Thiết kế nhà máy bia năng suất 20triệu lít/năm

Thiết kế nhà máy bia năng suất 20triệu lít/năm

Môc lôc

L I NÓI Ờ ĐẦ U 4

PH N I L P LU N KINH T Ầ Ậ Ậ Ế 6

I.1 Tình hình phát triển ngành bia trên thế giới 6

I.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam 7

8

I.3 Chọn địa điểm và năng suất xây dựng nhà máy 8

PH N II: CH N V THUY T MINH Ầ Ọ À Ế 12

D Y CHUY N CÔNG NGH Â Ề Ệ 12

I NGUYÊN LIỆU 12

I.1 Malt đại mạch 12

I.2 Hoa hounblon 13

I.3 Gạo 14

I.4 Nước 14

I.5 Chủng nấm men 15

II CHỌN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 17

PHẦN III THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 18

III.1 Nghiền nguyên liệu 18

III.1.1 Nghiền malt 18

III.1.2 Nghiền gạo 19

III.2 Quá trình hồ hoá 20

III.3 Quá trình đường hoá 22

III.4 Lọc dịch đường 23

III.5 Nấu dịch đường với hoa houblon 25

III.6 Lắng trong dịch đường 27

III.7 Làm lạnh nhanh 28

III.8 Sục khí và cấp nấm men 29

III.9 Nhân giống nấm men 30

III.10 Lên men 31

III.11 Lọc bia 34

III.12 Tàng trữ, ổn định bia và bão hòa CO2 35

III.13 Hoàn thiện sản phẩm 36

PH N III: T NH C N B NG S N PH M Ầ Í Â Ằ Ả Ẩ 40

A Kế hoạch sản xuất của nhà máy 40

B Tính cân bằng sản phẩm cho 1000l bia chai 41

PH N IV: T NH V CH N THI T B Ầ Í À Ọ Ế Ị 47

IV.1 Thiết bị trong phân xưởng nghiền 47

IV.1.1 Cân nguyên liệu 47

IV.1.2.Chọn máy nghiền malt 47

IV.1.3 Chọn máy nghiền gạo 48

IV.1.4 TÝnh gÇu t¶i 48

IV.2 Thiết bị trong phân xởng nấu 49

IV.2.1 Nồi hồ hoá 49

IV.2.2 Tính và chọn nồi đờng hoá 51

IV.2.3 Thiết bị lọc đáy bằng 52

IV.2.4 Tính và chọn nồi nấu hoa 54

IV.2.5 Tính thùng lắng xoáy 56

IV.2.6 Mỏy làm lạnh nhanh 57

IV.2.7 Tính và chọn nồi đun nớc nóng 57

IV.2.8 Tớnh và chọn hệ thống CIP 58

IV.2.9 Chọn bơm 59

IV 3 Tớnh và chọn thiết bị trong phõn xưởng lờn men 60

IV 3.1 Tớnh và chọn thựng lờn men 60

IV.3.2 Tớnh và chọn thiết bị gõy men 64

a.Tính thùng gây men giống cấp II 64

b.Tính thùng gây men giống cấp I 65

IV.3.4.Thựng rửa men và bảo quản men dựng lại 65

IV.3.5 Chọn mỏy lọc bia 66

IV.3.6 Thùng chứa bia và bão hoà CO2 sau khi lọc 66

IV.4 Tớnh và chọn thiết bị trong phõn xưởng chiết chai 67

1 Mỏy rửa chai 67

2 Mỏy chiết chai đẳng ỏp BF _ 36.1 68

3 Hệ thống thanh trựng chai 68

4 Mỏy dỏn nhón 69

5.Cỏc thiết bị vận chuyển 69

PH N V: T NH TO N N NG L Ầ Í Á Ă ƯỢ NG 71

I Tớnh hơi 71

1 Lượng hơi cấp cho nồi hồ húa 71

2 Lượng hơi cấp cho nồi đường húa 73

3 Lượng hơi cấp cho nồi nấu hoa 75

4 Lượng hơi cấp cho thiết bị đun núng nước 76

5 Lượng hơi cấp cho phõn xưởng hoàn thiện 77

II Tớnh lạnh 79

1 Lượng nhiệt lạnh cấp cho thiết bị lạnh nhanh 79

2 Lượng nhiệt lạnh cấp cho thiết bị lờn men 79

3 Lượng nhiệt lạnh cấp cho thiết bị gõy men giống 82

4 Lượng nhiệt lạnh cung cấp để hạ nhiệt độ bia sau lọc xuống 1oC 84

III Tớnh nước 85

1 Lượng nước dựng cho phõn xưởng nấu 85

2 Lượng nước dựng cho phõn xưởng lờn men 85

3 Lượng nước dựng để gõy men giống và rửa men 86

4 Lượng nước dựng cho phõn xưởng hoàn thiện sản phẩm 86

5 Lượng nước dựng cho nồi hơi 86

6 Lượng nước dựng cho cỏc hoạt động khỏc 87

IV Tớnh điện 87

1 Tớnh phụ tải chiếu sỏng 87

2 Tớnh phụ tải động lực 92

3 Xỏc định phụ tải tớnh toỏn 93

4 Xác định công suất và dung lượng bù 93

5 Chọn máy biến áp 94

6 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 94

PH N VI: T NH X Y D NG Ầ Í Â Ự 96

1 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy 96

2 Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 98

2.1 Xác định kích thước các hạng mục công trình 98

2.2 Giải pháp thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 105

2.3 Tính các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 106

3 Thiết kế nhà sản xuất chính 107

PH N VII: T NH TO N KINH T Ầ Í Á Ế 110

I.Mục đích và nhiệm vụ 110

1.Mục đích 110

2.Nhiệm vụ 110

II.Tính chi phí cố định 111

1.Tính chi phí cho xây dựng nhà máy 111

a.Vốn đầu tư chuẩn bị 111

b.Vốn đầu tư xây dựng 111

2.Tính chi phí cho lắp đặt thiết bị 113

3.Các chi phí phát sinh trong quá trình xây dựng và lắp đặt 115

4.Tính chi phí khấu hao thiết bị, nhà xưởng 115

5.Tính vốn đầu tư cố định cho nhà máy 116

III.Tính Chi phí sản xuất 116

1.Chi phí cho nhiên liệu 116

2.Chi phí cho nguyên liệu 117

3.Chi phí tiền lương cho toàn nhà máy 118

4.Chi phí bảo hiểm xã hội 119

5.Tính giá thành sản phẩm 120

6.Tổng doanh thu của nhà máy 121

7.Vốn 121

8.Tính NPV 121

9.Đánh giá các chỉ tiêu hiệu quả 125

PH N VIII: V SINH V AN TO N LAO Ầ Ệ À À ĐỘ NG 126

I Vệ sinh 126

1 Vệ sinh cá nhân 126

2 Vệ sinh thiết bị nhà xưởng 126

II An toàn lao động 127

1 Chống khí độc trong nhà máy 127

2 Chống ồn và rung động 127

3 An toàn khi vận hành thiết bị 128

4 An toàn về điện 128

5 Phòng cháy chữa cháy 128

K T LU N Ế Ậ 129

T I LI U THAM KH O À Ệ Ả 131

LỜI NÓI ĐẦU

Bia là một loại đồ uống giải khát hiện rất được ưa chuộng ở nước ta cũng như trên thế giới Bia có màu sắc, hương vị đặc trưng, dễ dàng phân biệt với các loại đồ uống khác Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon bia đem lại giá trị dinh dưỡng, một lít bia cung cấp 400 – 450 kcal, bia có khả năng kích thích tiêu hoá, giúp cơ thể khoẻ mạnh khi dùng với liều lượng thích hợp và đặc biệt còn có tác dụng làm giảm nhanh

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, bia ra đời từ khoảng 7000 năm trước Công nguyên, bắt nguồn từ các bộ lạc cư trú ven bờ sông Lưỡng Hà, sau đó được truyền sang các châu lục khác thông qua quá trình trao đổi, buôn bán giữa các bộ lạc Trong quá trình tìm kiếm nguyên liệu phụ để tăng chất lượng cho bia, người ta nhận thấy hoa houblon mang lại cho bia hương vị rất đặc biệt và nhiều đặc tính quý giá Hiện nay, hoa houblon vẫn là nguyên liệu không thể thay thế trong sản xuất bia Đến thế kỷ XIX, Louis Pasteur xuất bản cuốn sách về bia đã tạo ra ngành công nghiệp sản xuất bia dưới ánh sáng khoa học Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác quy trình công nghệ sản xuất bia đang ngày càng trở nên hoàn thiện Chính vì vậy, bia đã trở thành loại đồ uống được ưa chuộng nhất hiện nay, được sản xuất và tiêu thụ ngày càng nhiều trên phạm vi toàn thế giới

