BÀI BÁO CÁO THỰC TẬP- Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng với năng suất 18.000 tấn sản phẩm ,năm

Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng các ngành công nghiệp nói chung và công nghệ thực phẩm nói riêng đã không ngừng hoàn thiện và cho ra đời những sản phẩm rất phong phú và đa dạng về

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thế giới, Việt nam đang dần vươn lên

và tự khẳng định mình, vì vậy đời sống vật chất và tinh thần của người dân không ngừng được nâng cao Với quan điểm ăn no, mặc ấm như ngày xưa không còn nữa

mà thay vào đó là không những ăn ngon mà còn mặc đẹp Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng các ngành công nghiệp nói chung và công nghệ thực phẩm nói riêng đã không ngừng hoàn thiện và cho ra đời những sản phẩm rất phong phú và đa dạng về chủng loại, trong đó có bia - đây là đồ uống được ưa chuộng hầu hết các nước trên thế giới, mà nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt

Malt là sản phẩm được chế biến từ các hạt hòa thảo như đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô, … sau khi nẩy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo xác định Malt là một loại bán thành phẩm nhưng rất giàu chất dinh dưỡng: chứa 16÷18% các chất phân tử dễ hòa tan, chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc thấp, các axit amin, các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt có hệ enzim phong phú, chủ yếu là amylaza và proteaza Malt đại mạch không những là tác nhân đường hóa mà còn là nguyên liệu chính để sản xuất các loại bia Ngoài ra malt còn được dùng để chế biến các loại thực phẩm có chất lượng cao như bột dinh dưỡng cho trẻ em, các loại đồ uống tổng hợp cho người già và phụ nữ có thai, tác nhân dịch hóa trong sản xuất cồn từ tinh bột,

Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng ở nước ta hàng loạt các nhà máy bia được mọc lên, nhưng nhà máy sản xuất malt lại rất ít, vì vậy nguyên liệu phải nhập

từ nước ngoài nên kéo theo giá thành sản phẩm cũng tăng cao Trước tình hình đó, việc thiết kế và xây dựng nhà máy sản xuất malt là rất cần thiết, do đó em đã được

giao đề tài: “ Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng với năng suất 18.000 tấn sản phẩm/ năm”

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

1.1 Tính cần thiết phải xây dựng:

Trước sự phát triển của nền kinh tế như hiện nay thì đời sống con người ngày càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng các sản phẩm thực phẩm là rất lớn và đa dạng Vì vậy hàng loạt các nhà máy thực phẩm được mọc lên như nhà máy bánh kẹo, nhà máy bia, nhà máy nước giải khát, … Trong đó nhà máy sản xuất bia ngày càng được mở rộng và tăng năng suất để phục vụ nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch nhưng với khí hậu nước

ta thì không thích hợp cho việc trồng cây đại mạch, xứ sở của chúng là từ các nước Tây Âu Chính vì vậy mà phải nhập malt từ nước ngoài về nên giá cả thị trường của sản phẩm cũng tăng lên Mặt khác, Việt Nam là thành viên của tổ chức WTO nên vấn đề chất lượng và giá cả rất quan trọng vì phải chịu sự cạnh tranh rất lớn, vì vậy gây rất nhiều khó khăn cho các nhà thực phẩm Bởi vì lẻ đó để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, sản xuất ra các sản phẩm tốt và có giá thành hợp lý thì giải pháp tốt nhất là có được nguồn cung cấp nguyên liệu chất lượng và rẻ tiền Chính vì vậy việc xây dựng nhà máy sản xuất malt vàng là rất cần thiết Ngoài ra, việc xây dựng nhà máy sản xuất malt còn mang lại nhiều ý nghĩa kinh tế: nó góp phần làm tăng ngân sách nhà nước và giải quyết công ăn việc làm cho người lao động hạn chế thất nghiệp góp phần giảm thiểu các tệ nạn xã hội

Sau khi nghiên cứu khả năng cung cấp nguồn nguyên liệu đại mạch và các yếu tố ảnh hưởng đến việc lắp đặt, thi công, sự hoạt động, khả năng thu hồi vốn, lãi, em quyết định chọn vị trí đặt nhà máy tại khu công nghiệp Hoà Khánh, thành phố

với hướng gió chủ đạo là Đông Nam Khí hậu có thể chia làm hai mùa: mùa nắng từ tháng 1 đến tháng 8, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, nhiệt độ trung bình là 260

C, nhiệt độ nóng nhất trong năm là 370C, độ ẩm tương đối của không khí là 77% Khu công nghiệp Hòa Khánh có vị trí khá thuận lợi: gần đường quốc lộ 1A, gần trung tâm thành phố có điều kiện thuận lợi về giao thông, có nhiều cảng, sân bay quốc tế, … đồng thời là trung tâm để cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy bia như: bia Larger, bia Larue, bia Huda, bia Dung Quất, bia Qui Nhơn, …

Vì vậy với điều kiện khí hậu và địa hình như thế, việc thiết kế xây dựng một nhà máy sản xuất malt ở đây rất là hợp lý

1.2.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu:

Đối với các nhà máy thực phẩm nói chung và sản xuất malt nói riêng thì việc

cung cấp nguyên liệu là rất quan trọng, phải có một nguồn cung cấp nguyên liệu ổn định Đại mạch là loại cây không thích hợp với khí hậu nước ta, nó chỉ được trồng thử nghiệm ở một số vùng như Cao Bằng, Sơn La Vì vậy nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy được nhập từ các nước Tây Âu Với hệ thống giao thông của thành phố và hệ thống cầu cảng lớn, sân bay quốc tế, … thì việc nhập khẩu và vận chuyển nguyên liệu sẽ rất thuận tiện và nhanh chóng

1.2.3 Nguồn cung cấp điện:

Trong nhà máy sử dụng điện để vận hành thiết bị, chiếu sáng, phục vụ cho

1.2.4 Nguồn cung cấp hơi:

Với năng suất 18.000 tấn sản phẩm/năm thì việc vận hành một số thiết bị trong nhà máy (đặc biệt là hệ thống sấy malt) cần sử dụng một lượng hơi khá lớn

Vì vậy nhà máy cần đặt lò hơi với công suất hợp lý Nước dùng cho lò hơi phải đảm bảo các chỉ tiêu hóa lý cần thiết để vừa kéo dài tuổi thọ của lò hơi vừa đảm bảo an

toàn cho công nhân vận hành Trước khi vào lò hơi nước phải được xử lí qua hệ thống riêng

1.2.5 Nguồn cung cấp nhiên liệu:

Nguồn nhiên liệu mà nhà máy sử dụng là dầu DO, FO, xăng, nhớt, dầu diezen, … được cung cấp bởi các công ty xăng dầu trong khu vực

1.2.6 Nguồn cung cấp nước:

Nước đóng vai trò rất quan trọng trong nhà máy, nó được dùng vào nhiều

mục đích khác nhau, phục vụ cho nhiều công đoạn khác nhau Vì vậy ở khu vực Hòa Khánh có nhà máy nước Thủy Tú với công suất 140.000m3/ngày đêm phục vụ cho dân cư Hòa Khánh và các vùng lân cận đồng thời cũng phục vụ cho khu công nghiệp Hòa Khánh trong đó có nhà máy chúng ta cần đặt

Ngoài ra để đảm bảo cho việc sản xuất liên tục nhà máy cần đào thêm giếng nhưng nước phải được xử lý trước khi đưa vào sản xuất

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng và từng công đoạn mà yêu cầu chất lượng nước cũng khác nhau, do vậy trong nhà máy có khu vực xử lý nước

1.2.7 Vấn đề thoát nước:

Nhà máy đặt gần biển nên rất thuận lợi cho việc thoát nước Toàn bộ nước thải của nhà máy được đưa qua hệ thống xử lý nước thải rồi cho thoát ra biển Nhưng phải đảm bảo nước thoát ra không gây ô nhiễm môi trường; hệ thống thoát nước tốt, không ứ đọng gây ảnh hưởng đến nhà máy cũng như các khu vực xung quanh

1.2.8 Giao thông vận tải:

Đà Nẵng là một thành phố phát triển mạnh ngày càng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nó đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về giao thông vận tải Với hệ thống đường

bộ (nằm trên tuyến hành lang kinh tế Đông Tây với đường quốc lộ 1A chạy qua), đường thủy, đường sắt liên kết chạy từ Bắc vào Nam đồng thời có sân bay quốc tế rất thuận lợi cho việc vận chuyển, nhập nguyên liệu hay xuất sản phẩm Mà khu công nghiệp Hòa Khánh không nằm xa trung tâm thành phố nên việc đi lại, vận chuyển rất thuận lợi

