thực hiện:

Nguyên liệu: nguyên liệu từ silo được vít tải, gàu tải vận chuyển lên máy

sàng tự động, sau đó đưa qua thiết bị từ tính để tách kim loại

3.2.2 Nghiền nguyên liệu

3.2.2.1 Nghiền malt đại mạch

Malt được nghiền với thiết bị nghiền trục Thiết bị nghiền 2 cặp trục một lưới

sàng Trục nghiền có bề mặt nhẵn

1 Trục cánh khế đẩy malt

2 Cặp rulo thứ nhất

3 Sàng

4 Cặp rulo thứ hai

Nguyên lý làm việc: Malt sau khi qua cặp trục nghiền rulo thứ nhất cấu trúc

hạt bị phá vở, bột nghiền được đổ xuống sàng Lọt qua lỗ sàng là bột và tấm bé Haipha này được thu gom vào bunke chứa tạm, còn vỏ và tấm lớn nằm lại trên sàngđược đổ vào cặp rulo thứ hai để nghiền lại một lần nữa

3.2.2.2 Nghiền gạo

 Mục đích:

Hình 3.1 Máy nghiền trục

Nhằm đưa nguyên liệu ở dạng hạt về dạng bột để dễ dàng thấm nước, tạođiều kiện thuận lợi cho các công đoạn chế biến sau này.

239]

Nguyên liệu sau khi làm sạch được đem đi nghiền mịn bằng máy nghiền trục

 Cấu tạo của máy nghiền trục:

1 Bu long

2 Lưỡi dao (búa)

3 Đĩa

4.Trục roto

5 Sàng dạng hình trụ khuyết

Nguyên tắc lý làm việc: Nguyên liệu vật liệu cần nghiền được đổ vào máy

qua phễu nạp liệu Tại đây nguyên liệu được nghiền nát nhờ các lưỡi dao(búa) số 2 Các búa số 2 được gắn trên các đĩa số 3, các đĩa này gắn liền với roto số 1 Khi roto quay làm cho đĩa số 3 quay theo và búa số 2 quay Khi búa quay nó sẽ chém hạt thành mạnh vụn nhờ lưới sàng số 5 các hạt được nghiền nát vụn chảy qua lỗ sàng,

còn hạt chưa đạt đến độ mịn được giữ lại trên lưới sàng và tiếp tục nghiền tiếp

3.2.3 Nấu

 Mục đích:

Nhằm chuyển các chất không hoà tan sang trạng thái hoà tan nhờ tác độngcủa nhiệt độ và enzyme

 Tiến hành nấu:

Sau khi nghiền nguyên liệu xong phải đem nấu ngay, vì để lâu thì dễ bịnhiễm vi sinh vật và bị oxy hoá các chất có trong nguyên liệu

Hình 3.2 Thiết bị nghiền búa

 Các bước tiến hành:

Tỉ lệ phối trộn nguyên liệu: nước nấu là:

Malt: nước = 1 kg: 4 lít

Gạo: nước = 1 kg: 4,5 lít

* Nồi gạo:

Bột gạo đã nghiền mịn cùng với 10% bột malt lót (so với tổng lượng gạo cầndùng cho một mẻ nấu) được đem vào phối trộn với nước ở 45oC trong nồi phối trộncó cánh khuấy Dùng axit lactic để điều chỉnh pH = 5,5-5,6 và bổ sung enzyme

Termamyl với tỷ lệ 35ml/ 100kg bột gạo Giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút nhằm

kích hoạt hệ enzyme Sau đó nâng nhiệt độ khối nấu lên 63oC trong 10 phút và giữnhiệt 10 phút, tiếp tục nâng nhiệt lên 900C trong 25 phút và giữ 30 phút Sau đónâng nhiệt đến sôi trong 15 phút và giữ 20 phút, sau đó bơm hội cháo trong 15 phút

* Nồi malt:

Khởi động sau nồi gạo 85 phút Bột malt còn lại của mẻ nấu vào nồi phốitrộn với nước ở nhiệt độ 45oC, dùng axit lactic để điều chỉnh pH = 5,6-5,8 và bổsung enzyme Ceremix ( amylaza, glucanaza, proteaza ) giữ ở nhiệt độ này

Sơ đồ nâng và giữ nhiệt của nồi malt và gạo

trong 10 phút Tiếp theo, nâng nhiệt độ khối nấu lên 52oC trong 10 phút, giữ ở nhiệtđộ này 15 phút rồi tiến hành hội cháo trong 15 phút Bật cánh khuấy ở chế độ nhanhnhất, bơm dịch cháo từ nồi gạo sang nồi malt Sau khi hội cháo, nhiệt độ của khốidịch đạt khoảng 65oC, giữ nhiệt độ này trong 25 phút rồi nâng lên 75oC trong 10phút và giữ 25 phút Cuối cùng nâng nhiệt độ lên 76oC trong 5 phút rồi đem đi lọc.