Ở Việt Nam, bia xuất hiện chưa lâu lắm (chỉ khoảng 100 năm), ngành công nghiệp sản xuất bia vẫn còn rất nhiều tiềm năng phát triển Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng bia ở nước ta ngày càng tăng Rất nhiều nhà máy cũng như cơ sở sản xuất bia được thành lập trên khắp cả nước nhưng vẫn chưa đáp ứng hết được nhu cầu thị trường cả về chất lượng cũng như số

lượng Hơn nữa bia là một ngành công nghiệp có nhiều đóng góp to lớn cho ngành kinh tế quốc dân vì nó là ngành sản xuất đem lại lợi nhuận cao, khả năng thu hồi vốn nhanh, và là nguồn thu quan trọng cho ngân sách quốc gia.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, mục tiêu đề ra và lợi ích của việc phát triển công nghệ sản xuất bia nên việc xây dựng thêm các nhà máy bia với cơ cấu tổ chức chặt chẽ cùng các thiết bị công nghệ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng các loại bia có chất lượng cao, giá thành phù hợp là vô cùng cần thiết

Trong bản đồ án này em trình bày thiết kế nhà máy bia năng suất 20 triệu lít/năm Đây là một nhà máy với năng suất trung bình, nếu được trang bị

và tổ chức hợp lý sẽ có khả năng thích ứng linh hoạt với qui mô sản xuất trung bình, cũng như có khả năng mở rộng qui mô sản xuất

PHẦN I LẬP LUẬN KINH TẾ

I.1 Tình hình phát triển ngành bia trên thế giới

a Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Nhu cầu tiêu thụ bia trên thế giới ngày càng nhiều cùng với nhu cầu và điều kiện đời sống vật chất của mọi gười ở khắp nơi trên thế ngày càng tăng

Theo thống kê, các nước Đức, Mỹ có sản lượng bia lớn hơn 10 tỷ lít/ năm

Mỹ là một nước phát triển, qui mô sản xuất lớn, 5 công ty đã chiếm 60% tổng sản lượng bia sản xuất ra Ở Canada chỉ hai công ty lớn đã chiếm 94% tổng sản lượng bia sản xuất ra Các nước Đức, Đan Mạch, Tiệp tiêu thụ nhiều hơn

100 lít /người /năm

lớn thì ở Châu Phi chỉ một số nước là sản xuất và tiêu thụ nhiều bia Người ta

đã thống kê được 10 nước có sản lượng bia cao nhất ở tất cả các châu lục là:

Mỹ, Trung Quốc, Đức, Brazin, Nhật, Anh, Mexico, Tây Ban Nha, Nam Phi

10 nước có mức tiêu thụ bia cao nhất là: Tiệp, Đức, Italia, ÚC, Bỉ, Newziland, Áo, Đan Mạch, Hungari, Anh

b Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Châu Á.

Châu Á có các nước phát triển như: Nhật, Trung Quốc và các nước đang phát triển như: Lào, Campuchia, Việt Nam điều có sản lượng sản xuất và tiêu thụ bia ngày càng tăng lên nhưng mức độ tăng trưởng là khác nhau ở các nước khác nhau

Thái Lan 26,5%, Philippin 22%, Malaixia 21%, Trung Quốc20 %

Sản lượng bia ở Trung Quốc, Nhật gần bằng với sản lượng bia ở Đức, Mỹ, khoảng 8-12 tỷ lít /năm

Nhật có 4 công ty lớn chiếm 40% sản lượng sản xuất ra Trung Quốc có 800 nhà máy có sản lượng lớn hơn 150 triệu lít /năm (chiếm 25% tổng sản lượng sản xuất ra)

Mức tiêu thụ ở Nhật 50 lít /người /năm

Mức tiêu thụ ở Singapo 18-20 lít /người /năm

I.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam.

Việt Nam là một nước Đông Nam Á, vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, bia là thứ

đồ uống có độ cồn nhẹ, có giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan cao có tác dụng giải khát nên bia rất được ưa chuộng ở Việt Nam

Mục tiêu ngành:

nguồn nguyên liệu trong nước để sản xuất ra sản phẩm có chất lượng cao, đa dạng hoá về chủng loại, cải tiến bao bì mẫu mã, phấn đấu hạ giá thành, nâng cao khả năng cạnh tranh, đáp ứng nhu cầu trong nước và có sản phẩm xuất khẩu, tăng nguồn thu ngân sách, hội nhập vững chắc kinh tế khu vực và thế giới

- Khuyến khích các thành phần kinh tế tham gia sản xuất, bia đạt chất lượng cao từ nguyên liệu trong nước và nhập khẩu

Định hướng phát triển

-Về công nghệ, thiết bị: hiện đại hoá công nghệ, từng bước thay thế công nghệ thiết bị hiện có bằng công nghệ, thiết bị tiên tiến hiện đại của thế giới, đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng, an toàn vệ sinh thực phẩm, môi trường theo qui định của Việt Nam và quốc tế để sản phẩm có khả năng cạnh tranh ngày càng cao trên thị trường trong và ngoài nước

- Về đầu tư: Tập chung đầu tư vào các nhà máy có công suất thiết kế lớn, phát huy tối đa năng lực của các cơ sở sản xuất có thiết bị và công nghệ tiên tiến, đồng thời tiến hành đầu tư mở rộng năng lực của một số nhà máy hiện có đa dạng hoá hình thức đầu tư phương thức huy động vốn, khuyến khích huy động nguồn vốn của các thành phần kinh tế trong nước, phát hành trái phiếu đẩy mạnh việc cổ phần hoá đối với những doanh nghiệp nhà nước không nắm giữ 100% vốn

+ Các chỉ tiêu chủ yếu

Sản lượng: Năm 2010: 12000 Triệu lít

Năm 2015: 15000 Triệu lít

Tập trung đầu tư các nhà máy công suất lớn, sản xuất kinh doanh hiệu quả, quản lý chặt chẽ vệ sinh an toàn thực phẩm đảm bảo chất lượng, giá thành được người tiêu dùng chấp nhận cụ thể.

Đối với các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài tập trung khai thác

đủ công suất thiết kế

- Trong đó bia Việt Nam phải giữ vai trò chủ chốt trong việc nâng uy tín chất lượng thương hiệu bia Việt Nam, đảm bảo sản xuất và tiêu thụ đạt tỷ trọng từ 60%-70% thị phần trong nước và hướng tới suất khẩu

Sản lượng sản xuất ngành bia

lít)

Năm 2015 (triệu lít)

1 Công ty bia Sài Gòn

Công ty bia Hà Nội

200100

780200150400

270150

Nhu cầu vốn đầu tư

Công ty bia Sài Gòn

Công ty bia Hà Nội

Các nhà máy khác

27301680700

378021001400

I.3 Chọn địa điểm và năng suất xây dựng nhà máy.

Các nguyên tắc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy:

+ Gần vùng nguyên liệu và nhiên liệu

+ Thuận lợi về giao thông thuỷ, bộ để vận chuyển nguyên liệu, vật liệu

và sản phẩm

+ Gần nguồn cung cấp nước, có hệ thống thoát nước hợp lý để không ảnh hưởng đến môi trường, đến sức khỏe của người dân trong vùng.+ Gần nơi đông dân cư để có nguồn nhân lực dồi dào, tiêu thụ sản

phẩm thuận lợi

+ Địa hình bằng phẳng, điạ chất ổn định, không có chấn động

+ Đủ diện tích bố trí thiết bị và khu vực trong nhà máy, sản xuất, giao thông nội bộ thuận tiện, có đất dự trữ cho mở rộng sản xuất

Từ các nguyên tắc trên, em lựa chọn địa điểm xây dựngnhà máy nằm trong khu công nghiệp Hoà Xá thuộc thành phố Nam Định Địa điểm này đáp ứng được các nhu cầu trên phương diện sau:

I.3.1 Giao thông

Khu vực xây dựng nằm trên đường quốc lộ liên thông với các tỉnh Thái Bình, Thái Nguyên, Hưng Yên, Hà Nội, Ninh Bình, Hà Nam đều là các tỉnh thuộc vùng đồng bằng sông Hồng có hệ thống đường bộ, đường sắt tương đối phát triển

Khoảng các địa lý từ Nam Định đến các tỉnh:

Nam Định – Thái Bình:17,7km

Nam Định – Ninh Bình:29 km

Nam Định – Phủ Lý:29km

Nam Định – Hải Dương: 60km

Bờ biển dài 72 km, nối tiếp với hai cửa biển và hai dòng sông lớn là sông Đáy

và sông Hồng Dọc bờ biển có 5 cửa sông, hai cảng lớn là cảng sông Nam Định và cảng Hải Thịnh Hệ thống sông tạo điều kịên thuận lợi cho giao thông

I.3.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Nguyên liệu chính là malt vàng nhập từ úc về thông qua công ty nhập khẩu malt Hoa houblon được nhập bằng đường thuỷ, từ các cảng biển theo đường quốc lộ đến thẳng nhà máy ở dạng chế phẩm thương mại: cao hoa và hoa viên.Nguyên liệu thay thế được thu mua trong tỉnh và các tỉnh lân cận vì đây là vùng đồng bằng nông nghiệp rất phát triển, thu mua nhanh chóng nên không phải dự trữ nhiều, giạo luôn đáp ứng nhu cầu sản xuất cả về số lượng và chất lượng.