1.2.9 Nguồn nhân lực:

Nguồn nhân lực ở đây rất dồi dào, ngoài dân cư ở thành phố ra còn thu hút nguồn lao động từ các khu vực lân cận như: Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Huế, … Đặc biệt là nguồn nhân lực được đào tạo với chất lượng cao ở các trường Đại học và Cao đẳng, Trung cấp hay các trường nghề ở Đà Nẵng và các khu vực nói trên Với đội ngũ công nhân và cán bộ chất lượng cao sẽ góp phần nâng cao năng suất cho nhà máy, đem lại hiệu quả kinh tế cao

1.2.10 Thị trường tiêu thụ:

Đà Nẵng ngày càng phát triển đời sống của người dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu tiêu dùng ngày càng lớn, Đà Nẵng đang trở thành thị trường hấp dẫn của các nhà đầu tư Các cở sở, chi nhánh sản xuất bia ngày càng mọc lên nhiều - đó

là nguồn tiêu thụ đầu tiên sản phẩm của nhà máy malt, ngoài ra malt còn được cung cấp làm nguyên liệu cho các nhà máy bia ở các tỉnh lân cận

Qua những phân tích trên, em thấy việc xây dựng một nhà máy sản xuất malt tại khu công nghiệp Hòa Khánh với năng suất như vậy là hoàn toàn hợp lý và kinh

tế Việc xây dựng nhà máy ở đây không những giải quyết việc làm cho người dân thành phố mà cả ở các tỉnh lân cận, góp phần tăng ngân sách nhà nước đồng thời đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, đưa thành phố Đà Nẵng đi lên một tầm cao mới

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ CHẤT HỖ TRỢ

KỸ THUẬT

Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất malt vàng là đại mạch - được nhập

khẩu từ các nước Tây Âu, ngoài ra trong quá trình sản xuất còn sử dụng chất hỗ trợ

kỹ thuật

2.1 Đại mạch:

Đại mạch là giống gieo trồng thuộc nhóm thực vật có hạt, phân nhóm bì tử,

lớp 1 lá mầm, họ lúa mỳ Có nguồn gốc từ Iran chịu rét

khỏe được trồng nhiều ở vùng ôn đới, với khí hậu nước

ta việc trồng cây lúa mạch không thích hợp nên nguyên

liệu đại mạch được nhập khẩu từ nước ngoài

Chu kì sinh sản của hạt đại mạch từ 100÷120 ngày,

hoa đại mạch nằm ở phần trên cùng của cây và kết thành bông, mỗi bông gồm 2 bộ phận: trục bông và gié Gié

thực chất là cuốn hạt đính trực tiếp vào trục bông Tuỳ vào số hàng mà ta có đại

mạch hai hàng hay đại mạch đa hàng

Trong công nghiệp sản xuất bia dùng chủ yếu là đại mạch hai hàng, dấu hiệu

đặc trưng của chúng là hình dạng hạt rất cân đối

2.1.1 Cấu tạo hạt đại mạch:

Xét theo quan điểm thực vật học, hạt đại mạch là một loại hạt giống bình

thường giống như hạt của các loại quả Hạt của đại mạch bao gồm 3 bộ phận chính:

vỏ, nội nhũ và phôi

2.1.1.1 Vỏ:

Hầu hết hạt các loại đại mạch được bao bọc bên ngoài bằng lớp vỏ trấu, có

một số ít đại mạch không có lớp vỏ này, những loại đại mạch đó không dùng để sản

xuất bia

Hình 2.1: Cây đại mạch

Vỏ trấu được hình thành từ đài hoa, đài hoa là công cụ để bảo vệ các cơ quan bên trong của hạt trong quá trình hình thành và chuyển hóa của nó Ở đại mạch hai hàng, vỏ trấu của hạt khá mỏng và mềm mại, còn ở đại mạch đa hàng thì vỏ trấu dày và thô hơn Thành phần hóa học của vỏ trấu chủ yếu là xenlluloza kết chặt lại nhờ chất khoáng và linhin

Dưới lớp vỏ trấu là lớp vỏ quả được cấu tạo từ 3 lớp tế bào, với cấu trúc như vậy lớp vỏ quả rất dai và bền vững

Dưới lớp vỏ quả là lớp vỏ hạt bao gồm 2 lớp tế bào: lớp ngoài dày, lớp trong trong suốt Lớp vỏ hạt này có vai trò như một màng bán thấm: chỉ cho nước thấm vào bên trong hạt đồng thời giữ các chất hòa tan trong hạt không cho thấm ra ngoài Trong các loại vỏ thì vỏ trấu là cấu tử chiếm trọng lượng của vỏ nhiều nhất

Vỏ trấu chiếm 7÷8% đối với đại mạch hai hàng có chất lượng cao, còn đại mạch đa hàng chiếm 10÷11%

Trọng lượng của vỏ chiếm 10,5÷13% trọng lượng của hạt, vỏ hạt là thành phần không có giá trị dinh dưỡng

2.1.1.2 Nội nhũ:

Đây là thành phần lớn nhất đồng thời là phần có giá trị nhất của hạt đại mạch Phần ngoài cùng của nội nhũ, tiếp giáp với lớp vỏ hạt là lớp alơron Giống đại mạch khác nhau thì lớp alơron này cũng khác nhau Ở đại mạch hai hàng lớp alơron bao gồm hai lớp tế bào, còn ở đại mạch đa hàng thì số lớp tế bào nhiều hơn Lớp alơron rất giàu protein, chất béo, đường, xenlluloza, pentozan, vitamin và chất tro Dưới lớp alơron là phần nội nhũ thật của hạt, gồm các tế bào lớn có thành mỏng chứa đầy các hạt tinh bột, một ít protein, xenlluloza, chất béo, tro và đường

2.1.1.3 Phôi:

Phôi chiếm khoảng 2,5÷5% so với trọng lượng của hạt Phôi có vai trò rất quan trọng không những đối với sự sống lưu truyền của cây mà ngay cả trong công nghệ sản xuất bia, nó được coi là phần sống của hạt

Trong công nghệ sản xuất malt, đại mạch nẩy mầm tức là sự hoạt động phát triển của phôi để trở thành malt Trong giai đoạn nẩy mầm hệ enzyme trong hạt

được hoạt hoá chúng sẽ cắt một số hợp chất dinh dưỡng cao phân tử để trở thành các phân tử nhỏ hơn Một phần các hợp chất thấp phân tử sẽ nuôi cây non, phần còn lại tồn tại trong hạt để sau này biến thành chất hòa tan của dịch đường Nếu thiếu phôi thì cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ

Phần tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ là ngù Ngù là một màng bán thấm nó chỉ cho phép các chất hòa tan từ nội nhũ thấm qua để chuyển về phôi và nước từ phía phôi đi vào nội nhũ

2.1.2 Thành phần hóa học của đại mạch:

Thành phần hóa học của đại mạch rất phức tạp, nó phụ thuộc vào giống đại mạch, điều kiện đất đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác và điều kiện bảo quản

2.1.2.1 Nước (thủy phần):

Nước ảnh hưởng rất lớn đến quá trình vận chuyển và bảo quản hạt đại mạch Nếu hàm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt dẫn đến tổn thất chất khô trong quá trình bảo quản Mặt khác, thủy phần cao quá mức sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, không những thế mà đại mạch có thủy phần cao sẽ làm tăng chi phí vận chuyển dẫn đến không kinh tế

2.1.2.2 Gluxit:

Gluxit bao gồm 4 nhóm: monosaccharide, disaccharide, trisaccharid và polysaccharide

- Monosaccharid trong đại mạch bao gồm: glucoza và fructoza

- Disaccharid bao gồm: saccharoza và maltoza

- Trisaccharid: thành phần chính là đường rafinoza

- Polysaccharid là hợp phần chiếm nhiều nhất trong thành phần gluxit của hạt đại mạch Chúng bao gồm: tinh bột, xenlluloza, pentozan, amilan và các hợp chất dạng keo