1 Ống thoát hơi

2 Cánh khuấy

3 Hộp giảm tốc

4.Van tháo dịch

14 Ký độ nhiệt

3.2.4 Lọc dịch đường-rửa bã

Hình 3.3 Cấu tạo của nồi nấu nguyên

liệu

 Tiến hành lọc dịch đường:

Quá trình lọc dịch đường có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau Trong nhàmáy tiến hành lọc bằng thiết bị thùng lọc đáy bằng

 Cấu tạo của thùng lọc đáy bằng:

1 Động cơ

2 Ống xã bã

3 Cửa cấp dịch cháo

4, 7 Đường ống CIP

5 Cánh khuấy (dao đảo bã)

6 Đường nước rửa bã

8 Ống thoát hơi

9 Đường dịch hồi lưu

10 Bình trung gian

11.Đường dịch cháo đi

12 Bơm dịch

13 Lưới lọc

14 Bộ truyền động

15 Ống thu dịch trong

 Nguyên lý hoạt động của thùng lọc bã malt:

Dịch cháo từ nồi nấu được bơm vào thùng lọc qua cửa cấp dịch cháo (3).Dịch sau khi lọc sẽ theo đường ống (15) về bình trung gian (10), sau đó được bơmhồi lưu về thùng lọc theo đường hồi lưu (9) Khi quan sát thấy dịch lọc trong đạtyêu cầu thì đóng van đường hồi lưu (9) Mở van đường ống (11) để bơm dịch trong

đi houblon hoá Quá trình lọc trong được thực hiện nhờ lưới lọc (13) và lớp bã maltlàm chất trợ lọc, bã malt được giữ lại trên bề mặt lưới còn dịch trong thấm qua bềmặt lưới lọc và bã malt xuống dưới theo các ống dẫn ra ngoài Quá trình lọc đượcdiễn ra nhanh nhờ hệ dao đảo bã (5) Dao đảo bã có tác dụng làm cho lớp bã có độrỗng xốp nhất định để dịch có thể đi qua dễ dàng hơn nhưng bã vẫn được giữ lạitrên bề mặt lưới lọc Để đảm bảo lớp bã lọc không bị xáo trộn thì dao đảo bã khôngđược chạm đến sát quá bề mặt lưới lọc Dao đảo bã hoạt động nhờ động cơ điện (1)

và bộ truyền động (14) Hơi trong quá trình lọc thoát lên và ra ngoài theo ống thoát

Hình 3.4 Thùng lọc đáy bằng

hơi (8) Khi dịch lọc hết, quá trình rửa bã được tiến hành, nước rữa bã được bơmvào theo ống số (6) Bã sau khi rữa sẽ được tháo ra ngoài qua đường ống (2)

Bã được rửa bằng nước nóng có nhiệt độ 76- 78oC nhằm trích ly thu hồi chấtdinh dưỡng còn sót lại

Ngừng quá trình rửa khi độ đường trong nước rửa bã còn 1-1,5%

3.2.5 Houblon hóa

 Mục đích:

Mục đích của quá trình này là để truyền cho bia mùi và vị của hoa houblon,

ổn định thành phần dịch đường và làm cho dịch đường có nồng độ thích hợp theoyêu cầu, làm keo tụ protein, vô hoạt các enzime và thanh trùng dịch đường

Thiết bị houblon hóa là thiết bị được chế từ thép không rỉ bên trong có buồngtrao đổi nhiệt

Cấu tạo nuồi huoblon hóa:

6 Ống thoát nước ngưng

+ Kỹ thuật đun sôi:

Lượng hoa cần dùng và phương

pháp nạp:

Lượng hoa cần dùng: 2g/1 dịch đường.