Mặt khác dân cư đông còn là điều kiện thuận lợi để lựa chọn, đào tạo nguồn nhân lực có đầy đủ kỹ năng thao tác thực hành, rành về trình độ chuyên môn, đáp ứng được yêu cầu sản xuất

I.3.4 Nguồn cung cấp điện, nhiệt, lạnh

Sử dụng mạng lưới quốc gia thông qua nguồn cung cấp điện thành phố và qua trạm hạ áp của nhà máy Nhà máy có bộ phận chống cháy, nổ, bình cứu hoả, cửa thoát hiểm, máy phát điện công suất vừa đủ (theo phần tính điện) để phục vụ cho nhà máy không bị gián đoạn sản xuất

Nhiệt sử dụng trong nhà máy phát đi từ lò hơi chạy bằng nguyên liệu than Có hai lò hơi làm việc đồng thời Người vận hành lò hơi phải có trình độ chuyên môn cao, phải thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị, sửa chữa và thay thế phụ tùng ngay khi cần thiết

Nhà máy sử dụng máy lạnh, tác nhân làm lạnh cho thiết bị là glycol, tác nhân chạy máy làm lạnh là khí Freon 22

I.3.5 Nguồn cấp thoát nước.

Sử dụng trực tiếp nguồn nước thành phố Nước thải sau khi sử dụng cho công đoạn vệ sinh thiết bị, rửa chai, rửa phân xuởng, dụng cụ thao tác…được đưa qua bộ phận sử lý nước thải trước khi thải ra ngoài sông, cống rãnh Nước ngưng được đem sử lý và dùng cho nồi hơi

PHẦN II: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

I.1 Malt đại mạch

Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất các bia Malt đại mạch chính là hạt đại mạch được nảy mầm trong điêu kịên nhiệt độ và độ ẩm thích hợp, sau đó được sấy khô, tách rễ, làm sạch để chuyển chúng thành sản phẩm bền vững dễ dàng cho việc vận chuyển, bảo quản và loại trừ khả năng xâm nhập và phát triển của vi sinh vật

Do tính chất và tầm quan trọng của malt trong công nghệ sản xuất bia mà malt cần đạt được những chỉ tiêu về chất lượng nhất định mới được lựa chọn

+Khối lượng tuyệt đối: Là khối lượng của 1000 hạt không lựa chọn chỉ

số này dao động trong khoảng 29 ÷ 38 g

+ Hình thái vết cắt của malt là mức độ trắng đục hoặc trắng trong của phần nội nhũ:

Đối với malt vàng số hạt trắng đục ≥ 94%

- Chỉ tiêu hoá học:

I.2 Hoa hounblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản, đứng vị trí thứ 2 (sau malt đại mạch) và

có vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khă năng tạo bọt và giữ bọt của bia, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Hoa houblon có thành phần hoá học:

và nhờ đó làm tăng độ bền sinh học của bia thành phẩm

- Tinh dầu thơm: là cấu tử rất có giá trị của hoa houblon Tinh dầu thơm của hoa houblon hoà tan vào dịch đường tồn tại trong bia và tạo ra cho nó một

mùi thơm đặc trưng rất nhẹ nhàng và dễ chịu Tinh dầu thơm là nhân tố quyết định hương thơm của bia vàng.

- Polyphenol: giá trị công nghệ lớn nhất của polyphenol là chúng được dùng

để kết lắng và loại bỏ các hợp chất protid cao phân tử ra khỏi dịch đường, làm

ổn định thành phần và tăng độ bền keo của bia

Chính vì các yếu tố trên mà hoa houblon là nguyên liệu không thể thay thế trong công nghệ sản xuất bia

I.3 Gạo

Ngoài đại mạch, trong công nghệ sản xuất bia để giảm giá thành sản phẩm, người ta đã đưa một số nguyên liệu khác vào thay thế, người ta thường sử dụng các nguyên liệu dạng hạt chưa nảy mầm Nước ta là một nước nông nghiệp trồng lúa nước nên nguồn gạo của chúng ta rất phong phú va giá thành

rẻ vì vậy ta chọn gạo làm nguyên liệu thay thế,

Thành phần của gạo đưa vào sử dụng:

lớn như vậy, ta có quyền nói rằng nước là một trong những nguyên liệu chính

để sản xuất bia Vì vậy nước đưa vào sản xuất bia phải đạt được những yêu cầu nhất định Nước thực chất là một dung dịch loãng của các muối ở dạng ion Nhóm cation thì chiếm nhiều nhất là Ca2 +, Mg2+, H+, Na+, K+, Mn2+,… nhóm anion chủ yếu là OH -, HCO3-, CO32-, SO42-… Hàm lượng các muối trong nước khác nhau nên ảnh hưỏng của chúng đối với tiến trình công nghệ khác nhau Trong nước có Fe làm bia tanh, Mn làm bia đắng, Ca, Mg, Na làm bia có vị chát

Các loại muối hoà tan trong nước tạo cho nước có độ cứng Trong nước nếu

có muối bicacbonat thì ảnh hưởng bất lợi cho bia vì chúng làm giảm độ chua định phân của dịch cháo khi chúng tác dụng với các muối photphat của malt: 2KH2PO4 + 2Na2HCO3 > K2PO4 + Na2HPO4 + H2O + CO2

làm cho pH của dịch cháo tăng, khả năng hoạt động của Enzim sẽ bị giảm và

do đó hiệu suất thuỷ phân cũng giảm theo

Muối sunphat của Canxi lại làm tăng độ chua định phân của dịch cháo, tác động này rất có lợi cho quá trình đường hoá

Nước dùng để nấu phải là nước trung bình hoặc nước mềm Nước cần phải xử

lý để đạt các tiêu chuân sau:

- Tiêu chuẩn vật lý: trong suốt, không mùi, không vị

- Tiêu chuẩn vi sinh vật: chỉ số E coli là 3 (số tế bào E coli cho phép trong 1lít

Kim loại nặng: không có

Khi nước không đạt tiêu chuẩn để sản xuất bia thì phải xử lý Xử lý nước bao gồm: Lắng trong và lọc, làm mềm nước và cải tạo thành phần sinh học và hoá học của nước

Làm mềm nước: loại bỏ các muối bicacbonat và cacbonat ra khỏi nước hoặc chuyển chúng sang một dạng khác không nguy hại đến tiến trình công nghệ sau này Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion và phương pháp trung hoà.Cải tạo thành phần sinh học của nước, diệt vi sinh vật có trong nước để cho nước sạch về phương diện sinh học

vẫn cứ trôi lơ lửng trong bia non, khả năng kết lắng của chúng rất kém Mặt khác chúng chỉ hấp thụ và lên men được 1/3 Rafinoza.