1 Tinh bột:

Tinh bột là thành phần chiếm tỷ lệ cao, hơn một nửa khối lượng chất khô của

hạt đại mạch là tinh bột, nếu giống đại mạch có chất lượng cao thì có thể lên đến 70% Trong công nghệ sản xuất malt thì tinh bột là nguồn cung cấp thức ăn dự trữ cho phôi, còn trong công nghệ sản xuất bia thì tinh bột là nguồn cung cấp chất hòa

tan cho dịch đường trước lúc lên men

Tinh bột tồn tại dưới dạng những khối lập thể, có kích thước khá bé được gọi

là “hạt tinh bột” Hạt kích thước to có đường kính khoảng 20÷30μm, hạt kích thước nhỏ có đường kính khoảng 2÷10 μm chúng được phân bố chủ yếu ở nội nhũ và một phần rất ít ở phôi

Thành phần hóa học của tinh bột bao gồm amylaza và amylopectin, hai cấu

tử này khác nhau về cấu tạo phân tử, tính chất lý học và hóa học

Trong môi trường giàu nước, tinh bột bị thủy phân bởi hệ enzim amylaza để tạo thành dextrin, đường maltoza, glucoza và một số oligosaccharide khác Sự thủy phân tinh bột bởi enzim amylaza đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất malt vì đây là phản ứng có tính chất là nền tảng để xây dựng nên cơ sở lý thuyết của quá trình ngâm, ươm mầm và sấy malt

5 Saccharid thấp phân tử:

Saccharid trong hạt chủ yếu là một số đường đơn và đường kép Cấu tử chiếm tỷ lệ cao nhất là đường saccharoza (1,8% khối lượng chất khô của hạt), nó được phân bố nhiều ở phôi; còn hàm lượng đường glucoza và fructoza không đáng

kể (0,3÷0,4%)

Tuy các loại đường đơn giản trong hạt đại mạch không nhiều nhưng chúng đóng vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của phôi, đặc biệt là ở giai đoạn đầu của quá trình ươm mầm

Protit trong đại mạch được chia thành 2 nhóm: protit đơn giản (protein) và protit phức tạp (proteid)

Trong nhóm protein, các đại diện tiêu biểu là leukozin, edestin, hodedin và glutelin Proteid là những hợp chất được tạo thành từ một phân tử có bản chất protein

và một phân tử khác có bản chất phi protein Đại diện tiêu biểu của nhóm này là nucleoproteid, lipoproteid, glucoproteid và phosphoproteid Đặc điểm chung của proteid là kém hòa tan hoặc hòa tan không bền vững

2 Các hợp chất chứa nitơ phi protit:

Nhóm hợp chất này có các đại diện tiêu biểu là albumoza, peptone, peptit, polypeptide và axit amin Các chất này có vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất bia

2.1.2.4 Các hợp chất không chứa nitơ:

Nhóm này bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ không chứa nitơ, khi được

chiết ly bằng nước thì chúng hòa tan thành dung dịch

Đại diện trong nhóm này là: polyphenol, chất đắng, fitin, axit hữa cơ, vitamin và chất khoáng

1 Polyphenol và chất đắng:

Polyphenol trong hạt đại mạch chủ yếu tập trung ở lớp vỏ Những hợp chất

thuộc nhóm này có tính chất rất lợi trong công nghệ sản xuất bia đó là dễ dàng kết hợp với protit cao phân tử để tạo thành phức chất dễ kết lắng, làm tăng độ bền keo của sản phẩm nhưng bên canh đó sự hòa tan của polyphenol vào dịch đường lại là nhân tố làm xấu đi hương và vị của bia

2 Fitin:

Fitin có công thức phân tử C6H6O6(H2PO3)6 Chúng tập trung chủ yếu ở vỏ

và chiếm đến 0,9% chất khô của vỏ Khi bị thủy phân sẽ tạo thành inozit C6H6(OH)6

Trong đại mạch có nhiều loại chất khoáng như: P2O5, MgO, CaO, SiO2, K2O,

… Các chất khoáng trong đại mạch đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất malt và bia.Đặc biệt là nguyên tố phospho, có vai trò thiết yếu trong việc hình thành hệ thống đệm trong dịch đường

lipaza Một số sản phẩm thủy phân được chuyển đến phôi để nuôi cây non, số còn

lại hoặc tồn tại trong dịch đường hoặc thải ra ngoài theo bã malt trong công nghệ

sản xuất bia, nếu chúng tồn tại trong bia sẽ làm giảm độ bền keo của sản phẩm

2.1.2.6 Pherment (enzim):

Enzim là những hợp chất hữu cơ có hoạt tính rất cao, có cấu tạo phân tử rất

phức tạp và giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuất bia

Hoạt lực của các enzim rất cao trong giai đoạn hình thành hạt, khi hạt chín

thì hoạt lực của chúng giảm đáng kể Khi sấy đến hàm ẩm 13% thì hầu hết hệ enzim

trong hạt không hoạt động trở thành trạng thái liên kết Trong quá trình ngâm hạt

hút nước, hàm ẩm của hạt tăng lên 43÷44% thì hệ enzim trong hạt được giải phóng

khỏi trạng thái liên kết, chuyển thành trạng thái tự do, đến giai đoạn ươm mầm thì

hoạt lực của các enzim cao nhất

Trong hạt đại mạch chứa một lượng enzim rất phong phú, chúng được xếp

vào các nhóm khác nhau Được phân thành hai nhóm chính: hydrolaza và

decmolaza

1 Hydrolaza (enzim oxy hóa - khử):

Phụ thuộc vào cơ chất bị thủy phân, hydrolaza được chia thành các phân

nhóm sau: cacbohydraza, proteaza, esteraza

 Cacbohydraza: Nhóm enzim này có tác dụng thủy phân gluxit cao phân tử

thành các sản phẩm có khối lượng phân tử thấp hơn Trong nhóm này có hai phân

nhóm nhỏ: polyaza và hexozidaza

 Proteaza: Các enzim ở nhóm này thủy phân protein thành các sản phẩm trung

gian và sau đó trong các hợp chất này tiếp tục bị phân cắt đến sản phẩm cuối cùng là

axit amin và NH3

 Esteraza: Nhóm enzim này phân cắt mối liên kết este giữa các hợp chất hữu

cơ khác nhau hoặc giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ Nhóm này được chia thành

hai nhóm nhỏ đó là: lipaza và phosphataza

2 Decmolaza:

Nhóm enzim này xúc tác phản ứng oxy hóa - khử của quá trình hô hấp và

phân giải yếm khí gluxit, nghĩa là chúng tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất của tế bào Nhóm enzim này đóng vai trò quyết định trong việc hoạt hóa và phát triển của phôi ở giai đoạn ươm mầm

2.1.3 Yêu cầu về chất lượng và phương pháp bảo quản đại mạch khi nhập về:

Đại mạch đưa về nhà máy được nhập từ các nước Tây Âu, đại mạch nhập về thuộc loại I và II có màu vàng sáng tự nhiên, có mùi đặc trưng không có mùi vị lạ, kích thước hạt tương đối đồng đều, ít hạt lép, ít tạp chất, …

Khi nhập đại mạch về phải có chế độ công nghệ bảo quản một cách hợp lý, nếu không có chế độ bảo quản thích hợp thì trong khối hạt sẽ xảy ra các hiện tượng không mong muốn như: hô hấp, tự bốc nóng, sự xâm nhập của vi sinh vật và côn trùng, … sẽ dẫn đến tổn thất chất khô trong hạt và hư hỏng cả khối hạt Vì vậy công viêc trước khi bảo quản là:

- Chọn các dòng đại mạch giống sạch bệnh và có khả năng chống chịu sâu bệnh

- Trước khi nhập, tất cả các dụng cụ và phương tiện tiếp xúc với đại mạch phải được vệ sinh sạch sẽ bằng các biện pháp mạnh như: phun hóa chất, xông hơi, …

- Không tiếp nhận các lô đại mạch phải có hàm ẩm cao 14%, …

Trong quá trình bảo quản phải giữ đúng qui trình qui phạm bảo quản, không để hàm ẩm của hạt vượt quá giới hạn cho phép, bảo đảm nhiệt độ ổn định trong khối hạt, …