Lượng hoa này phụ thuộc vào yêu cầu mức độ đắng của từng loại bia, chấtlượng của hoa, thành phần hoá học của nước và nhiều yếu tố khác Hoa houblonđược nạp vào nồi nấu theo phương pháp nạp 3 lần, loại thường là dùng hoa viên và

bổ sung cao hoa để giảm thời gian houblon hoá

Tiến hành: Dịch đường và nước rửa bã từ thiết bị lọc chuyển thẳng vào nồi

houblon hóa Khi dịch đường vào nồi thì bắt đầu cung cấp nhiệt để nhiệt độ dịchđường luôn giữ ở 75oC Khi nước rửa bã chảy vào nồi gần kết thúc thì bắt đầu nâng

Hình 3.5 Nồi huonblon hóa

3

12

nhiệt và cho 1/3 lượng hoa vào nhằm lấy chất đắng, duy trì khoảng 20 phút choenzim amylaza tiếp tục thủy phân tinh bột còn sót Nâng nhiệt cho đến khi sôi, giữ

30 phút rồi tiếp tục cho 1/3 lượng hoa vào Đun sôi dịch đường 60 phút Trước khikết thúc quá trình houblon hóa khoảng 30 phút thì cho tiếp 1/3 lượng hoa còn lạinhằm tạo hương và kết lắng protein Trong quá trình đun sôi thì chỉ số đầu tiên đểkết thúc quá trình đun sôi là nồng độ dịch đường, những chỉ số khác là sự có mặtkết tủa của protein và độ trong của dịch đường, tổng thời gian đun sôi là 120 phút

3.2.6 Lắng trong

 Mục đích: [3-tr 368]

Lắng và tách cặn để làm trong dịch đường

 Phương pháp tiến hành:

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị lắng trong

 Cấu tạo của thùng lứng whirlpool:

1 Mức dịch đường

9 Van tháo dịch đường

10 Van xả cặn

11 Nước vệ sinh

12 Độ nghiêng của đáy

 Nguyên lý làm viêc:

Thiết bị làm lạnh whirlpool là một thùng được làm bằng thép không rỉ, đáythùng có độ nghiêng 8-10% so với phương ngang Ở độ cao 1/4 thân thùng là đườngống để bơm dịch đường vào thùng Theo hướng đi của đường ống từ bơm, khi cáchthùng khoảng 0,4- 0,5 m đường ống đột ngột thắt lại, vận tốc dòng chảy tăng mạnh.Dòng chảy với vận tốc lớn tạo nên chuyển động xoáy của khối dịch trong thùng

Hình 3.5 Thiết bị lắng whirlpool

Các hạt lơ lửng chịu tác động của lực hướng tâm Kết quả cặn lắng bị hút vào tâmthùng và lắng xuống đáy ,còn dịch đường trong thông qua đường ống cao hơn đáy

ta thu được chúng

3.2.7 Làm lạnh

 Mục đích: [ 3-tr 371]

+ Hạ nhiệt độ của dịch đường đến nhiệt

độ lên men

+ Bão hòa oxy cho dịch lên men

Thiết bị làm lạnh nhanh có cấu tạo là

những tấm bản gấp sóng, chế tạo từ thép không rỉ

Các tấm bản có hình chữ nhật, có bốn tai ở bốn

góc Trên mỗi tai đục thủng một lỗ tròn Với cấu

tạo như vậy khi lắp các bản lên khung thì tạo thành mương dẫn

 Tiến hành:

Dịch đường nóng vào máy theo mương dẫn phía trên, còn lúc ra khởi máy nhiệtđộ của dịch đường được hạ xuống 80C và theo mương dẫn dưới ngược phía Tácnhân lạnh đi vào mương dẫn kia ở phía trên, ngược chiều với dịch đường và đi ra ởmương dẫn dưới ngược phía Sau khi làm lạnh bổ sung O2 với hàm lượng 8mg/l vàMaturex với tỷ lệ1kg/100hl

3.2.8 Lên men chính

 Mục đích:

Đây là quá trình lên men rượu các loại đường có trong dịch lên men dưới tác

dụng của các enzim trong nấm men Trong thời kỳ này phần lớn đường lên menđược chuyển thành rượu và CO2, sản phẩm của quá trình lên men chính là bia non

Sử dụng chủng giống men là men chìm Saccharomyces carlsbergensis Mật

độ tế bào men giống 23 triệu tế bào/100ml dịch đường

 Phương pháp nuôi cấy men giống:

Là thùng hình trụ đứng, làm bằng thép không gỉ, bên trong có bộ phận lọckhí Trên thiết bị có ống dẫn dịch đường vào và dịch men ra Trước khi tiến hànhnuôi cấy yêu cầu thiết bị và môi trường phải vô trùng tuyệt đối