- Saccharomyces carlbergensis

Là nấm men chìm thích nghi với điều kiện sinh trưởng và phát triển ở nhiệt

độ thấp hơn Chúng phân bố chủ yếu ở tầng sâu của dịch đường trong thiết bị lên men Trong quá trình lên men chúng có thiên hướng chìm sâu và kết lắng xuống đáy thùng Khi quá trình lên men chính kết thúc thì phần lớn lượng

đã trở thành vô hoạt Hơn nữa nấm men chìm có khả năng hấp thụ toàn bộ phân tử đường Rafinoza

Từ hai loại nấm men trên ta thấy nấm men chìm có nhiều đặc tính ưu việt hơn nấm men nổi Vậy trong công nghiệp sản xuất bia chúng ta chọn chủng nấm

men Saccharomyces carlbergensis

II CHỌN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

Sơ đồ công nghệ sản xuất bia

Lµm l¹nh nhanh,

Kh«ng khÝ

ChiÕt chaiThanh trïngD¸n nh·nXÕp kÐt

Men s÷a

Xö lý

MaltNghiÒn

Malt lãt 10%

PHẦN III THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

III.1 Nghiền nguyên liệu

III.1.1 Nghiền malt

- Mục đích : Phá vỡ liên kết cơ học của hạt tạo điều kiện hoạt hoá hệ

enzym của hạt lên mức tối đa trong thời gian đường hoá nhưng vẫn giữ được lớp vá trấu không bị vụn nát để phục vụ quá trình lọc dịch đường

- Các phương pháp nghiền malt : tiến hành nghiền theo 2 phương pháp

là nghiền khô và nghiền ướt

* Nghiền khô : được chia làm các loại

nát trong quá trình nghiền )

lót

Nhìn chung các phương pháp nghiền khô đều có ưu điểm chung là ta có thể nghiền trước khi nấu một ngày Nhưng với công nghệ sản xuất ngày nay khả năng tự động hoá cao thì đây không thể coi là ưu điểm để lợi dụng

* Nghiền ướt: có hai phương pháp sau

Ưu điểm chung của phương pháp nghiền ướt là giữ được vá trấu để phục vụ cho quá tr×nh läc Ngoài ra phương pháp này còn có ưu điểm là hạn chế sự hoà tan của chất chát có mặt trong vỏ trấu, các chất lạ hoà vào dịch đường làm ảnh hưởng tới chất lượng bia thành phẩm

- Thiết bị nghiền malt : Thiết bị nghiền malt là loại máy nghiền bốn trục

một sàng

Cấu tạo: Máy có hai cặp trục được đặt ở phía trên và phía dưới Ở giữa người

ta đặt một sàng rung phân loại Malt khi đưa vào sẽ được nghiền ở cÆp trục thứ nhất sau đó sẽ qua sàng phân loại, phần bột mịn sẽ lọt qua sàng và được gom vào thùng chứa tạm Còn phần lớn hơn không lọt qua sàng lại được nghiền tiếp bởi cặp trục thứ hai nằm ở phía dưới Chiều dài của các cặp trục là khác nhau, nó phụ thuộc vào công suất của từng loại máy, dao động từ 350 –

1250 mm , đường kính của các trục dao động từ 200 – 300mm Người ta có thể điều chØnh độ mịn của sản phẩm nghiền bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa hai trục Nếu khoảng cách này càng nhỏ thì sản phẩm nghiền càng mịn

Yêu cầu của malt sau nghiền :

Malt được chứa trong các bao polyetylen khối lượng 50kg được đưa đến và

đổ vào phễu chứa malt chưa nghiền, từ đây malt sẽ được gầu tải vận chuyển lên phễu có đặt cân điện tử định lượng để cân malt, khi lượng malt đã đủ theo định lượng ban đầu thì việc vận chuyển malt lên phễu này được dừng lại và lúc này malt từ phễu này chuyển vào phễu chứa malt của máy nghiền bằng

lệ malt: nước là 1: 5

Sau khi nghiền dịch malt sẽ được bơm pittong bơm vào nồi đường hoá

III.1.2 Nghiền gạo

- Mục đích :Phá vỡ cấu trúc của hạt tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hồ hoá đạt hiệu quả cao, tăng diện tích tiếp xúc của tinh bột với nước trong quá trình hå hoá

- Thiết bị :Do hạt gạo có cấu trúc tinh bột bền vững nên ta chọn máy nghiền búa mới có khả năng nghiền mịn, hạt gạo càng được nghiền mịn thì quá trình hồ hoá càng đạt hiệu quả cao Máy nghiền búa có cấu tạo gồm một sàng phân loại, một bộ phận trục quay có gắn trực tiếp với môtơ, trên trục có gắn các đĩa, trên đĩa có gắn các búa ( hay các dao chém ) Ở đây do yêu cầu

độ mịn của bột cao nên ta chọn cơ cấu là các lưỡi dao chém bằng thép Khi môtơ quay ( khoảng 2940vòng/phút ) sẽ truyền chuyển động đến trục ,đĩa và tới các dao chém, các dao chém này ngay lập tức chém nát các hạt gạo tạo thành dạng bột mịn, sau đó nó được hút thông qua hệ thống quạt rồi được phân riêng bằng hệ thống xyclon hoặc túi lọc

- Kết quả sau quá trình nghiền :

III.2 Quá trình hồ hoá

- Mục đích: Hoạt hoá tinh bột và thuỷ phân một phần để tạo điều kiện cho giai

đoạn đường hoá đạt hiệu quả cao, đồng thời giai đoạn này cũng hoà tan một phần chất chiết vào dịch đường Trong quá trình nấu để tăng hiệu quả trích ly

và đương hoá nguyên liệu người ta có bổ sung enzym hoặc malt lót Tuỳ

thuộc vào cụng nghệ sản xuất của từng nhà mỏy mà người ta cú thể sử dụng lượng malt lút theo tỷ lệ thớch hợp kốm theo với chế phẩm enzym, ở giai đoạn này chế phẩm enzym thường dựng là Termamyl Dùng chế phẩm enzym Termamyl để phá vỡ màng tinh bột,biến chúng thành trạng thái hoà tan trong

dung dịch và thuỷ phân một phần tinh bột

tớnh, ở dạng lỏng được sản xuất từ dịch nuụi cấy vi khuẩn Baccillus

licheniformis trong phõn tử cú ion Ca Enzym này thuỷ phõn tinh bột ở mối

liờn kết α–1, 4 glucozit trong phõn tử amiloza và amilopectin Nhờ vậy tinh

bột sẽ chúng bị phõn giải thành dextrin tan trong nước

Enzym dựng trong nấu bia ở khõu dịch hoỏ cỏc loại bột khụng phải là malt ở

bột.Chế phẩm enzyme này hoạt động ổn định ở nhiệt độ trờn nếu trong dịch chế phẩm cú một lương Ca2 + nhõt định (khoảng từ 50 – 70 ppm Ca2 +)

Dựng enzym này cú thể thay thế một phần malt lút (khoảng 5% so với lượng bột)

- Thiết bị hồ hoỏ: Thiết bị được dựng cú thõn hỡnh trụ, đỏy và đỉnh h ình cầu ,

được làm bằng thộp khụng gỉ ,cú cấu tạo hai vỏ ở giữa hai lớp vỏ là vựng cung cấp hơi đốt Đỏy thiết bị cú bố trớ cỏnh khuấy cú tỏc dụng đảo đều dịch chỏo trong quỏ trỡnh nấu tăng cường quỏ trỡnh truyền nhiệt và chống hiện tượng khờ Ngoài ra thiết bị cũn được bố trớ nhiệt kế kết nối trực tiếp với mỏy tớnh để theo dừi nhiệt độ trong quỏ trinh nấu ,cỏc van an toàn, đồng hồ đo ỏp suất, đường cấp nước núng để nấu, đường cấp nước rửa , đường bơm dịch sang nồi malt , đường nước thải ,van xả nước ngưng

Trớc khi tiến hành hồ hoá thì tiến hành vệ sinh nồi nấu bằng nớc nóng Sau đó

đồng thời bật cánh khuấy cho toàn bộ lợng bột hoà tan đều vào nớc và trong quá trình hồ hoá không bị vón hoặc cháy két, đồng thời tăng cờng quá trình truyền

nhiệt Trong nồi hồ hoá bổ sung thêm 1 lợng malt chiếm 10% nguyên liệu thay thế, việc bổ sung malt lót để nhờ hoạt động của hệ enzim có trong malt thuỷ phân 1 phần tinh bột làm loãng dịch hồ hoá, giảm độ nhớt của cháo gạo Ngoài

xuống 6 – 6,5 bằng cách bổ sung axit H3PO4 Ta giữ nhiệt độ 450C trong 10 phút, đây là nhiệt độ thích hợp cho nhóm proteaza hoạt động Sau đó mở van cấp hơi để hơi để nâng nhiệt độ của khối dịch lên 900C, thời gian nâng

10C/1phút, giữ ở nhiệt độ 900C trong 20phút Ta để ở nhiệt độ 900C là vì nhiệt

là 940C nên 900C là mức giữa Sau đó nâng nhiệt độ đến 1000C để đun sôi khối dịch trong 30 phút để tinh bột chín hoàn toàn tạo điều kiện cho quá trình đờng hoá tiếp theo đợc dễ dàng Khi cháo chín thì ngừng cấp hơi rồi bơm sang nồi đ-ờng hoá