2.2 Nước:

Trong ngành công nghệ thực phẩm nói chung, công nghệ sản xuất malt nói

riêng thì nước là rất cần thiết Trong công nghệ sản xuất malt nước phục vụ cho

nhiều mục đích và công đoạn khác nhau: như nước dùng để ngâm rửa hạt, vệ sinh

thiết bị, nhà xưởng, sinh hoạt, …

Nếu nước không đảm bảo chất lượng để sản xuất thì nó không những sẽ ảnh hưởng rất lớn đến qui trình công nghệ mà còn ảnh hưởng đến sản phẩm Vì vậy trong nhà máy sản xuất malt nước sử dụng để sản xuất phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Nước trong suốt, không có mùi và vị lạ, không có vi sinh vật gây bệnh

Độ cứng của nước tốt nhất là 7 mg đương lượng / lít

2.3 Chất sát trùng:

Đại mạch khi đưa vào sản xuất trong hạt vẫn còn tồn tại vi sinh vật, vì vậy

trong giai đoạn rửa và ngâm hạt nhà máy sử dụng chất sát trùng để tiêu diệt vi sinh vật tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn sau

Nhà máy sử dụng chất sát trùng H2O2 với liều lượng 3l/m3, chất này ngoài tác dụng tiêu diệt vi sinh vật làm sạch hạt nó còn có tác dụng kích thích sự nẩy mầm của hạt Ngoài ra còn có thể sử dụng một số chất khác để sát trùng hạt như: formalin, NaOH, Na2CO3, KMnO4, …

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN

CÔNG NGHỆ

3.1 Qui trình công nghệ:

3.2 Thuyết minh qui trình công nghệ:

3.2.1 Nguyên liệu (đại mạch):

Nhà máy nhập đại mạch loại I và loại II, loại I có bề dày hạt > 2,5mm và loại

Đại mạch loại I, II (W =11%)

Làm sạch Tạp chất

Rửa và sát trùng Chất sát

trùng Nước

Khí nén

Ngâm Khí nén Nước (12÷14o

C)

Ươm mầm (to

=13÷17oC,T=7 ngày) Không khí

II có bề dày hạt từ 2,2÷2,5mm, còn loại III có bề dày hạt < 2,5mm cho chất lượng không tốt nên nhà máy không nhập nguyên liệu loại này

3.2.2 Làm sạch:

3.2.2.1 Mục đích:

Mặc dù nguyên liệu nhập về nhà máy đã được phân loại và làm sạch nhưng vẫn không đảm bảo về chất lượng nguyên liệu mà chúng ta đưa vào sản xuất, trong nguyên liệu vẫn còn nhiều tạp chất vô cơ và hữu cơ, hạt không đạt yêu cầu, hạt gãy

vỡ, lép, … những tạp chất và những hạt kém phẩm chất này nếu đưa vào sản xuất thì sẽ ảnh hưởng đến chất lượng, điều kiện công nghệ vì vậy chúng ta cần phải loại trước khi đưa vào sản xuất

3.2.2.2 Thực hiện:

Khối hạt được làm sạch lần lượt qua hai thiết

bị sau: quạt sàng và thiết bị làm sạch bằng từ tính

 Quạt sàng:

Quạt sàng dùng để quạt bụi, thóc lép, các tạp

chất nhẹ, đá, sỏi, … còn sót lại ra khỏi khối hạt

 Cấu tạo:

1 Cửa nguyên liệu vào 5 Đại mạch sạch

2 Cửa tạp chất lớn ra 6 Bụi

3 Rơm, rác 7 Con quay điều

4 Tạp chất bé chỉnh hạt

Bộ phận làm việc của quạt sàng bao gồm một

vít tải để chuyển hạt đến quạt, một hoặc hai quạt hút (hoặc quạt nén) và hệ thống sàng rung gồm hai hoặc ba sàng Sau khi khối hạt qua mỗi sàng thì được làm sạch dần

 Nguyên tắc hoạt động:

Đại mạch được vít tải đổ vào quạt qua phễu, tại đây có con quay để điều chỉnh lưu lượng của hạt vào một cách đều đặn Hạt được rơi xuống sàng thứ nhất, sàng này bé nhất trong ba sàng của quạt và nằm hơi nghiêng so với hai sàng kia Sàng này có lỗ hình tròn đường kính 10÷20mm hoặc hình bầu dục dài với kích

Hình 3.1: Máy quạt sàng

thước 35x8mm Với kích thước như vậy sàng này sẽ giữ lại các tạp chất lớn như đá,

sỏi, … đồng thời lúc này hệ thống quạt hút làm việc, không khí bị hút đi qua lớp hạt

sẽ cuốn theo bụi, các tạp chất nhẹ và sau đó chúng được lắng xuống phễu (3), còn

bụi cuốn theo không khí theo đường ống để đi vào Xiclon

Các tạp chất lớn được loại ra khỏi hạt sau khi qua sàng thứ nhất, khốt hạt

được tiếp tục rơi xuống sàng thứ hai, sàng này có kích thước lỗ sàng nhỏ hơn sàng

thứ nhất, lỗ sàng hình bầu dục có kích thước 25x4,5mm Sàng thứ hai tiếp tục giữ

lại các tạp chất lớn hơn hạt đại mạch Sau khi qua sàng thứ hai hại được đổ xuống

sàng thứ ba, sàng này có lỗ hình bầu dục kích thước 20x2mm hoặc hình tròn đường

kính 1÷1,5mm Với kích thước lỗ sàng như vậy nó sẽ giữ lại đại mạch và cho qua

cát, sỏi và các tạp chất bé hơn kích thước của lỗ sàng Các tạp chất được thu gom ở

thùng chứa riêng, đại mạch đã được làm sạch thu gom ở một kênh riêng, ở đó chúng

được thổi bằng luồng không khí mạnh và như vậy các tạp chất nhẹ, bụi nếu như còn

sót lại trong khối hạt sẽ bị loại trừ triệt để

 Thiết bị làm sạch bằng từ tính:

Sau khi khốt hạt ra khỏi quạt sàng thì các tạp chất như rác, bụi, sỏi, … đã bị

loại nhưng các mạt sắt, kim loại vẫn còn tồn tại trong khối hạt, vì vậy khối hạt được

cho vào thiết bị làm sạch từ tính để loại bỏ các tạp chất kim loại này

Bộ phận làm việc chủ yếu của thiết bị này là thanh nam châm vĩnh cửu hoặc

cuộn nam châm điện từ Mặt phẳng mà hạt phải trượt qua ở máy làm sạch bằng nam

châm vĩnh cửu được đặt với độ nghiêng 450 Để điều chỉnh dòng khối hạt đổ xuống

mặt phẳng nghiêng một cách đều đặn người ta lắp đặt một van hãm

Chú thích:

a) Nam châm vĩnh cửu

b) Nam châm điện từ

Khi dòng hạt đi qua mặt phẳng nghiêng thì tất cả những vật có từ tính sẽ bị giữ lại trên mặt phẳng, còn đại mạch sẽ rơi xuống phễu và được chuyển ra ngoài

Để những vật chất có từ tính bị giữ lại trên mặt phẳng thì nam châm dùng để chế tạo thiết bị phải có mật độ từ trường ít nhất là 9000 Gaus đồng thời chiều dày lớp hạt chảy trên mặt phẳng nghiêng không được quá dày, cho phép tối đa là 5mm

và tốc độ chảy của chúng chỉ nên vào khoảng 0,5m/s

3.2.3 Rửa và sát trùng hạt:

3.2.3.1 Mục đích:

Vi sinh vật nhiễm vào trong khối hạt trong thời gian chưa thu hoạch, khi thu hoạch và trong lúc vận chuyển, bảo quản Vì vậy khi nhập nguyên liệu vào, bản thân nguyên liệu đã có sẵn vi sinh vật, trong quá trình bảo quản ở nhà máy trong các xilô chứa vi sinh vật cũng có thể xâm nhập vào, nếu đưa trực tiếp nguyên liệu vào sản xuất thì sẽ ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình công nghệ Chính vì thế trước khi đưa vào sản xuất ta phải rửa và sát trùng hạt, ngoài việc tiêu diệt vi sinh vật, rửa

và sát trùng còn có tác dụng làm sạch nguyên liệu

3.2.3.2 Thực hiện:

Sau khi làm sạch xong, khối hạt được cho vào thiết bị ngâm, hạt được rửa sạch trong quá trình ngâm hạt Khi ngâm các chất bẩn trên bề mặt hạt sẽ tách ra khỏi vỏ hạt và hòa tan vào trong nước, các tạp chất nhẹ sẽ nổi lên trên và được vớt

ra ngoài Để cho hạt được sạch hơn thì cho vào nước ngâm H2O2 với liều lượng 3l/m3, chất này ngoài việc tiêu diệt vi sinh vật, làm sạch hạt còn có tác dụng kích thích thêm sự nẩy mầm cho hạt