Hình 3.6 Thiết bị làm lạnh

+ Nuôi cấy men giống thuần khiết:

Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua hai giai đoạn: Giai đoạn nuôicấy trong 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 bảo quản men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường10% và giữ ở nhiệt độ 2- 4oC Sau thời gian 1-2 tháng phải cấy truyền 1 lần

Để đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thínghiệm cho đến 5- 10 lít Sau đó tiếp tục nhân giống trong các thiết bị chuyên dùngđặt trong phòng bên cạnh phân xưởng lên men Mỗi lần nhân, thể tích men giốngtăng từ 5- 7 lần

Yếu tố ảnh hưởng lớn đối với môi trường nuôi cấy nấm men giống là nhiệtđộ 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 xuấtthì cho nó phát triển ở 12- 15oC và tiếp tục giảm đến 8oC rồi đưa vào lên men

Để nấm men giống sinh sản nhanh, dịch men chuyển từ giai đoạn trước sanggiai đoạn sau phải đang ở vào thời kỳ lên men mạnh, tức là thời kỳ tạo sóng

+ Xử lý sữa men: sau khi lên men chính xong, các tế bào nấm men kết tủa ở

đáy thiết bị lên men thành một lớp dày vài cm Lớp sát đáy bao gồm huyền phù, cáchạt bé nhỏ của bã và những tế bào nấm men chết hoặc yếu Màu của nó rất tối Lớpgiữa còn gọi là nhân men bao gồm những tế bào nấm men khỏe mạnh và có màusáng Lớp trên cùng bao gồm những tế bào nấm men yếu và các chất cặn bã khác,có màu tối Trong thực tế sản xuất người ta thường thu lại nhân men rồi đem xử lý

và tái sản xuất

Sữa men được thu vào các chậu chuyên dùng và chuyển đến phân xưởngmen để xử lý Đầu tiên men cái được trộn với nước vô trùng có cùng thể tích, sau đócho qua rây có đường kính 0,4- 0,6 mm và đem ngâm trong nước lạnh.Hàng ngàyphải thay nước cho men và giữ nhiệt độ của nước trong thiết bị bảo quản gần 0oC.Trong nước lạnh, nấm men có thể bảo quản tốt từ 4 6ngày

Để lên men trở lại ta tiến hành như sau: men cái sau khi đã rửa và sát trùngthì cho trộn với dịch lên men theo tỷ lệ (2 6) lít men/100 lít dịch đường, khuấy đềurồi để yên 1- 3giờ Cho lên men ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ lên men chính

đầu tiên Khi nào nấm men nẩy chồi mạnh và rượu tạo thành khoảng 0,3% coi như

là được Men cái có thể tái sử dụng nhiều lần Tuy nhiên số lần tái sinh còn phụthuộc vào hoạt lực và sự nhiễm tạp của nó

 Cấu tạo của tank lên men chính:

1.Cửa vệ sinh

2.Cuống để lấy áp kế

3 Cuống van an toàn

4.Van nạp và xả bia

5 Áo lạnh

6 Đường cấp lạnh

7 Đường chất lạnh ra

Lên men chính được tiến hành trong thiết bị hình trụ bằng inox, đáy và nắphình chỏm cầu

Dịch lên men sau khi làm lạnh được chuyển vào thùng lên men Dịch mengiống được chuyển vào thùng lên men theo luồng dịch đường với tỉ lệ men giống0,6 lít men giống đặc /100 lít dịch lên men nhằm tạo điều kiện cho nấm men tiếpxúc tốt với môi trường và nhanh bước vào gian đoạn lên men đầu Nhiệt độ lênmen chính là 80C, áp suất chính 0,2-0,4 at, CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽhòa tan vào bia non một phần Độ hoà tan của CO2 vào bia non sẽ tăng khi nhiệt độgiảm, do đó để đảm bảo lượng CO2 hòa tan trong bia nhiều thì nhiệt độ thời kỳ cuốicủa quá trình lên men khoảng 50C, hàm lượng CO2 trong bia non phải đạt 0,2% Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men đầu tiên và nhiệtđộ lên men thông thường 8 ngày, lên men chính được xem là kết thúc khi chất chiếttrong dịch lên men giảm đi từ 0,2% ngày đêm

 Mục đích:

Lên men phần đường còn lại để bổ sung CO2 cho bia và hoàn thiện chấtlượng của bia

 Tiến hành lên men phụ:

 Cấu tạo tank lên men phụ:

H

1 h

Giống tank lên men chính nhưng không có áo lạnh, tank lên men phụ

kiểu nằm ngang có chân đứng để huyền phù kết lắng nhanh hơn

Quá trình lên men phụ được tiến hành trong các thùng kín đặt trong phònglạnh 1-20C Nhiệt độ lên men phụ khoảng 10C áp suất dư 0,3-0,7at Trong quá trìnhlên men phụ cần theo dõi áp suất trong thiết bị lên men, mức độ trong của bia, nhiệtđộ trong phân xưởng

Bia non được chuyển vào từ đáy thiết bị nhằm giảm sự tạo bọt và giảm mấtmát CO2 Đầu tiên có thể cho bia chảy nhanh nhưng về sau do có sự tạo bọt nên chobia chảy gián đoạn Khi bia non đã đầy thùng bắt đầu thải không khí trên bề mặt bianon Để đảm bảo bia thành phẩm có chất lượng như nhau về màu sắc, mùi vị cũngnhư thành phần hóa học thì bia non từ một thùng lên men chính có thể chuyển vàonhiều thùng lên men phụ Quá trình chuyển bia non vào thiết bị lên men phụ có thểtiến hành từ từ và kéo dài 1-2 ngày đêm Tuy nhiên sau 2 ngày đêm thì thùng lênmen phụ cần phải chứa đầy bia non nếu không thì dễ bị nhiễm vi sinh vật và sự bãohòa CO2 khó do sự bốc hơi của nó Hệ số chứa đầy thùng lên men phụ vào khoảng0,95-0,98 khi bia chứa đầy thùng thì đóng van điều chỉnh áp suất, tiến hành thảikhông khí trên bề mặt bia và nâng áp suất đạt theo yêu cầu

Quá trình nâng cao áp suất kéo dài 1-3 ngày kể từ lúc chuyển xong bia nonvào Nếu nâng áp suất quá nhanh thì không khí trên bề mặt bia non sẽ hòa tan vàobia và oxy trong không khí sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bia thành phẩm

Thời gian lên men phụ là 25 ngày đối với bia 14% sau khi lên men phụ biađược bơm đi lọc

3.2.10 Lọc trong bia

 Mục đích:

Để loại các hạt nhỏ bé như: tế bào nấm men, protein, các chất houblon Làm cho bia đạt được độ trong cần thiết

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

1 Ống dẫn dịch vào

2 Vấu nồi

1 Bia dục.

2 Bơm

3 Diatomit

4 Máy lọc bản

5 Bia đục hồi lưu

6 Bia đã lọc trong Đầu tiên, bột diatomit được trộn với nước vô trùng theo một tỉ lệ nhất định

và tạo thành một dung dịch huyền phù, dưới áp lực 2 kg/cm3 nước vô trùng đượcbơm vào máy lọc Trên đường đi của nước, mở van thùng (3) để huyền phù diatomitbị cuốn theo và đi vào máy để phủ lên các tấm lọc Tiếp theo bia được lọc qua lớpdiatomit này Nếu bia đi ra còn đục thì phải bơm trở lại thùng phối liệu, bia trongđược đưa vào thùng chứa Áp suất lọc của thiêt bị là 1,2-3 at Nếu vược quá 3 at thìlớp vải lọc có thể bị rách

3.2.11 Bão hòa khí CO 2

 Mục đích:

Khí CO2 có trong bia là nhờ quá trình lên men rượu Nấm men chuyển hóađường thành rượu etylic và CO2 hòa tan trong bia, tuy nhiên do các công đoạn saulên men làm CO2 bị thất thoát khá nhiều Vì vậy, ta tiến hành nạp đủ CO2 cần thiếtcho bia, đảm bảo chất lượng của bia thành phẩm

Hình 3.8 Thiết bị lọc khung bản

Hình 3.9 Hệ thống lọc khung bản

Hình 3.6 Máy chiết chai [ 22]

 Tiến hành:

Bia sau khi lọc được cho vào đầy thùng inox chịu áp lực, hạ nhiệt độ của biaxuống tới 0oC, cho CO2 vào đến khi áp suất trong thùng nạp CO2 đạt 4-5 kg/cm2.Nguyên tắc nạp CO2 ở đây là cho khí CO2 từ phía dưới lên và ngược theo dòng chảycủa bia