III.3 Quỏ trỡnh đường hoỏ

Mục đích của quá trình đờng hoá: tạo điều kiện về nhiệt độ và pH của môi trờng thích hợp để hệ enzym có trong malt và enzym bổ sung phân cắt protein, amyloza, dextrin bậc cao thành các hợp chất hoà tan vào nớc trở thành chất chiết của dịch đờng

- Thiết bị đường hoỏ : Chọn thiết bị hỡnh trụ, đỉnh cầu,cũng được trang bị ỏo

hơi như nồi chỏo để cấp hơi đốt cho quỏ trỡnh Dưới đỏy thiết bị cũng được bố trớ cỏnh khuấy cú tỏc dụng làm đồng đều dịch đường và tăng khả năng trao đổi nhiệt của lớp dịch Ngoài ra thiết bị cũn được trang bị phụ kiện như cửa quan sỏt, đốn quan sỏt, nhiệt kế, ỏp kế

Cỏch tiến hành:

Trong thời gian nấu chỏo, tớnh toỏn thời điểm nghiền malt để sao cho khi nghiền xong, chuyển malt vào nồi đường hoỏđược 20 phỳt thỡ chỏo sụi được

của nồi đường hoỏ xuống 5,3 – 5, 4 đõy là pH thớch hợp cho quỏ trỡnh thuỷ phõn

Sau khi malt cú thời gian ngõm ủ được 20 phỳt, bơm dịch chỏo từ nồi hồ hoỏ

duy trì ở nhiệt độ này 20 phút Đây là nhiệt độ thích hợp cho enzym proteaza hoạt động mạnh nhất nhằm thuỷ phân protein thành các axit amin, các hợp chất thấp phân tử, những thành phần này trong quá trình công nghệ sẽ góp phần tạo melanoit, tạo bọt và giữ bọt cho bia làm cho bia có hương vị đậm đà màu sắc đặc trưng, ngoài ra nó còn là nguồn dinh dưỡng cho nấm men hoạt động.

Sau đó cấp hơi để nâng nhiệt độ toàn bộ khối dịch lên 63 ÷ 64oC, giữ ở nhiệt

độ này 40 phút, nhiệt độ này thích hợp cho enzym ò - amylaza hoạt động thuỷ phân tinh bột thành maltoza và dextrin phân tử lượng lớn Sau đó tiếp tục cấp

xong (để biết quá trình đường hoá đã kết thúc chưa dùng phương pháp thử màu bằng iôt, khi dịch đem thử không làm đổi màu iôt thì quá trình đường

a – amylaza sẽ phân cắt tinh bột và các dextrin cao phân tử thành glucoza, dextrin thấp phân tử… Cuối cùng sau khi đường hoá xong, nâng nhiệt độ khối dịch lên 78oC rồi bơm đi lọc

III.4 Lọc dịch đường

Mục đích của quá trình lọc dịch đường: Hỗn hợp sau đường hoá bao gồm 2 pha rắn lỏng Pha lỏng bao gồm nước và các chất hoà tan trong nó: các loại đường, các hợp chất chứa Nitơ thấp phân tử, các dextrin bậc thấp, các chất vô

cơ Pha lỏng này sẽ đi tiếp qui trình công nghệ để tạo ra bia Pha rắn bao gồm:

vỏ trấu, cám, tinh bột chưa thuỷ phân, những hạt li ti khác không cần thiết cho tiến trình công nghệ cần loại bỏ.Vậy quá trình lọc bã malt là tách pha rắn khỏi hỗn hợp để thu nhận dịch đường có thaqnhf phần chưa ổn định để đi tiếp các bước của tiến trình công nghệ

- Thiờt b? l?c: Ta cú th? dựng mỏy l?c ộp khung b?n ho?c thi?t b? l?c dỏy b?

ng

Mỏy l?c ộp khung b?n: cú uu di?m th?i gian l?c nhanh, hi?u su?t cao, d?ch du?ng trong, th? tớch nu?c r?a ớt, di?n tớch chi?m ch? nh?, nang su?t ?n d?nh, khụng ph? thu?c vào quỏ trỡnh nghi?n malt (vỡ khụng dựng l?p v? tr?u

ph?c v? cho quỏ trỡnh l?c) nhung cú nhu?c di?m ph?i dựng nhi?u lao d?ng th? cụng thỏo l?p v? sinh thi?t b? và d? b? oxihoỏ khi thỏo d?ch

Thi?t b? l?c dỏy b?ng: Uu di?m cú kh? nang t? d?ng hoỏ cao t? l?c, t? thỏo bó, v? sinh don gi?n, dung tớch làm vi?c l?n, tục d? l?c nhanh, d?ch l?c khụng b? oxi hoỏ do quỏ trỡnh l?c khụng ti?p xỳc v?i khụng khớ Nhu?c di?m th?i gian l?c dài

Cung nhu h?u h?t cỏc nhà mỏy khỏc, ? dõy ta cung ch?n thi?t b? l?c dỏy b?

ng C?u t?o: thi?t b? hỡnh tr? g?m cú hai dỏy, dỏy th?t và gi? éỏy gi? n?m ? phớa trờn và cỏch dỏy th?t kho?ng 15cm, th?c ch?t dỏy gi? g?m m?t l?p lu?i thộp chỳng du?c ghộp l?i v?i nhau b?i nhi?u ph?n cú hỡnh r? qu?t Trờn dỏy gi? cú m?t l? r?ng 200 – 300mm dựng d? thỏo bó sau quỏ trỡnh l?c Ngoài ra thi?t b? cung du?c b? trớ c?a quan sỏt h? th?ng du?ng ?ng d?n nu?c r?a, nu?c v? sinh thi?t b? , cỏnh kh?u , dao c?o bó , h? th?ng bom vớt t?i d? d?y bó ra ngoài

Tiến hành quá trình lọc:

Trước khi bơm dịch đường sang nồi lọc thì thiết bị lọc phải được rửa sạch

cm Hạ dao cào xuống mức thấp nhất, bơm cháo malt vào nồi lọc, cho hệ

giả Khi bơm hết cháo vào nồi thì dừng quay hệ thống dao cào và nâng chúng lên ở vị trí cao nhất Để yên khối cháo 10 ÷ 15 phút, phần bã cháo hình thành lớp lọc: lớp 1 là vỏ trấu lớn, lớp 2 là vỏ trấu cộng tấm, lớp 3 là cặn mịn Sau

chạy ra còn đục ta đem bơm hồi lưu về thùng lọc Khi dịch đường thoát ra đạt

độ trong cần thiết thì bơm sang nồi hoa houblon

Trong thời gian đầu tốc độ lọc rất nhanh, nhưng khi các mương mao dẫn đã bị lấp bởi các cặn nhỏ li ti thì tốc độ lọc giảm hẳn Trong Trường hợp như vậy ta

hạ thấp dao cào xuống ở mức thấp nhất cho quay 1 ÷ 2 vòng rồi sau đó lại tiếp tục lọc

Bơm dịch đường ra ngoài đến khi dịch đường còn sấp mặt bã thì ngừng bơm dịch và chuyển sang quá trình rửa bã để tránh hiện tượng bọt khí xâm nhập vào bã Tiến hành rửa 3 lần

cào quay để làm lại lớp lọc Sau đó dừng quay và cho lên ở vị trí cao nhất để

Khi kết thúc quá trình rửa bã thì hàm lượng chất hoà tan trong dịch rửa không quá 0,8% khối lượng, khi đó mở van xả bã, hạ dao cào xuống mức thấp nhất

và hạ dao gạt bã xuống sát đáy giả và cho quay để đẩy bã ra ngoài

III.5 Nấu dịch đường với hoa houblon

Mục đích của quá trình:

- Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa Nitơ

và các thành phần khác của hoa vào dịch đường để tạo cho bia có hương

vị đặc trưng

- Polyphenol, chất đắng phản ứng với đạm khả kết tạo thành phức chất màng nhày kết lắng kéo theo các phần tử li ti khác của dịch đường kết tủa làm cho dịch đường trong và tăng độ bền keo của bia

- Tạo melanoid: cải thiện tính chất cảm quan của dịch đường, tăng độ màu của dịch đường

- Polyphenol, chất đắng là những chất có sức căng bề mặt lớn, chúng tham gia vào quá trình tạo bọt và giữ bọt cho bia

- Quá trình đun hoa đưa dịch đường đến nồng độ cần thiết

- Quá trình đun hoa còn mang lại mang lại những khả năng thanh trùng dịch đường tiêu diệt các vi sinh vật tạp nhiễm