3.2.4 Ngâm hạt:

3.2.4.1 Mục đích:

Hạt trước khi ngâm có độ ẩm thấp W= 11%, với độ ẩm này thì trong hạt chỉ tồn tại nước liên kết đủ bảo toàn khả năng sống của hạt chứ không nẩy mầm được Khi độ ẩm của hạt vượt quá 15% thì trong hạt mới bắt đầu xuất hiện nước tự do Mục đích của quá trình ngâm là tạo điều kiện để hạt hút thêm nước tự do làm tăng độ ẩm của hạt trong điều kiện cung cấp đầy đủ O2, thải hết CO2 và các sản

phẩm trao đổi chất khác mà kìm hãm sự phát triển của mầm Với độ ẩm cao W=44% thì quá trình ươm mầm sau này mới đảm bảo được tiến triển bình thường

3.2.4.2 Thực hiện::

Có nhiều phương pháp ngâm đại mạch, các phương pháp này khác nhau ở thời gian ngâm, thời gian mà hạt được nhúng ướt trong nước, phương pháp thông khí và nhiệt độ của nước ngâm Mặc dù các phương pháp này là khác nhau nhưng khi chọn giải pháp công nghệ thì chúng phải đáp ứng các yêu cầu sau:

 Thời gian mà hạt hút nước đến độ ẩm cần thiết là ngắn nhất

 Chế độ thông khí đầy đủ nhất, hạt nguyên vẹn nhất

 Trạng thái cơ học và trạng thái sinh lý của hạt tốt nhất, đảm bảo cường lực nẩy mầm sau này của hạt là cao nhất

Có 5 phương pháp ngâm hạt:

 Ngâm lì trong nước

 Ngâm hoán vị nước - không khí

 Ngâm trong dòng liên tục nước - không khí

 Ngâm bằng phương pháp phun nước

 Ngâm bằng phương pháp phun nước - hút khí:

Trong các phương pháp trên, nhà máy chọn phương pháp ngâm hoán vị nước – không khí

 Thiết bị:

Quá trình ngâm được tiến hành trong cùng một thiết bị Thiết bị ngâm là những thùng bằng thép hoặc bêtông lưới thép hoặc các kim loại khác (inox, đồng,

…), có thân dạng trụ đáy hình côn Phía dưới có gắn các tấm thép đục lỗ mắt sàng

để dễ tháo nước bẩn, ở mỗi thùng có trang bị lắp ráp các dụng cụ và các phụ tùng như: đường ống, van, …

Nguyên tắc hoạt động:

Ống trung tâm (1) dùng để đảo trộn hạt, khí nén theo đường ống (2) vào ống trung tâm làm cho tỷ trọng của hỗn hợp hạt - nước trong ống nhỏ hơn ngoài ống Do đó hỗn hợp hạt - nước trong ống (1) đi lên phía trên và theo 2 ống (6) phân

phối trên bề mặt thiết bị Hỗn hợp hạt - nước bên ngoài ống đi xuống phía dưới rồi lại theo ống (1) đi lên phía trên Cứ như thế

hạt được đảo trộn để rửa sạch, lưới chắn (7)

dùng để giữ hạt khi muốn tháo nước ra khỏi

thiết bị mà không cần tháo hạt Còn hệ thống

ống (3) dùng để cung cấp không khí cho hạt

trong quá trình ngâm

 Cách tiến hành:

Cho nước vào đầy ½ thể tích của

thùng ngâm, đổ đại mạch vào thùng đồng

thời thổi không khí thật mạnh, sau khi cho

hết lượng đại mạch vào thùng thì liên tục thổi

không khí 10 phút, sau đó để yên trong 1h

Tất cả các hạt lép và tạp chất nhẹ sẽ nổi lên

trên mặt nước và được thu gom vào camera,

nước bẩn được tháo khỏi thùng bằng cách mở van ở đáy Sau đó cho nước sạch vào thùng đến vạch định mức đồng thời cho dung dịch sát trùng vào và khối hạt được sục đảo đều bằng khí nén Sau 2÷3h nước bẩn cùng với các chất sát trùng được xả khỏi thùng và một lần nữa nạp đầy thùng bằng nước sạch Ngâm hạt trong 6h và cứ mỗi giờ thì khối hạt được sục khí 5 phút, sau đó khối hạt được ngâm theo chế độ: ngâm nước 4h, ngâm trong không khí 2,5h và cứ mỗi giờ thì thổi khí nén vào khối hạt 3÷5 phút

Khi hạt ngâm nước yêu cầu bề mặt hạt trong thùng phải bằng phẳng và nước ngập hạt ít nhất 0,2m Thời gian ngâm của mẻ là 48h và thay nước 6 lần, nhiệt độ nước ngâm là 15÷170

C, khi hạt đạt đến độ ẩm W=44% thì quá trình ngâm kết thúc

3.2.5 Ươm mầm:

Quá trình ươm mầm - đây là một khâu rất quan trọng Tất cả các quá trình sinh lý, hóa sinh và hóa lý đều xảy ra - mà các quá trình này là cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất malt và là nền tảng lý thuyết của công nghệ sản xuất bia

Hình 3.3: Thiết bị ngâm

1-Ống đảo đại mạch; 2- Đường ống dẫn khí nén; 3- Đường ống ruột gà sủi khí; 4- Nước sạch; 5-Nước bẩn; 6-Ống phân phối hạt; 7-Lưới chắn hạt khi tháo nước rửa mà không cần tháo hạt; 8- Cửa tháo hạt; 9- Cửa tháo hạt lép và tạp chất nổi

8

6

7

9

3.2.5.1 Mục đích:

Ươm mầm đại mạch gồm 2 mục đích chính sau:

 Chuyển đổi trạng thái của hệ enzim có trong hạt đại mạch từ trạng thái nghỉ sang trạng thái hoạt động, đồng thời tích lũy tích lũy các enzim (chủ yếu là amylaza

và proteaza) về khối lượng và tăng hoạt lực của chúng

 Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzim thủy phân sau khi đã được giải phóng khỏi trạng thái liên kết chúng sẽ thủy phân một phần cơ chất có trong hạt chuyển các chất dinh dưỡng cao phân tử thành các sản phẩm có phân tử lượng thấp Ngoài ra chúng còn phá vỡ thành tế bào làm cho hạt mềm ra, tạo nên nhiều sự biến đổi cơ lý và hóa học trong thành phần của hạt đại mạch

3.2.5.2 Thực hiện:

Nhiệm vụ của chúng ta là sản xuất malt vàng, mà đặc điểm của malt vàng là

có màu vàng sáng, có vị ngọt nhẹ nhàng và hương thơm dịu đặc trưng của malt, tính chất quan trọng nhất của bia sản xuất từ malt vàng là có vị đắng dịu, hương thơm ngát và rất nhẹ nhàng Vì vậy trong quá trình ươm mầm phải tạo điều kiện thuận lợi

để tích lũy tổng hợp được lượng enzim thật nhiều (đặc biệt là enzim amylaza), các chất dinh dưỡng tiêu tốn ít Muốn đạt được điều này thì phải khống chế các điều kiện công nghệ

Có nhiều phương pháp ươm mầm nhưng được chia ra làm 2 phương pháp chính: ươm mầm không thông gió (trên sàn) và ươm mầm có thông gió (bao gồm: ươm mầm trong ngăn (catset), ươm mầm trong ngăn có luống di động, ươm mầm trong thùng quay và các hệ thống ươm mầm hiện đại)

Nguyên tắc của phương pháp ươm mầm thông gió là trong quá trình ươm mầm ta tiến hành thổi không khí có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp, trùng lặp với diều kiện phòng ươm xuyên qua khối hạt Việc thổi không khí như vậy nhằm các mục đích:

 Cung cấp O2 cho khối hạt

 Điều chỉnh nhiệt độ trong khối hạt

 Giải thoát CO2 khỏi khối hạt

 Thiết bị:

Nhà máy sử dụng phương pháp ươm mầm thông gió theo nguyên tắc luống

di động Nguyên lý của phương pháp này là quá trình ươm mầm được thực hiện trong catset dài chia thành nhiều ngăn, số ngăn bằng số ngày ươm Hạt được ươm qua tất cả các ngăn và thời gian ươm ở mỗi ngăn là 24h Khi ươm cho thổi không khí có nhiệt độ và độ ẩm tương đối ở điều kiện phòng ươm xuyên qua khối hạt Việc thổi không khí này là để cung cấp oxy cho khối hạt, điều chỉnh nhiệt độ và giải thoát CO2 cho khối hạt

Không khí trước lúc thổi vào khối hạt phải được bão hoà hơi nước và điều chỉnh nhiệt độ trong một camera gọi là buồng xử lý nước nhiệt

Thiết bị ươm là một catset, dài 40÷50m, rộng 3÷4m Diện tích của nó đủ cho

7 ngày ươm và được chia thành 7 ngăn, tức 14 “vùng bán nhật” Mỗi vùng bán nhật

có một chế độ công nghệ riêng Thiết bị có đáy dạng lưới hoặc đục lỗ mắt sàng Vật liệu chế tạo thường là thép

không gỉ Ở phía trên của đáy

là lớp malt, còn phía dưới là

khoảng không có chiều cao ít

hai quạt đẩy, không khí sau

khi xử lý ở trạm trung tâm

được đẩy vào các khoang và từ đáy thổi vào lớp malt theo hướng dưới lên

Việc đảo malt được thực hiện nhờ máy đảo kiểu guồng quay Các gàu múc, múc malt phía trước và đổ ra phía sau

Hình 3.4: Nguyên lý cấu tạo của tuyến ươm mầm

Nguyên tắc hoạt động:

Đại mạch ướt từ thùng ngâm được đổ xuống vùng bán nhật đầu tiên của ngăn thứ nhất và dàn thành lớp dày 0,7÷0,8m Sau 1/2 ngày, nhờ máy đảo, lô hạt này được chuyển sang vùng bán nhật thứ 2 của ngăn 1 và vùng bán nhật vừa được giải phóng sẽ đón lô hạt mới Sáng ngày hôm sau, lô hạt ở vùng bán nhật thứ 2 của ngăn 1 sẽ được chuyển sang vùng bán nhật 1 của ngăn 2 còn lô hạt ở vùng bán nhật 1 của ngăn 1 sẽ được chuyển sang vùng bán nhật 2 của ngăn 1 Cứ như vậy, sau 7 ngày quá trình ươm kết thúc, và khi đó tất cả các vùng bán nhật đã được lắp đầy, còn lô đầu tiên biến thành malt, được đưa qua vít tải để đẩy sang lò sấy Nhiệt độ trong những ngày đầu ươm mầm là khoảng 13÷17oC, trong những ngày sau tăng lên khoảng 20oC Độ ẩm của hạt sau khi ươm là 42,5%

3.2.6 Sấy malt:

3.2.6.1 Mục đích:

Sau khi ươm được malt tươi có độ ẩm W= 42,5%, đây là độ ẩm thích hợp

cho vi sinh vật tấn công và phát triển, nó là sản phẩm không bền vững Vì vậy mục

đích chính của quá trình sấy là tách nước ra khỏi hạt, làm cho độ ẩm của malt tươi

hạ xuống 3% - đây là sản phẩm bền vững, với độ ẩm này loại trừ khả năng xâm

nhập và phát triển của vi sinh vật, dễ dàng cho việc bảo quản trong thời gian dài

Mặc khác mùi vị và thành phần hóa học của malt tươi không thích hợp cho việc sản xuất bia như nó không có chất màu, chất thơm, … Vì thế ta phải tiến hành sấy, dưới tác dụng của nhiệt độ cao và thời gian dài hàng loạt các quá trình xảy ra

mà kết quả là mang lại hương vị, màu sắc cho sản phẩm

Ngoài ra sấy malt ở nhiệt độ cao (850C) còn có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật bám trên hạt hoặc chuyển chúng về dạng bào tử hạn chế đến mức tối thiểu khả năng hư hỏng do chúng gây ra, làm tăng độ bền sinh học của sản phẩm

3.2.6.2 Thực hiện:

Để sấy malt người ta có thể sử dụng thiết bị sấy liên tục hoặc gián đoạn Tác nhân sấy có thể sử dụng không khí sạch cho qua calorife hoặc hỗn hợp khí lạnh hoặc khí đốt

Đặc điểm của malt vàng là có màu vàng sáng, hương và vị ngọt nhẹ, là

nguyên liệu để sản xuất các loại bia vàng Đặc điểm của quá trình sấy malt vàng là

loại trừ nhanh hàm ẩm của malt trong khi nhiệt độ sấy còn quá thấp, muốn đạt được

điều này phải tiến hành thông gió ở mức tối đa

 Thiết bị: Nhà máy sử dụng thiết bị sấy liên tục ЛCXA_5 để sấy malt tươi

 Cấu tạo:

1- cửa dổ malt tươi

2- camera sấy sơ bộ

3,4- mương thông gió

12- mương dẫn tác nhân sấy

13- khoang chứa malt khô

Malt tươi được đổ vào lò sấy qua chóp (1) và được sấy sơ bộ ở camera (2)

Sau đó nhờ bộ gạt tự động, malt được đổ xuống đều đặn và liên tục vào khoang chứa (5) và từ đây xuống hai camera(9) Camera (9) được chia thành bốn vùng sấy

có nhiệt độ và chế độ thông gió khác nhau, được ký hiệu I, II, III, IV từ trên xuống

Không khí nhờ quạt (18) thổi qua calorife (17) để nhiệt độ được nâng lên

thành tác nhân sấy Qua cửa điều chỉnh (12) tác nhân sấy được thổi lên hai camera

chứa malt (9), đường đi của không khí nóng là đường ziczăc Mỗi lần qua vùng sấy

Vùng I

Vùng II

Vùng III Vùng IV

khác, hướng đi của nó lại đổi chiều Như vậy để qua hết các vùng sấy, tác nhân sấy đổi chiều bốn lần Ở dưới các vùng sấy, có đường ống dẫn không khí lạnh từ ngoài vào để điều chỉnh lại nhiệt độ của tác nhân sấy trước lúc thổi vào khu vực sấy đó Khi không khí nóng đi hết vùng sấy I, chúng được đưa ra ngoài qua quạt hút (19) Còn malt sau khi đi hết vùng sấy IV thì được rơi xuống máng (15) và được đưa ra ngoài bằng vít tải (16) Quạt nén (20) dùng để thổi không khí có nhiệt độ thường vào khối malt ướt để sấy sơ bộ chúng Phía dưới của các vùng sấy có đường ống (10), (11) dẫn không khí lạnh từ ngoài vào để điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân sấy trước lúc thổi vào khu vực sấy đó

Nhiệt độ sấy ở vùng I là 500C, hàm ẩm của malt hạ xuống 24%, ở vùng II nhiệt độ 60÷700

C, vùng III và IV nhiệt độ của tác nhân sấy là 850C hàm ẩm giảm xuống còn 3%

Lò sấy này có ưu điểm là: dễ dàng điều chỉnh các thông số sấy, tiêu tốn nhiệt lượng ít, tự động hoá 100% và mỗi ca làm việc lò sấy chỉ cần một công nhân vận hành

3.2.7 Tách mầm rễ:

3.2.7.1 Mục đích:

Trong thành phần hóa học của rễ chứa nhiều hợp chất thuộc nhóm alcaloid, nếu hợp chất này tồn tại trong bia sẽ gây ra vị đắng rất khó chịu Ngoài ra một số cấu tử có trong thành phần hóa học của rễ mầm là nguyên nhân tạo nhiều rượu bậc cao trong quá trình lên men bia Vì vậy sau khi sấy xong thì malt phải được đem đi tách mầm rễ

3.2.7.2 Thực hiện:

Malt sau khi sấy xong thì được đem đi tách mầm rễ ngay vì khi đó mầm, rễ

của malt còn nóng, giòn nên dễ vỡ và dễ tách, nếu để lâu chúng sẽ hút ẩm và trở nên dai và khó tách khỏi hạt

 Thiết bị:

Việc tách mầm rễ malt được tiến hành bằng thiết bị chuyên dùng, gọi là máy dập rễ Đây là một thùng quay hình trụ, bộ phận chính của máy dập rễ là một tang quay đục lỗ, mắt sàng với kích thước lỗ sàng dài 25mm; rộng 1,5mm Phía trong

tang quay theo chiều dọc, lắp một trục quay được, trên trục có gắn các mái chèo hình vát (gọi là xa quay) Chiều quay của xa ngược với chiều quay của tang ngoài

và tốc độ quay cũng nhanh hơn

 Nguyên tắc hoạt động:

Sau khi sấy malt khô được đổ vào tang quay nhờ vít tải thì xa và tang bắt đầu quay Nhờ chuyển động ngược

chiều và chuyển động quay của xa,

cả khối hạt cũng quay theo Khi

khối hạt quay chúng tạo ra ma sát

và nhờ có bộ phận mái chèo “gạt”

các lớp hạt cho nên rễ malt bị đứt

khỏi hạt một cách dễ dàng Rễ lọt

qua mặt sàng của tang quay và rơi

xuống máng hứng phía dưới và nhờ

vít tải chúng được đẩy ra ngoài

Còn malt sạch sau khi tách mầm rễ

sẽ được dồn về một phía và cũng

đỗ xuống máng và được chuyển ra ngoài nhờ cùng một hệ thống vít tải Bụi và các loại vỏ cùng tạp chất nhẹ phát sinh trong thời gian tách mầm rễ thì được hút ra ngoài nhờ quạt hút và đưa đến Xiclon để lọc

CHƯƠNG 4

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Chọn các thông số ban đầu:

4.1.1 Năng suất của nhà máy:

Nhà máy sản xuất malt vàng với năng suất là 18.000 tấn sản phẩm/ năm

4.1.2 Chọn số liệu ban đầu của nguyên liệu:

- Độ ẩm ban đầu của đại mạch: wbđ= 11%

- Khối lượng riêng của đại mạch: đm= 670 kg/m3

- Độ ẩm của đại mạch sau khi rửa và ngâm: wN = 44%

- Hệ số trương nở thể tích của hạt sau khi ngâm so với đại mạch trước khi

ngâm là: 1,45 [3, tr 97]

- Độ ẩm của đại mạch sau khi nảy mầm: wU = 42,5%

- Hệ số trương nở thể tích của hạt sau khi nảy mầm so với hạt trước khi

ngâm là: 2,1 [3, tr 217]

- Độ ẩm của malt sau khi sấy: wS = 3%

- Độ ẩm của malt sau khi tách mầm, rễ: w= 3%

- Khối lượng riêng của malt sau khi tách mầm, rễ (malt thành phẩm):

ρtp= 650 kg/m3

4.1.3 Mức hao hụt của nguyên liệu qua từng công đoạn:

Bảng 4.1 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn

(hao hụt tính theo % chất khô của nguyên liệu ở công đoạn trước đó)

4.2 Tính cân bằng vật chất:

4.2.1 Tính cân bằng vật chất cho 1000 kg đại mạch:

4.2.1.1 Khối lượng chất khô trong nguyên liệu (m nl ):

100

11 100 1000 100







dm nl

V

3)

4.2.1.3 Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch:

- Lượng chất khô sau khi làm sạch:

) ( 1 , 881 100

1 100 890 100

1 100

100

kg w

m M

dm

LS



4.2.1.4 Lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm:

- Lượng chất khô trong nguyên liệu sau khi rửa và ngâm:

) ( 17 , 873 100

9 , 0 100 1 , 881 100

9 , 0 100

10017,873100

100

kg w

m M

4.2.1.5 Lượng malt tươi sau khi nẩy mầm:

- Lượng chất khô sau khi nẩy mầm:

) ( 68 , 807 100

5 , 7 100 17 , 873 100

5 , 7 100

1404,66( )

5,42100

10068,807100

100

kg w

m M

4.2.1.6 Lượng malt sau khi sấy:

- Lượng chất khô trong malt sau khi sấy:

) ( 6 , 799 100

) 1 100 ( 68 , 807 100

1 100

1006,799100

100

kg w

m M

4.2.1.7 Lượng malt sau khi tách mầm, rễ:

- Lượng chất khô còn lại :

) ( 61 , 763 100

5 , 4 100 6 , 799 100

5 , 4 100

10061,763100

100

kg w

m M

787 3

m

M V

tp

T



4.2.1.8 Lượng chất khô tách ra theo mầm rễ và thể tích của nó:

- Lượng chất khô tách ra theo mầm, rễ:

100

5 , 4 6 , 799 100

5 , 4

4.2.1.9 Lượng nước cần thiết cho quá trình rửa và ngâm đại mạch:

- Lượng nước cần thiết cho quá trình rửa 1000 kg đại mạch là 2m3.[3, tr 97]

- Ngoài ra lượng nước cần cho quá trình ngâm được tính theo công thức:

2

) (a c n

[3, tr 97]

Trong đó: a: là lượng nước ngâm ban đầu, a= 1,49m3

c: là lượng nước ngâm trước khi kết thúc quá trình ngâm, c=1,16m3.

n là số lần thay nước, n=6

Vì vậy ta có :  

) ( 95 , 7 2

6 16 , 1 49 ,

Theo tài liệu lượng H2O2 cần sử dụng là 3l/m3 nước [5, tr 12]

Vì vậy lượng H2O2 cần dùng cho quá trình rửa đại mạch là: 3 x 9,95 = 29,85 (lit)

5   3



4.2.1.11 Lượng không khí điều hòa:

Qua bảng 7.1 [3, tr109], ta có lượng O2 hấp thụ (ml) tính theo 100g chất khô qua các ngày ươm như sau:

- Ngày thứ 1 hấp thụ 860ml

- Ngày thứ 2 hấp thụ 960ml

Mà ta có lượng chất khô trong nguyên liệu sau rửa và ngâm là mN = 873,17 (kg)

Từ đó suy ra lượng O2 cần cung cấp cho 873,17 kg trong 1 ngày là:



100

1000025,117,

4.2.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy:

Nhà máy làm việc mỗi năm 12 tháng, trong đó các ngày lễ lớn trong năm được nghỉ như: Quốc tế lao động (1-5), Lễ quốc khánh (2-9), Giải phóng miền nam (30-4), Tết dương lịch (1-1)

Mỗi ngày làm việc 3 ca Mỗi ca làm việc 8 tiếng đồng hồ

Bảng 4.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm

Số ngày làm

việc/Tháng 26 24 26 25 25 26 27 26 25 27 25 27 309

Số ca/Tháng 78 72 78 75 75 78 81 78 75 81 75 81 927

4.2.3 Tính chi phí cho một ngày:

4.2.3.1 Năng suất của nhà máy:

4.2.3.2 Lượng nguyên liệu sản xuất:

- Khối lượng của nguyên liệu sản xuất:

22,787

43,582521000

1000

T M

'

4.2.3.3 Lượng nguyên liệu sau khi làm sạch:

- Khối lượng nguyên liệu sau khi làm sạch:

1000

99065,739971000

'

LS

M M

- Thể tích của nguyên liệu sau khi làm sạch:

' '

(77,1081000

47,165,73997

V M

4.2.3.4 Lượng nguyên liệu sau khi rửa và ngâm:

- Lượng chất khô trong nguyên liệu sau rửa và ngâm là:

64612,53

1000

17,87365,739971000

'

N

m M

'

N

M M

'

N

V M

4.2.3.5 Lượng malt tươi sau khi nẩy mầm:

- Khối lượng của malt tươi:

1000

66,140465,739971000

'

U

M M

'

U

V M

4.2.3.6 Lượng malt sau khi sấy:

- Khối lượng malt sau khi sấy:

48,609981000

33,82465,73997100

'

S

M M

4.2.3.7 Lượng malt sau khi tách mầm, rễ:

- Khối lượng malt sau khi tách mầm, rễ (malt thành phẩm):

43,582521000

22,78765,739971000

'

T

M M

- Thể tích của malt thành phẩm:

53,891000

21,165,739971000

'

T

V M

4.2.3.8 Lượng chất khô tách ra theo mầm, rễ:

- Khối lượng chất khô tách ra theo mầm, rễ:

43,26621000

98,3565,739971000

'

R

m M

- Thể tích của mầm, rễ:

58,121000

17,065,739971000

'