3.2.12 Ổn định bia sau khi lọc

Bia sau khi lọc trong xong thì khả năng giữ CO2 giảm Để khôi phục lại sựbão hòa CO2 ban đầu của bia thì sau khi lọc bia phải được giữ ở nhiệt độ 0,5-1oCtrong thời gian 5-10 giờ

Chiết bia chai: Chai được chế

tạo từ các loại thuỷ tinh chất lượng cao

có màu nâu, mục đích là tránh sự tác

động của ánh sáng làm cho bia chóng

bị giảm chất lượng, chai có dung tích

0,45lít

Quá trình chiết chai được tiến

hành dưới áp suất dư của khí CO2 và nhiệt độ từ 0-1oC, hạn chế sự tiếp xúc giữa bia

và không khí, tránh rót bia đầy quá sẽ vỡ chai, hoặc bi bật nắp chai khi thanh trùng

Chai được rửa theo từng chế độ sau:

+ Đầu tiên chai được rửa bằng nước ấm 30oC-40oC

+ Sau đó chai được rửa bằng dung dịch NaOH 0,5% ở nhiệt độ 60-65oC+ Rửa lại bằng nước ấm 30-40oC

+ Rửa và tráng bằng nước lạnh, sau đó sấy chai ở nhiệt độ 120-130oC

3.2.14 Thanh trùng bia

 Mục đích:

Thanh trùng bia là để diệt vi sinh vật có trong bia, tăng độ bền vi sinh cho bia

và tăng thời gian bảo quản

Trong điều kiện thanh trùng, phần lớn các vi sinh vật, nấm men bia sót lại bị tiêu diệt, các vi sinh vật chịu nhiệt bị yếu đi và mất khả năng sinh sản

Hình 3.11 Thiết bị thanh trùng tunnel phun tuyến tính

1 Vùng nâng nhiệt sơ bộ 6 Giàn ống phun nước

2 Vùng thanh trùng 7 Băng tải lưới

3 Vùng làm nguội 8 Chai thành phẩm

4 Vùng làm mát 9 Bể thu hồi nước

Nhiệt độ nâng nhiệt 25, 35, 450C

Nhiệt độ thanh trùng 600C

Nhiệt độ hạ nhiệt khoảng 450C, 350C, 250C Tổng thời gian sản phẩm đi trong máy 70 phút

3.2.15 Dán nhãn

 Mục đích:

Hoàn thiện sản phẩm, đem lại cho bề ngoài sản phẩm có hình thức dễ nhìn, mẫu mã phong phú, nhãn được in ấn đúng theo quy định nhà nước về nhãn sản phẩm

 Tiến hành:

Chai bia được thao tác qua các bộ phận của máy xì khô để thổi sạch nước bám trên thành và nút chai Tiếp đó ta tiến hành dãn nhãn vào thân

CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Chọn các số liệu ban đầu

4.1.1 Độ bia của sản phẩm: 14%

4.1.2 Tỷ lệ nguyên liệu dùng

– Malt đại mạch: 65%

– Gạo: 35%

4.1.3 Năng suất của nhà máy: 26 106 lít / năm

4.1.4 Các thông số trạng thái ban đầu của nguyên liệu

– Độ ẩm của malt: 5%

– Độ ẩm của gạo: 10,5%

– Độ chiết của malt: 79%

– Độ chiết của gạo: 81%

Bảng 4.1 Mức hao hụt nguyên liệu qua từng công đoạn

Lắngtrong

Làmlạnh

Lm chính

Lm phụ

Lọc trong

Chiếtrót

Tiêu

hao

4.1.5 Mức hao hụt nguyên liệu qua từng công đoạn

Mức hao hụt trong quá trình nghiền, nấu, lọc, houblon hóa, lắng trong và làmlạnh tính theo phần trăm chất khô của nguyên liệu trước đó, còn mức hao hụt củaquá trình lên men, lọc trong bia, chiết rót tính theo phần trăm thể tích trước đó

4.2 Cân bằng sản phẩm

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

4.2.1.1 Lượng chất khô trong nguyên liệu

Malt:

Gạo:

4.2.1.2 Lượng nguyên liệu hạt còn lại sau làm sạch

+ Lượng chất khô:

4.2.1.3 Lượng nguyên liệu còn lại sau khi nghiền nguyên liệu

+ Lượng chất khô còn lại sau khi nghiền:

4.2.1.4 Lượng nguyên liệu còn lại sau quá trình nấu và lọc

4.2.1.5 Thể tích dịch đường khi đun sôi

Độ bia theo yêu cầu là: 14% Đây chính là nồng độ chất khô của dịch đườngsau khi lắng trong và làm lạnh Trong quá trình houblon hóa do bốc hơi một lượngnước lớn nên nồng độ dịch đường tăng thêm 1-1,5%, chọn giá trị là 1,2% Trongquá trình làm lạnh và lắng trong, nồng độ dịch đường tiếp tục tăng lên khoảng 0,4 -

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

14 - ( 1,2 + 0,4) =12,4%

+ Khối lượng riêng của dịch đường ở 200C:

12,4% = 1049,90 (kg/m3)+ Khối lượng dịch đường từ 100 kg nguyên liệu ban đầu:

+ Thể tích dịch đường trước khi đun sôi ( quy về nhiệt độ 200C):

+ Thể tích dịch đường khi đun sôi :

Thể tích riêng của nước theo nhiệt độ

[15-tr12]Vậy thể tích của dịch đường khi đun sôi:

4.2.1.6 Lượng chất khô còn lại sau khi houblon hóa

4.2.1.7 Lượng dịch đường còn lại sau khi houblon hóa

+ Theo khối lượng:

+ Theo thể tích:

Ta có : Khối lượng riêng dịch đường ở 1000C:

13,6% = 1055,06 kg/m3Vậy thể tích dịch đường sau khi houblon hóa:

4.2.1.8 Lượng dịch đường còn lại sau khi lắng trong

+ Lượng chất khô của dịch đướng sau lắng trong:

Khối lượng riêng của dịch đường sau lắng trong là:

14% =1056,77 kg/m3

Vậy thể tích dịch đường sau lắng trong:

4.2.1.9 Lượng chất khô còn lại sau khi làm lạnh

4.2.1.10 Khối lượng dịch lên men

4.2.1.11 Thể tích của dịch lên men

Khối lượng riêng của dịch đường 14% ở nhiệt độ 200C là:

14% = 1056,77 (kg/m3) = 1,05677 (kg/lít) [15-tr 58]Thể tích dịch lên men là:

4.2.1.12 Lượng bia sau khi lên men chính

4.2.1.13 Lượng bia sau khi lên men phụ

4.2.1.14 Lượng bia sau khi đã lọc trong

4.2.1.15 Lượng bia sau khi chiết rót và thanh trùng

4.2.1.16 Lượng hoa houblon cần dùng

Theo mục 4.2.1.5 thể tích dịch đường trước khi đun sôi là: 544,29 (lít).

Chọn lượng hoa dùng 2 g/lít dịch đường [3- tr 343]+ Lượng hoa dùng:

2 544,29 =1088,58 (g)Trong đó cao hoa chiếm 70%, hoa viên chiếm 30 % tổng lượng hoa cần

Cứ 1g cao hoa có hoạt lực đắng gấp 5 lần hoa nguyên cánh:

+ Lượng cao hoa:

Cứ 1g viên hoa có hoạt lực đắng gấp 3 lần hoa nguyên cánh

+ Lượng hoa viên:

4.2.1.17 Lượng bã nguyên liệu

Từ 100 kg nguyên liệu ban đầu, sau khi nấu và lọc thu được khoảng 120 kgbã ướt có độ ẩm 75%

+ Lượng nguyên liệu sau khi nghiền:

64,02 + 34,48 = 98,50 ( Kg)

+ Lượng bã ướt thu hồi được:

+ Lượng bã khô:

4.2.1.18 Lượng cặn lắng khi lắng trong

Lượng cặn khô của 1 lít dịch đường là 5g/100lít dịch đường.[ 9-tr 81]

Vậy lượng cặn thu được:

Chọn độ ẩm của cặn là 80%

Vậy lượng cặn là:

4.2.1.19 Lượng men giống đặc cần dùng

Tỷ lệ men giống 0,6% Vậy cứ 100 lít dịch lên men thì cần 0,6 lít men giống

Vậy thể tích men giống đặc cần dùng là:

4.2.1.20 Lượng CO 2 thu được

Chọn độ lên men thực là 60% Vậy lượng chất khô hòa tan lên men được là:

Phần lớn các chất lên men trong dịch lên men là disacarit, nên quá trình lênmen được biểu diễn bởi phương trình là:

C12H22O11 + H2O  2C6H12O6

2C6H12O6  4C2H5OH + 4CO2 + Q

Lượng CO2 sinh ra:

Chọn hàm lượng CO2 trong bia là 0,35% Vậy lượng CO2 có trong bia là:

Do đó, lượng CO2 tự do thu được là:

21,13 - 1,6 = 19,51 (kg)

4.2.1.21 Lượng men thu hồi

342

176

Cứ 100 lít dịch lên men thì thu hồi được 2 lít sữa men Lượng sữa men nàymột nữa làm men giống, một nữa làm phế liệu Vậy thể tích men đặc thu được dùng

4.2.2 Kế hoạch sản xuất

Theo qui trình nâú ở mục 3.2.3.2 thì quá trình nấu ở nồi malt và gạo kéo dài

200 phút nhưng do nồi malt và nồi gạo được tiến hành song song do đó tiết kiệmđược thời gian nấu 70 phút

Thời gian nấu trung bình của một mẻ bia là: 140 phút

Số mẻ nấu trong một ngày là:

(mẻ/ngày) chọn số mẻ nấu 10 (mẻ/ngày)

nămSố ngày

làm viêc

Phân xưởng nấu sản xuất 10 (mẻ/ngày )

4.2.3 Chi phí nguyên liệu cho cả năm

4.2.3.1 Lượng nguyên liệu

Theo kết quả ở phần cân bằng vật liệu cho 100 kg nguyên liệu

Theo mục 4.2.1.15 lượng bia thành phẩm từ 100 kg nguyên liệu ban đầu:

432,97 (lit)

Vậy lượng nguyên liệu cần dùng cả năm:

Lượng malt cần dùng cả năm: 3903272,74 kg

Lượng gạo dùng cả năm: 2101762,25 kg

Tổng lượng nguyên liệu dùng cho cả năm là: 6005034,99 kg

4.2.4 Cân bằng vật chất cho một ngày

4.2.4.1 Lượng nguyên liệu

Tổng lượng nguyên liệu để dùng cho 1 ngày là:

4.2.4.4 Lượng dịch đường khi đun sôi

4.2.4.5 Lượng dịch đường sau khi houblon hóa

4.2.4.6 Lượng dịch đường sau khi lắng trong

4.2.4.7 Lượng dịch lên men

4.2.4.8 Lượng bia non sau khi lên men chính

4.2.4.9 Lượng bia sau khi lên men phụ

4.2.4.10 Lượng bia sau khi lọc trong

4.2.4.11 Lượng bia thành phẩm

(lít)Vậy lượng bia cả năm là:

91549,30 284 = 26000001,2 (lít/năm)

4.2.4.12 Lượng hoa cần dùng cho một ngày

+ Lượng cao hoa:

+ Lượng hoa viên:

(kg)

4.2.4.13 Lượng bã nguyên liệu

4.2.4.14 Lượng cặn lắng

4.2.4.15 Lượng men giống đặc cần dùng

4.2.4.16 Lượng CO 2 tự do

4.2.4.17 Lượng men thu hồi

` (lít)

4.2.5 Tính bao bì

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

+ Chu kỳ quay vòng của chai: 30 ngày

+ Lượng chai hao hụt trong 1 chu kỳ là: 5%

+ Két đựng chai chứa được 20 chai/két

+ Lượng két hao hụt/ chu kỳ: 1%

4.2.5.1 Lượng vỏ chai

Theo mục 4.2.4.10, lượng bia cần chiết trong một ngày là:

91549,30 (lít/ ngày) + Số chai cần dùng trong 1 ngày là:

(chai) Chọn 203443 chai + Lượng chai cần dùng trong thời gian 30 ngày: `

203443 30 = 6103290 (chai) + Số chai bổ sung cho một năm với hao hụt là 5%:

103290 5% 11 = 3356809,5 (chai) Chọn 3356810 chai + Số chai cần cho cả năm :

3356810 + 6103290 = 9460100 (chai)

4.2.5.2 Số lượng nhãn

Sử dụng 1 nhãn cho 1 chai, lượng hao hụt là 3%

Số nhãn cần dùng là:

4.2.5.3 Lượng nắp đậy

Chọn số nắp chai bằng số nhãn 267801 nắp

4.2.5.4 Két đựng chai

Mỗi két chứa được 20 chai

+ Lượng két cần dùng trong một vòng:

(két) Chọn 305165 két