- Thiết bị nấu hoa: Là thiết bị hình trụ làm bằng thép không gỉ chịu nhiệt,

có đáy lõm hoặc lồi, nắp hình cầu, ở tâm là ống thoát hơi bên trong có sử dụng thiết bị đun tuần hoàn hình nón Thiết bị cũng được trang bị áo hơi, các van, cửa quan sát, nhiệt kế nối với máy tính điều khiển quá trình nấu Cách tiến hành:

Dịch đường sau khi lọc được bơm vào thùng đun hoa thì tiến hành mở van

lượng dịch còn ít nên ta mở van bé để đảm bảo dịch đường luôn đạt trên

Sau khi quá trình rửa bã kết thúc thì tiến hành đun sôi dịch đường và đồng thời nạp 1/3 hoa Sau tiếp tục đun sôi dịch đường khoảng 60 phút thì nạp 1/3 hoa và đun sôi 30 phút và sau đó cho tiếp 1/3 hoa đun sôi 15 phút thì kết thúc quá trình đun hoa

III.6 Lắng trong dịch đường

- Mục đớch : Sau giai đoạn nấu hoa ,tỏch bó dịch đường vẫn chứa cặn gõy tỏc động xấu đến quỏ trỡnh lờn men và giảm chất lượng bia thành phẩm Quỏ trỡnh tỏch cặn ở giai đoạn này chủ yếu là tỏch lượng cặn núng đồng thời lắng trong , ngoài ra cũn cú tỏch dụng làm giảm nhiệt độ của dịch đường đưa dần về nhiệt

độ lờn men Lượng cặn tỏch ra phụ thuộc cỏc yếu tố :

Trong giai đoạn này hàm lượng cặn lắng tỏch đợc càng nhiều càng tốt cho chất lượng sản phẩm Giai đoạn này chủ yếu tỏch cặn thụ và một ớt cặn mịn vỡ cặn mịn cũn cú tỏc dụng giữ bọt tạo độ cảm quan cho bia

Cỏc phương phỏp tỏch cặn thụng thường :

làm lạnh dịch đường đến nhiệt độ lờn men Phương phỏp này cú ưu điểm là đơn giản, ở nhiệt độ 60oC thỡ tỏch hầu hết cặn thụ Nhưng trong quỏ trỡnh tỏch dịch đường tiếp xỳc với khụng khớ nờn dễ bị nhiễm khuẩn

Phương phỏp hiện đại: làm nguội và tỏch cặn trong hệ thống kớn Ưu điểm của phương phỏp là trỏnh cho dịch đường tiếp xỳc với khụng khớ dễ bị nhiễm khuẩn Nhưng cũng cú nhược điểm là thao tỏc phức tạp thiết bị đũi hỏi chế tạo với cụng nghệ cao

Ở đõy ta thực hiện quỏ trỡnh tỏch cặn bằng thiết bị lắng xoỏy

- Thiết bị lắng xoỏy: Thựng được làm bằng thộp khụng rỉ ,đỏy cú độ

nghiờng từ 8 – 10% Thựng cũng cú cửa, đốn quan sỏt, nhiệt kế Trờn đỉnh cú

bố trí ống thông hơi cao từ 5 – 6m, bên trong có đường dẫn nước rửa vệ sinh thiết bị

- Tiến hành :Dịch đường được bơm vào thùng theo phương tiếp tuyến

cách đáy ¼ chiều cao thùng theo đường ống dẫn dịch Sau 15-20 phút thì

nhiệt diễn ra nhanh ) trong thời gian này các cặn có kích thước lớn trong dịch đường được kết lắng xuống đáy thùng và có thể dễ dàng tách ra được gọi là kết tủa nóng hay cặn thô Thành phần chủ yếu của kết tủa nóng là polysacharit, các phức chất của protit và polyphenol Sự có mặt của kết tủa nóng này trong dịch đường sẽ làm qúa trình lên men nhanh chóng trong 2-3 ngày đầu sau đó ảnh hưởng không tốt gây bẩn cặn men sau này, khó xử lý, khó lọc bia Mở van dẫn dịch đường bơm sang thiết bị làm lạnh nhanh, còn cặn lắng thì bị hút vào tâm thùng lắng xuống đáy, mở van để tháo cặn này đi Cặn được tách là do lực ly tâm của dòng xoáy tạo ra và độ nghiêng của đáy thùng, toàn bộ thời gian lắng trong khoảng 30 phút

III.7 Làm lạnh nhanh

- Mục đích: Đưa nhiệt độ của dịch đường về nhiệt độ thích hợp của quá

trình lên men đồng thời có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của tạp khuẩn Tạo điều kiện cho quá trình kết lắng các hợp chất hữu cơ chịu nhiệt Các kết tủa thô sẽ bị kết lắng khi nhiệt độ xuống 60oC và một phần kết tủa mịn sẽ kết lắng khi nhiệt độ xuống dưới 10oC

Ngoài ra quá trình làm lạnh dịch đường còn tạo điều kiện tốt cho sự bão hoà

- Cấu tạo thiết bị: Máy lạnh nhanh được dùng là loại thiết bị trao đổ

nhiệt tấm bản kín Thiết bị được cấu tạo bởi những tấm bản gấp sóng (để tăng diện tích tiếp xúc với chất trao đổi nhiệt) chúng được chế tạo bởi những tấm

thép không rỉ ,chịu nhiệt Các tấm đều có hình chữ nhật ở bốn góc có gắn bốn tai trên mỗi tai có đục lỗ tròn Do đó khi lắp chúng kít lại với nhau đặt vào khung sẽ tạo thành bốn mương dẫn dịch đường vào ra và tác nhân lạnh vào ra Dịch đường nóng được bơm vào một trong hai đường dẫn phía trên, lúc đi ra thì nó theo đường mương dẫn dưới nhưng ngược phía Tác nhân lạnh cũng được bố trí đi như vậy nhưng ngược chiều.

- Tiến hành :Dịch đường sau quá trình lắng xoáy đang ở nhiệt độ

Vùng làm lạnh trung gian: dùng t¸c nhân làm lạnh là nước lạnh có tác

Vùng làm lạnh đưa nhiệt độ nhiệt đường về nhiệt độ thích hợp cho quá

vệ sinh định kỳ để tránh nhiễm khuẩn và bám cặn làm giảm hệ số trao đổi nhiệt của thiết bị

Ưu điểm của thiết bị loại này: Không cồng kềnh ,vệ sinh trong chu trình kín và hầu như không nhiễm tạp vi sinh vật

III.8 Sục khí và cấp nấm men

Mục đích: Hòa trộn nấm men với dịch đường đồng thời cấp thêm một

lượng O2 để nấm men có thể sinh trưởng, phát triển trong quá trình lên men

Quá trình cấp nấm men và sục khí diễn ra như sau:

- Dịch đường sau khi qua thiết bị lạnh nhanh đã có nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men chính (12÷15oC) được bơm qua thiết bị sục khí Không khí từ xưởng khí nén được đưa qua một hệ thống lọc khí để loại bỏ tạp chất và được xé nhỏ thành nhiều dòng khí vào hòa trộn với dịch đường Lượng khí sục khoảng 15 lít không khí /phút, thời

gian sục 40ữ50 phỳt, đảm bảo hàm lượng O2 hũa tan trong dịch khoảng 6 mg /lớt.

- Nấm men được nuụi trong thựng nhõn men giống cấp 1, cấp 2 hoặc thựng thu hồi men sữa Dịch đường sau khi sục khớ sẽ hũa trộn với dịch nấm men trờn đường ống bơm tới cỏc tank lờn men Lượng nấm men hũa trộn cỡ khoảng 10% thể tớch so với tổng lượng dịch đường đưa đi lờn men

III.9 Nhõn giống nấm men

Men giống sử dụng thuộc chủng nấm men chỡm Saccharomyces

carlsbergensis Men giống sử dụng cú thể nhõn từ chủng thuần khiết hoặc tỏi

sử dụng men sữa

• Nhõn giống từ chủng thuần khiết:

Quỏ trỡnh này tiến hành theo hai giai đoạn: giai đoạn nhõn trong phũng thớ nghiệm và giai đoạn nhõn trong điều kiện sản xuất Lượng men giống sử dụng chiếm khoảng 10% so với lượng dịch đường đem đi lờn men

- Nhõn trong phũng thớ nghiệm: cấy chuyển liờn tiếp từ ống thạch

nghiờng  ống 10ml  bỡnh tam giỏc 100ml  bỡnh 1 lớt  bỡnh 10 lớt Mụi trường nhõn giống thường là dịch chiết từ malt, với mụi trường 10 lớt cú thể lấy từ dịch đường húa