R

V M

4.2.3.9 Lượng nước cần thiết cho quá trình rửa và ngâm:

27,7361000

95,965,739971000

4.2.3.10 Lượng H 2 O 2 cần sử dụng:

V = 29,85 x 736,27 = 21977,66 (lit) 4.2.3.11 Lượng khí nén cần sử dụng:

73,21971000

7,2965,739971000

'

kn

V M

4.2.3.12 Lượng không khí điều hòa trong quá trình ươm:

- Lượng không khí điều hòa cần sử dụng:

17 , 873

75 , 44 5 , 64612 17

, 873

'

Thể tích (m 3 )

Khối lượng (kg)

Thể tích (m 3 )

Khối lượng (kg)

Thể tích (m 3 )

/ngày

1023219,51 (m3/ngày)

CHƯƠNG 5 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

5.1 Cơ sở cân bằng nhiệt:

Quá trình sấy không những làm thay đổi cấu trúc vật lý mà còn làm thay đổi

tính chất hóa học của malt Những sự thay đổi về khối lượng và chất lượng của các

cấu tử hóa học đó, ở các loại malt khác nhau và ở các thời điểm khác nhau của quá

trình sấy, là khác nhau Chính vì vậy cần phải có một chế độ sấy thích hợp nhằm

bảo đảm tính chất cảm quan cũng như chất lượng của malt thành phẩm

Tác nhân sấy là không khí sạch tự nhiên được đốt nóng trong calorife và nhờ

hệ thống quạt đẩy vào bên trong thiết bị sấy Nhà máy sử dụng lò hơi riêng để cung

cấp nhiệt cho calorife

Các thông số ban đầu của tác nhân sấy và vật liệu sấy:

 Nhiệt độ tác nhân sấy vào t1= 85oC

 Nhiệt độ tác nhân sấy ra t2 được chọn theo nhiệt độ bầu ướt:

t2= tư + (510oC)

 Nhiệt độ của nguyên liệu vào t’1=20oC

 Nhiệt độ nguyên liệu ra t’2= ts+ (510o

C), với ts là nhiệt độ điểm sương

 Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu: W1= 42,5%

 Độ ẩm cuối của nguyên liệu: W2= 3%

 Nhiệt độ môi trường là t0= 26oC

 Độ ẩm môi trường là φ0= 82%

 Áp suất khí quyển po= 1at

5.2 Xác định các thông số của không khí:

5.2.1 Thông số trạng thái ban đầu của không khí:

Tác nhân sấy khi vào calorife là trạng thái của không khí tự nhiên Ta có các

thông số: t0 = 26 0C, 0 = 82%

5.2.2 Hàm ẩm của không khí:

Hàm ẩm của không khí được xác định theo công thức:

1

1

622,0

b o

b o o

p p

p x

035,082,0







 = 0,0184 ( kg ẩm/kg kkk )

5.2.3 Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm:

Nhiệt lượng của không khí ẩm:

I0 = t0 + ( 2493 + 1,97t0 )x0 ( KJ/kg kkk ) [8, tr 96]

I0 = 26 + ( 2493 + 1,9726 ) 0,0184

= 72,81 ( KJ/kg kkk )

5.2.4 Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife:

Ta có: Nhiệt độ của không khí sau khi qua calorife là 85oC

x p b

Trong đó: p = 1at, áp suất khí quyển

Pb2= 0,590 at, áp suất hơi bão hoà ở nhiệt độ 85oC [7, tr 312]

622,00184,0590,0

0184,01

5.2.6 Xác định nhiệt độ bầu ướt, nhiệt độ điểm sương:

Việc xác định nhiệt độ bầu ướt và nhiệt độ điểm sương rất quan trọng Vì:

- Xác định nhiệt độ bầu ướt là để khi tác nhân sấy ra khỏi thiết bị không bị ngưng tụ nước

- Xác định nhiệt độ điểm sương để khi sản phẩm ra khỏi thiết bị không bị

- Xác định nhiệt độ điểm sương: Trên đồ

thị I-x kéo dài đoạn thẳng x0 = x1 = 0,0184 sẽ cắt

đường  = 1 tại 1 điểm từ đó ta sẽ xác định được

nhiệt độ điểm sương [8, hình VII.1]

- Xác định nhiệt độ bầu ướt: Trên đồ thị I-x

kéo dài đoạn thẳng I1=I2= 134 (KJ/kg kkk) sẽ cắt

đường  = 1 tại 1 điểm từ đó ta xác định được

nhiệt độ bầu ướt tư

Dựa vào đồ thị ta xác định được:

 ts = 24 0C nên suy ra: t2’ = 24+6 = 300C

 tư= 36 0C nên suy ra: t2 = 36+5 = 410C

5.2.7 Nhiệt lượng của không khí ra khỏi máy sấy:

Do ta chỉ tính quá trình sấy lý thuyết nên:

97,1

2493 t

t I

41134







= 0,036 (kg ẩm/kg kkk)

Ở nhiệt độ t2 = 410C tra bảng ta có áp suất hơi bão hoà Pb2 = 0,0797at [7, tr 312]

- Từ công thức (5.1) suy ra độ ẩm của không khí sau khi ra khỏi máy sấy là:

2 =

2 2

2

)622,0( x P b

P x

1036,0

5.2.9 Lượng không khí khô tiêu hao cần để bốc hơi 1kg ẩm:

l =

0 2

Với: G1: khối lượng của vật liệu trước khi sấy

G2: khối lượng của vật liệu sau khi sấy

Từ bảng [4.3], ta có lượng ẩm cần thiết bốc hơi ra từ nguyên liệu trong 1 ngày:

= 1789,29 (kg/h)

Vậy lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy trong 1h là:

L = 1789,29 56,82= 101667,46 (kg kkk/h)

5.3 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy:

5.3.1 Lượng nhiệt cần thiết để làm bay hơi 1kg ẩm:

Lượng nhiệt tiêu hao riêng được tính theo công thức:

q = ( I1 – I0 ) l ( KJ/kg ẩm bay hơi) [8, tr 102]

q = ( 134 – 72,81) 56,82 = 3476,81 ( KJ/kg ẩm bay hơi )

5.3.2 Tổng lượng nhiệt cần thiết để bốc hơi ẩm trong khi sấy:

Tổng lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy được xác định theo công thức:

Q1 = L ( I1 – I0 ) ( KJ/h ) [6, tr103]

Q1 = 101667,46 ( 134 – 72,81) = 6221031,87 (KJ/h)

5.3.3 Lượng nhiệt cần thiết cung cấp để đun nóng sản phẩm:

Q2 = G1 Csp( T1 – t1’) (KJ/h)

[4, tr 43]

Với: - Nhiệt dung riêng của chất khô nông sản nằm trong khoảng: 0,35

0,37 Kcal/kg0C, ở đây ta chọn Cck= 0,35 Kcal/kg0C = 1,46 (KJ/kg0C)

= 2,62 (KJ/kg0C)

 T1: Nhiệt độ đun nóng cho phép của nguyên liệu sấy, đây chính

là nhiệt truyền từ tác nhân sấy lên bề mặt malt Nhiệt độ này lấy bằng nhiệt độ trung bình của không khí sấy (0C) [4, tr 43]

5.3.4 Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy:

Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy chủ yếu là do tổn thất ra môi trường xung quanh, đun nóng thiết bị sấy và các tổn thất khác

Qua nghiên cứu, nếu thiết bị sấy không có bảo ôn bên ngoài thì có thể lấy từ

812% nhiệt lượng dùng để sấy Vậy theo lý thuyết thì lượng nhiệt tổn thất được tính:

Qtt = ( 0,080,12 ) Q1 [4, tr 43 ]

Chọn 10%, ta có:

Qtt = 0,1 6221031,87 = 622103,187 (KJ/h)

5.3.5 Lượng nhiệt mà calorife cần cung cấp cho quá trình sấy:

Qcal = Q1 + Q2 + Qtt

= 6221031,87 + 484194,62 + 622103,187

= 7327329,67 ( KJ/h )

5.4 Cân bằng nhiệt vào và ra thiết bị sấy:

5.4.1 Nhiệt vào thiết bị sấy:

5.4.1.1 Nhiệt lượng do không khí sấy mang vào:

= 2541,6 (kg/h)

 C1=

100

) 100 ( W2 C W2

= 0,37 ( Kcal/kg 0C ) = 0,37 × 4,19= 1,55 (KJ/kg0C)

 t1’= 20 0

C Vậy: Qspv= 2541,6 × 1,55 × 20