- Nhân trong điều kiện sản xuất: môi trờng nhân giống lấy trực tiếp từ

dịch đờng hóa Có thể tiến hành sục khí vô trùng trong quá trình nhân

Tái sử dụng men sữa

Sau khi kết thỳc quỏ trỡnh lờn men chớnh ta tiến hành thỏo sữa men, cứ 100lớt dịch đường ta thu được khoảng 15 – 20lớt sinh khối nấm men Lượng sinh khối này gấp khoảng từ 5 – 8 lần lượng nấm men nuụi cấy ban đầu

Kết thỳc quỏ trỡnh lờn men chớnh cặn men được xả từ đỏy tank lờn men, cặn này được chia làm 3 lớp: Lớp đầu tiờn cú màu đen xỏm được dựng làm thức

ăn gia sỳc ,lớp giữa mịn cú màu trắng sữa là lớp men dựng tỏi sản xuất và lớp trờn cựng cú màu xỏm đen cũng dựng làm thức ăn chăn nuụi Ta quan sỏt lớp men này bằng mắt thường đế điều chỉnh quỏ trỡnh xả men

Sữa men sau khi thu lại được đem đi lọc để tách các tạp chất, các loại cặn có kích thước lớn mà chúng kết tủa trong quá trình lên men Tiếp theo đó

để tách các tế bào già cỗi đã chết Trong quá trình rửa ta để yên khoảng 40 phút để nấm men khoẻ kết lắng còn dịch đục phía trên sẽ bị loại bỏ, ta tiến hành rửa nhiều lần có kiểm tra đến khi đạt yêu cầu thì dừng Sau đó đem sát trùng để tiêu diệt vi sinh vật lạ, cuối cùng đem bảo quản bằng nước lạnh ở nhiệt độ 0oC

Trước khi dïng cho lần sản xuất tiếp theo ta cần hoạt hoá với dịch đường theo

tỷ lệ 1:4 trong thiết bị nhân men có cánh khuất và sục khí vô trùng Khi có lượng tế bào nảy chồi đạt yêu cầu và độ cồn đạt 0.3% thì ta kết thúc quá trình hoạt hoá

Trong trường hợp nấm men bị nhiễm tạp thì cần được xử lý bằng dung dịch

trong 1giờ, rồi đem loại bỏ cặn bẩn sau đó đem trung hoà lượng axít thừa

thể tái sử dụng sữa men từ 10 – 12 lần: Nấm men thế hệ thứ nhất ( từ thiết bị nhân giống cấp 2 đưa vào sản xuất ) cho bia chất lượng chưa ngon Thế hệ 2 cho chất lượng tốt hơn Từ thế hệ 3 – 6 cho chất lượng bia đạt mức tốt nhất

Từ thế hệ 7 – 12 cho chất lượng kém dần sau đó thoái hoá và cuối cùng chúng được xả đi

III.10 Lên men

Qu¸ tr×nh lªn men chia lµm 2 giai ®o¹n: lªn men chÝnh vµ lªn men phô

- Thiết bị lên men: Bao gồm hệ thống các tank chứa được đặc sát nhau ngoài

trời, có lớp vá làm bằng inox, bên trong được trang bị từ 3 – 5 áo lạnh, có

nhiệt kế được nối với hệ thống điều khiển trung tâm Ngoài ra còn bố trí đường vào, ra của tác nhân lạnh,đường cip, nắp mở trên mỗi tank.

a Lên men chính

Mục đích: Chuyển đường trong dịch đã được houblon hóa thành rượu,

CO2, glyxerin, rượu bậc cao, axit hữu cơ, este dưới tác dụng của nấm men

Quá trình lên men chính diễn ra như sau:

- Bơm dịch đường đã được cấp O2, hòa trộn với nấm men và làm lạnh tới nhiệt độ 10÷12oC vào tank lên men

- Quá trình lên men chính được chia thành 4 thời kỳ

- + Thời kỳ 1: nấm men hấp phụ oxy và sinh sản (nhân giống),

quanh thùng và trên bề mặt của dịch men, nhiệt độ tăng 0,50C

một lớp bọt nhạt như kem nổi trên bề mặt dịch đường Lớp bọt phát triển cao thành “cục” đầu tiên màu trắng đến cuối giai đoạn thì ngả

0,7÷1% ngày/đêm) Nhiệt độ tăng 1÷1,50C

- + Thời kỳ 3: ( 72-144 giờ ) đạt được sự lên men sâu nhất kéo dài

trong hai ngày đêm tiếp theo Lượng bọt tạo ra lên cao đến mức cực đại, tạo thành những màng lớn Kích thước của bọt to trông rất thô, trên mặt bọt đã bắt đầu ngả màu xám nâu Sang đến giai đoạn cuối của giai đoạn này thì bọt bắt đầu xẹp xuống Hàm lượng chất hoà tan

chiều hướng tăng rất mạnh Ở giai đoạn này phải tiến hành làm lạnh cục bộ để dịch lên men hạ về nhiệt độ ban đầu

men đã giảm Lý do là hàm lượng chất hoà tan đã bị tiêu hao gần hết, mặt khác là do hạ nhiệt độ của bia non Bọt xẹp hết, trên bề mặt của

bia non phủ một lớp bọt màu xám-nâu Hàm lượng chất hoà tan giảm

nhiều cặn khác dần dần được kết lắng, bia non dần trong hơn

- Trong hai ngày lên men đầu tiên nhiệt độ lên men của dịch đạt tới

nồng độ cần thiết Từ ngày thứ 3 đến ngày thứ 5 phần trên của tank lên men được duy trì ở nhiệt độ 13 – 14oC phần dưới ta để ở nhiệt độ

lượng chất hoà tan trong dịch đường giảm xuống còn 2,2 – 2,6% thì kết thúc quá trình lên men chính Thời gian lên men chính kéo dài từ

5 – 8 ngày, mật độ gieo cấy nấm men khoảng 1triệu tế bào/1ml Trong quá trình lên men cần thường xuyên theo dõi biểu hiện của dịch lên men, đo độ đường, độ chua và mật độ tế bào Nếu thấy quá trình lên men có những biểu hiện bất thường như nhiễm khuẩn (độ đường giảm chậm hoặc đứng yên ,độ chua tăng cao) thì ta phải sử lý ngay bằng các hạ PH của dịch sau đó bổ sung nấm men khoẻ

dịch đạt từ 2,5 – 3 kg/cm3

b Lên men phụ

Mục đích: ổn định các thành phần của bia, tăng độ bền keo của bia,

hình thành các sản phẩm phụ tạo hương vị hài hòa cho bia, tạo bọt, ức chế vi sinh vật có hại phát triển

ở nhiệt độ này 2 ngày cho nấm men kết lắng Sau đó ta bắt đầu làm lạnh phần thân của tank lên men và hạ đồng đều nhiệt độ của khối dịch xuống từ 0 –

2oC Áp suất dư trong tank khống chế từ 0,5 – 0,7 kg/cm2, khi ấy quá trình lên men phụ bắt đầu và được kéo dµi từ 5 – 7 ngày Thực tế trong quá trình lên

nhưng rất ít Trong quá trình lên men phụ tạo điều kiện cho CO2 tan tốt vào bia, giảm lượng diaxetyl (khi môi trường nghèo dinh dưỡng thì nÊm men sẽ chuyển hoá diaxetyl thành rượu đa chức) §ể giảm lượng diaxetyl từ 0,4 mg/l xuống còn 0,2 mg/l thì cần đến 2 tuần (theo quy định thì hàm lượng diaxetyl cho phép ≤ 0,2 mg/l) Ngoài ra trong quá trình lên men phụ còn tạo ra các axit

bia Trong quá trình lên men phụ một số hợp chất kết lắng làm cho bia trong suốt tạo tính cảm quan

Sau khoảng 10 ngày sính khối nấm men được xả ra ngoài và sau khi kết thúc quá trình lên men phụ lại đươc xả ra một lần nữa

Một số tiêu chuẩn đánh giá chất lượng bia non:

Mục đích: Bia sau khi lên men đã được làm trong tự nhiên (nhờ quá

trình lắng khi lên men phụ) nhưng chưa đạt mức độ cần thiết Do đó, cần phải lọc tiếp để loại bỏ hoàn toàn cặn, kết tủa , tăng độ bền của bia, tăng giá trị cảm quan, ổn định các thành phần cơ học

- Thiết bị lọc bia: Có nhiều loại thiết bị lọc bia nhưng được phổ biến

hơn cả vẫn là máy lọc khung bản và máy lọc đĩa Ở đây ta dùng máy lọc khung bản , gåm hai bộ phận chính: phần khung và phần bản, có cấu tạo hình chữ nhật, trên bốn góc có gắn các lỗ tròn, khi ghép chúng lại với nhau sẽ tạo thành bốn đường dẫn bia vào và bia ra Trong quá trình lọc sử dụng bột trợ lọc diatomit, dưới tác dụng của bơm ly tâm bia sẽ được đẩy vào sau đó bám đều lên lớp vải lọc tạo màng lọc Quá trình lọc được thực hiện kín tránh tiếp

càng rút ngắn càng tốt Trong quá trình lọc có thể làm giảm lîng chất hoà tan trong bia nên người ta chỉ thực hiện lọc một lần để đảm bảo tính cảm quan

người ta thường tiến hành lọc bia ở nhiệt độ thấp khoảng 0oC

Quá trình lọc gồm 2 giai đoạn: giai đoạn tạo màng lọc và giai đoạn lọc

- Giai đoạn tạo màng lọc: hòa bột diatomit vào cùng một lượng bia (tỷ

lệ bột: bia = 1 : 8) trong thùng khuấy rồi bơm vào thiết bị lọc để tạo màng lọc Bơm tuần hoàn lượng bia này cho tới khi bia ra có độ trong cần thiết thì khóa van thùng chứa bột trợ lọc

- Giai đoạn lọc: bơm bia vào để tiến hành lọc Trong quá trình lọc, cần liên tục bổ sung bột trợ lọc bằng bơm định mức Ngoài ra, có thể bổ sung các chất chống keo tụ, chất kết tủa protit còn sót

- Bia sau lọc được bơm sang các tank chứa bia trong để ổn định và bão hòa CO2

III.12 Tàng trữ, ổn định bia và bão hòa CO2

Mục đích: Bia sau khi lên men đã được làm trong tự nhiên (nhờ quá

trình lắng khi lên men phụ) nhưng chưa đạt mức độ cần thiết Do đó, cần phải lọc tiếp để loại bỏ hoàn toàn cặn, kết tủa , tăng độ bền của bia, tăng giá trị cảm quan, ổn định các thành phần cơ học

- Thiết bị: quá trình tàng trữ và bão hoà CO2 được thực hiện trong thiết bị hình trụ đáy côn hoặc chỏm cầu Thiết bị có hệ thống áo lạnh ,nhiệt kế ,bên trong

lực

Quá trình tàng trữ, ổn định bia và bão hòa CO2 diễn ra như sau:

ngoài, tránh không để bia bị oxy hóa do tiếp xúc với O2 Sau đó, bơm bia đã lọc vào tank từ dưới lên

CO2 trong bia đạt 4,5÷5 g/lít

- Trong quỏ trỡnh tàng trữ bia, duy trỡ ỏp suất trong tank ở ≈1,8 kg/cm2

và thu hồi CO2 khi cần thiết

III.13 Hoàn thiện sản phẩm

Bia chai

Bia sau một thời gian tàng trữ được bơm sang phõn xưởng chiết chai để nạp vào cỏc chai

Chai loại 0.5l màu xanh và màu nõu ,cú khả năng hấp thụ một số tia bức xạ ngoài trời để giữ độ trong lõu Chai đem chiết phải đủ tiờu chuẩn và đợc vệ sinh sạch sẽ

Mỏy chiết làm việc theo nguyờn tắc đẳng ỏp cú ưu điểm :

• Bia khụng bị trào bọt, ớt tổn hao CO2

Quá trình chiết chai được thực hiện theo dây chuyÒn sau

Chai phải được sản xuất từ loại thuỷ tinh trong suốt màu nâu sẫm , hoặc màu xanh để tránh tác động của phản ứng quang hoá gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm

- Mục đích rửa chai: Diệt hết vi khuẩn, cặn bẩn, kiểm tra chất lượng chai, trước khi đưa vào chiết

Khi rửa chai đi qua các bộ phận của hệ thống máy rửa : Kiểm tra chất lượng chai, rửa lần lượt ở nhiệt độ 35oC, 65oC ,35oC, nước lạnh

Cách tiến hành rửa chai:

Xếp két Xuất xưởng

• Ngâm xút 65oC 1.5%, phun xút vào chai, phun nước nóng 65oC.

Sau khi rửa chai xong đưa qua bộ phận sấy và qua bộ phận kiểm tra để loại bỏ các chai không đạt yêu cầu, sau đó chai theo băng chuyền đưa đến bộ phận chiết chai theo nguyên lý đẳng áp Một bánh xe hình sao sẽ gạt từng chai một vào đĩa qua pít tông Trong quá trình chuyển động quay pit tông đẩy chai lên đúng mức và được đầu cao su chụp chặt và chai tiếp tục quay khi qua hết một vòng thì quá trình chiết bia vào chai kết thúc Giống như máy chiết, máy dập nút chuyển dịch theo một hướng theo khuôn dập và dập từng nút vào miệng chai Đúng vào thời điểm đó thì pít tông lên xuống đóng chặt vào chai Tốc

độ dập nút bằng với tốc độ chiết

Sau giai đoạn dập nút là giai đoạn soi chai bằng máy soi tự động loại bỏ những chai vơi, chai lệch nút, chai không trong hay chưa đạt bất kỳ một tiêu chuẩn nào Sau đó thì theo băng tải tới máy thanh trùng

Thanh trùng

Mục đích : Dưới tác dụng của nhiệt độ 65-70oC, trong thời gian từ 15-20 phút, các tế bào nấm men, các vi sinh vật sống bị tiêu diệt hoặc bị làm yếu đi, tăng thời hạn sử dụng và chất lượng cho sản phẩm

Chế độ thanh trùng: Dùng hơi ra nhiệt cho nước, sau đó dùng nước thanh trùng cho bia Nhiệt độ thanh trùng là 65-700C

Sau khi trung hoà thì làm nguội chai đến nhiệt độ thường và được xì khô bằng khí nén và tiến hành hoàn thiện sản phẩm

Dán nhãn và xếp két.

Trước khi dán nhãn phải xì khô và lau sạch chai

Nhãn phải đạt tiêu chuẩn: Ghi tên nhà máy bia sản xuất, đăng kí chất lượng,

ngày, tháng sản xuất, thời hạn sử dụng do nhà nước cấp §Æc biệt hình thức nhãn phải được trang trí đẹp, bắt mắt

Chai sau khi dán nhãn được xếp vào két và xuất xưởng và đưa đến nơi tiêu thụ

Yêu cầu nơi bảo quản bia: Kho đảm bảo thoáng, sạch, thông gió và chiếu sáng

tốt Không làm ảnh hưởng đến chất lượng bia trong suốt quá trình bảo quản

Một số tiêu chuẩn đánh giá bia thành phẩm

• Các chỉ tiêu cảm quan:

- Độ bọt : khi rót bia ra cốc, bia phải có bọt trắng mịn, từ đáy cốc luôn

có các bọt khí li ti nổi dần lên bề mặt Chiều cao lớp bọt > 2cm, thời gian hết bọt > 2 phút

PHẦN III: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM

A Kế hoạch sản xuất của nhà máy

Giả thiết 1 năm nhà máy sản xuất 300 ngày, những ngày còn lại là thời gian nghỉ để sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị, máy móc và vệ sinh nhà xưởng Mỗi năm chia ra là 4 quý, mỗi quí 3 tháng, mỗi tháng sản xuất 25 ngày, mỗi ngày sản xuất 4 mẻ Bia sản xuất quanh năm nhưng sản lượng bia nhiều hay ít phụ thuộc vào thời tiết trong năm: mùa nóng hay mùa lạnh

•Kế hoạch sản xuất theo các quý như sau:

Quý I(1 - 3) II(4 - 6) III(7 - 9) IV(10 - 12)

3.5 triệu lít 6 triệu lít 6 triệu lít 4.5 triệu lít

Năng suất: 20 triệu lít 2 /năm

Lựa chọn phương án sản xuất:

- Dùng 1 dây chuyền làm việc trong phân xưởng nấu

- Sau 4 mẻ nấu của mỗi ngày đem lên men một lần vào một thùng lên men

Tính toán cân bằng vật liệu và kích thước thiết bị theo hai quý II và III là hai quý có sản lượng cao nhất

Mỗi quý có 3 tháng, vậy sản lượng một tháng là:

Các chỉ số yêu cầu đối vái nguyên liệu chính cho sản xuất bia là:

- Malt có độ ẩm W = 7%, hiệu suất hoà tan là 75% so với chất khô

- Gạo có độ ẩm W = 14%, hiệu suất hoà tan là 85% so với chất khô